分析變頻器在大型發(fā)電機(jī)定子冷卻水泵控制中的應(yīng)用

【摘 要】本文以大型發(fā)電機(jī)定子冷卻水泵控制為研究對象，著眼于變頻器裝置的應(yīng)用實(shí)踐，首先針對變頻器參與模式下整個定子冷卻水泵裝置運(yùn)行電氣的基本控制原理進(jìn)行了簡要分析，在此基礎(chǔ)之上總結(jié)了通過變頻改造方式，整個定子冷卻水泵所實(shí)現(xiàn)的綜合性優(yōu)勢，以上問題旨在于為變頻器的綜合應(yīng)用提供一定的參照。

【關(guān)鍵詞】變頻器；發(fā)電機(jī)；定子；冷卻水泵；控制；原理；優(yōu)勢；分析

A發(fā)電廠配備有2臺300MW單位的汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)組，發(fā)電機(jī)定子繞組作業(yè)方式設(shè)定為除鹽水冷卻方式。與此同時，每臺發(fā)電機(jī)機(jī)組下配備有2臺獨(dú)立運(yùn)行的定子冷卻水泵裝置。實(shí)踐運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證實(shí)：在整個大型發(fā)電機(jī)機(jī)組保持工頻運(yùn)行狀態(tài)的情況下，水泵水壓沖擊較大、振動明顯且運(yùn)行工況不穩(wěn)定。為此，通過變頻器引入的方式對整個定子冷卻水泵控制系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造。

一、工頻運(yùn)行電氣控制原理分析

1.2臺45kW電機(jī)分別帶發(fā)電機(jī)定子#l、#2冷卻水泵工頻運(yùn)行。正常情況下，2臺水泵一用一備，投入聯(lián)鎖開關(guān)LK。工作水泵出現(xiàn)故障停泵時。備用水泵自動投運(yùn)。發(fā)電機(jī)定子冷卻水泵電氣控制接線圖如下圖所示：

2.變頻運(yùn)行電氣控制原理

在變頻改造后，整個大型發(fā)電機(jī)定子冷卻水泵電氣控制的基本接線示意圖如下圖所示（見圖1）。從整個大型發(fā)電機(jī)定子冷卻水泵電氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配置角度上來說，可以選取綜合性能比較有優(yōu)勢的變頻器裝置實(shí)現(xiàn)對2臺大型發(fā)電機(jī)機(jī)組定子冷卻水泵裝置同時應(yīng)用的具體操作功能。

下圖：大型發(fā)電機(jī)定子冷卻水泵變頻運(yùn)行電氣控制基本結(jié)構(gòu)示意圖

圖1

在此基礎(chǔ)之上，整個大型發(fā)電機(jī)定子冷卻水泵控制系統(tǒng)在正常運(yùn)行狀態(tài)下，首先通過應(yīng)用壓力傳感器裝置的方式，將整個大型發(fā)電機(jī)機(jī)組定子冷卻水泵裝置正常運(yùn)行狀態(tài)下的出口母管管線基本壓力予以可靠性測量。同時以該壓力傳感器裝置內(nèi)部處理系統(tǒng)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對壓力信號參數(shù)的轉(zhuǎn)換（最終轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定為電信號數(shù)值）。按照此種方式，變頻運(yùn)行設(shè)備將經(jīng)過處理后的壓力信號傳輸至大型發(fā)電機(jī)機(jī)組運(yùn)行現(xiàn)場所對應(yīng)的DCS分散式控制系統(tǒng)當(dāng)中（此環(huán)節(jié)當(dāng)中應(yīng)當(dāng)完成有關(guān)DCS分散式控制系統(tǒng)所接受實(shí)際壓力信號與DCS分散式控制系統(tǒng)預(yù)設(shè)壓力信號的對比比較，并生成信號數(shù)值對比過程中的差值信號）。進(jìn)而通過對該差值信號進(jìn)行比例放大的操作方式，輸出DC4mA～40mA單位的電流信號，給定整個變頻器裝置輸出頻率的有效控制。按照以上方式可以實(shí)現(xiàn)對整個大型發(fā)電機(jī)定子冷卻水泵裝置運(yùn)轉(zhuǎn)速度的有效調(diào)節(jié)，保障匯水管出口母管位置所對應(yīng)壓力數(shù)值能夠始終處于恒定狀態(tài)當(dāng)中，確保供水自動控制的壓力恒定特性。為確保對以上應(yīng)用功能分析的可靠性，應(yīng)當(dāng)對其電氣接線方式進(jìn)行合理控制。具體的控制系統(tǒng)電氣主接線方式示意圖如下圖所示（見圖2）。

