高壓變頻器在300MW火力發(fā)電廠中的應(yīng)用

曹大勇

華電渠東發(fā)電有限公司

高壓變頻器在300MW火力發(fā)電廠中的應(yīng)用

曹大勇

華電渠東發(fā)電有限公司

鍋爐系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備要隨著負(fù)荷的變化作相應(yīng)的調(diào)整，鍋爐的送風(fēng)量、引風(fēng)量相應(yīng)變化，引風(fēng)機(jī)出力調(diào)整采用通過改變風(fēng)機(jī)葉片的角度來調(diào)節(jié)。通過改變風(fēng)機(jī)靜葉的角度來調(diào)節(jié)風(fēng)量，盡管比一般采用控制入口擋板開度來實現(xiàn)風(fēng)量的調(diào)節(jié)有一定的節(jié)能效果，但是節(jié)流損失仍然很大，特別是在低負(fù)荷運行時，電動機(jī)輸出功率大量的能源消耗在擋板上，節(jié)流損失更大。異步電動機(jī)在啟動時啟動電流一般達(dá)到電動機(jī)額定電流的5-8倍，對電動機(jī)、動力電纜造成較大沖擊，對廠用電系統(tǒng)穩(wěn)定運行也有一定的影響。

鍋爐系統(tǒng)；火力發(fā)電廠；高壓變頻器

機(jī)組電動給水泵耗電量占整個發(fā)電廠廠用電率28%，其耗電量大，直接影響供電煤耗，拉高發(fā)電成本。因此對現(xiàn)有電動給水泵的調(diào)速方式進(jìn)行優(yōu)化和改造是十分必要的。為降低電動給水泵的年耗電量，減少電動給水泵的年運行費用，降低供電煤耗，電動給水泵實施工變頻切換型液力根合器電動給水泵節(jié)能系統(tǒng)改造，實現(xiàn)給水泵變頻調(diào)速是安全、可行的。

1 高壓變頻器運行方式及控制邏輯

引風(fēng)機(jī)高壓變頻器電氣一次系統(tǒng)接線方式采用“一拖一”手動切換方式(虛線部分為新增加部分)，高壓變頻器可根據(jù)運行方式需要，進(jìn)行運行方式的切換。如1臺變頻1臺工頻的運行方式和2臺變頻的運行方式。缺點是在進(jìn)行高壓變頻器運行方式切換時，需要將機(jī)組負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整，降低負(fù)荷后，停止#1(或#2)引風(fēng)機(jī)運行，方可進(jìn)行引風(fēng)機(jī)運行方式的切換操作。正常情況下，2臺引風(fēng)機(jī)投入高壓變頻調(diào)速運行方式。高壓變頻器運行方式控制分為就地控制及遠(yuǎn)程控制兩種。遠(yuǎn)程控制狀態(tài)時，DCS輸出的轉(zhuǎn)速命令信號跟蹤高壓變頻器轉(zhuǎn)速反饋。就地控制時，對高壓變頻器遠(yuǎn)方操作無效。高壓變頻器受DCS控制時分自動和手動兩種方式。手動狀態(tài)時，運行人員通過改變DCS操作畫面轉(zhuǎn)速控制塊控制高壓變頻器轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)鍋爐負(fù)壓的調(diào)節(jié)。引風(fēng)機(jī)高壓變頻器啟動的允許條件高壓變頻器啟動的前提為引風(fēng)機(jī)電機(jī)6kV高壓開關(guān)必須合閘即啟動反饋為1。原有的風(fēng)機(jī)啟動條件保留下來作為引風(fēng)機(jī)高壓變頻器啟動的允許條件。高壓變頻器就地送來的就緒信號作為另一啟動條件。在高壓變頻器調(diào)試過程中(不論遠(yuǎn)程還是就地啟動時)，發(fā)現(xiàn)由于高壓變頻器最低頻率設(shè)定不得低于15Hz，否則將造成高壓變頻器功率模塊“過流”，高壓變頻器跳閘；所以在電動機(jī)啟動時，高壓變頻器最低頻率設(shè)定不得低于15Hz。

2 高壓變頻器的應(yīng)用

2.1 變頻器輸入端采用多重繞組移相變壓器

二次側(cè)繞組采用多重結(jié)構(gòu)，通過對其相角的控制可以有效減少電源側(cè)高次諧波(網(wǎng)側(cè)高次諧波含量符合IEEE519-1992規(guī)范)，不需要在輸入端附加高次諧波濾波器，只需接入用戶主回路電源即可。

2.2 高可靠性

配置完美高性能主控系統(tǒng)，超越行業(yè)內(nèi)控制系統(tǒng)設(shè)計模式，保證系統(tǒng)運行可靠性：功率單元主回路簡單可靠，減少硬件故障點搭載專利控制技術(shù)保證其穩(wěn)定運行；具備先進(jìn)的“無速度傳感器矢量控制功能”在負(fù)載出現(xiàn)波動時也能輕松應(yīng)對，實現(xiàn)穩(wěn)定運行；采用專利通風(fēng)散熱技術(shù)，營造設(shè)備核心功率器件良好工作環(huán)境，延長其使用壽命。

2.3 主板采用單板設(shè)計、集成度高，運行更加穩(wěn)定可靠

搭載高性能32位帶浮點運算功能C'PU，響應(yīng)速度快，控制精