圖2：控制系統(tǒng)電氣主接線方式示意圖

圖2

基于以上分析，還可以結(jié)合整個大型發(fā)電機(jī)定子冷卻水泵控制裝置的運(yùn)行特性，得出與之相對應(yīng)的自動恒壓供水控制系統(tǒng)基本運(yùn)作流程方式，詳細(xì)結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示（見圖3）。由圖3所示，在發(fā)電機(jī)定子冷卻水泵裝置的正常運(yùn)行狀態(tài)作用之下，可以通過人為設(shè)定變頻器運(yùn)行工作參數(shù)的方式，實(shí)現(xiàn)對變頻器裝置所控制2臺大型發(fā)電機(jī)機(jī)組定子冷卻水泵定期化的自動輪換動作。與此同時，在整個大型發(fā)電機(jī)機(jī)組處于正常運(yùn)行狀態(tài)的情況下，兩臺定子冷卻水泵裝置保持一臺在運(yùn)行與一臺備用運(yùn)行的工作模式。借助于此種方式能夠保障在變頻器裝置出現(xiàn)運(yùn)行故障的情況下，與之相對應(yīng)的定子冷卻水泵裝置能夠及時切換至操作狀態(tài)，確保手動狀態(tài)下的工頻運(yùn)行。

圖3：發(fā)電機(jī)組定子冷卻水泵自動恒壓供水控制系統(tǒng)基本流程示意圖

圖3

二、變頻器在大型發(fā)電機(jī)定子冷卻水泵控制中的應(yīng)用優(yōu)勢分析

1、自動化程度高

將變頻器應(yīng)用于大型發(fā)電機(jī)定子冷卻水泵控制過程當(dāng)中能夠顯著提高整個定子冷卻水泵控制運(yùn)行的自動化程度。通過本文以上分析不難發(fā)現(xiàn)：在大型發(fā)電機(jī)機(jī)組的正常運(yùn)行狀態(tài)下，定子冷卻工作水泵裝置以及定子冷卻備用水泵裝置能夠保持一定時間間隔的輪換動作。特別是在檢測到大型發(fā)電機(jī)定子冷卻水泵運(yùn)行出現(xiàn)故障問題的情況下，應(yīng)當(dāng)確保處于工作狀態(tài)下冷卻水泵裝置與處于備用狀態(tài)下冷卻水泵裝置切換動作的可靠性。借助于此種方式，一方面能夠?qū)崿F(xiàn)對定子冷卻水泵裝置控制運(yùn)行動作靈活性的顯著提升，另一方面也能夠最大限度的保障整個大型發(fā)電機(jī)機(jī)組運(yùn)行的持續(xù)性與穩(wěn)定性。

2、降低運(yùn)行故障問題的發(fā)生率

將變頻器應(yīng)用于大型發(fā)電機(jī)定子冷卻水泵控制過程當(dāng)中能夠顯著降低各種發(fā)電機(jī)定子運(yùn)行故障問題的發(fā)生率。從應(yīng)用實(shí)踐的角度上來說，在大型發(fā)電機(jī)定子冷卻水泵控制裝置處于正常啟動狀態(tài)的情況下，水泵啟動動作執(zhí)行操作指令所對應(yīng)的水壓上升趨勢比較平穩(wěn)與平均。通過應(yīng)用變頻器設(shè)備干預(yù)整個大型發(fā)電機(jī)定子冷卻水泵運(yùn)行系統(tǒng)的方式，使得傳統(tǒng)意義上可能出現(xiàn)于水泵裝置啟動狀態(tài)下的水壓沖擊問題得到了有效抑制。從這一角度上來說，可能發(fā)生于定子冷卻水泵運(yùn)行過程當(dāng)中的水管管材表面損壞問題以及法拉接頭爆裂問題得到了極為有效的控制，顯著降低各種發(fā)電機(jī)定子運(yùn)行故障的發(fā)生率，從而最大限度的保障整個大型發(fā)電機(jī)機(jī)組運(yùn)行的安全性與可靠性。

3、提高相關(guān)設(shè)備裝置的使用周期

將變頻器應(yīng)用于大型發(fā)電機(jī)定子冷卻水泵控制過程當(dāng)中能夠顯著提高相關(guān)設(shè)備裝置的使用周期。上文已經(jīng)提到，通過將變頻器應(yīng)用于大型發(fā)電機(jī)定期冷卻水泵系統(tǒng)中的方式，能夠有效保障水泵運(yùn)行狀態(tài)下所對應(yīng)水壓指標(biāo)具體取值變化的平穩(wěn)性。這對于發(fā)電機(jī)定子冷卻水泵中的水管部件而言，起到了極為顯著的抑制震動動作功效。與此同時，對于包括水泵設(shè)備以及電機(jī)軸承設(shè)備在內(nèi)的相關(guān)機(jī)械設(shè)備，同樣通過應(yīng)用變頻器控制的方式，保障了設(shè)備使用性能發(fā)揮的有效性，從而對整個大型發(fā)電機(jī)定子冷卻水泵控制設(shè)備有效使用壽命的穩(wěn)定提升而言均有著極為關(guān)鍵的作用與意義。

4、提高經(jīng)濟(jì)效益及社會效益的可靠性

將變頻器應(yīng)用于大型發(fā)電機(jī)定子冷卻水泵控制過程當(dāng)中能夠確保整個大型發(fā)電機(jī)機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益及社會效益的可靠性實(shí)現(xiàn)。基于上文不難發(fā)現(xiàn)，通過將變頻應(yīng)用于大型發(fā)電機(jī)定期冷卻水泵控制系統(tǒng)中的方式，能夠提高響應(yīng)動作靈活性、降低故障發(fā)生率、提高設(shè)備裝置使用壽命，從而使得整個大型發(fā)電機(jī)機(jī)組在正常運(yùn)行狀態(tài)下所對應(yīng)的非計(jì)劃停機(jī)、停運(yùn)事故得到了顯著降低。一方面使得大型發(fā)電機(jī)機(jī)組的運(yùn)行效率得到了顯著提升，另一方面在保障大型發(fā)電機(jī)機(jī)組運(yùn)行質(zhì)量的前提條件下，實(shí)現(xiàn)了對電能消耗的可靠性控制，從而能夠確保整個大型發(fā)電機(jī)機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益及社會效益的可靠性實(shí)現(xiàn)。

三、結(jié)束語

通過本文以上分析需要認(rèn)識到：為確保各行業(yè)領(lǐng)域供電的持續(xù)性與穩(wěn)定性，要求保障大型發(fā)電機(jī)機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)的可控性。而定子冷卻水泵裝置作為整個大型發(fā)電機(jī)機(jī)組正常運(yùn)行狀態(tài)下不可或缺的一大關(guān)鍵部分，應(yīng)當(dāng)通過一定的技術(shù)手段，來保障運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性。在當(dāng)前技術(shù)條件支持下，變頻器所表現(xiàn)出的綜合優(yōu)勢極為顯著，需要引起相關(guān)工作人員的特別關(guān)注與重視。總而言之，本文針對有關(guān)變頻器在大型發(fā)電機(jī)定子冷卻水泵控制系統(tǒng)中的應(yīng)用及其相關(guān)問題做出了簡要分析與說明，希望能夠有助于相關(guān)研究與實(shí)踐工作的開展。

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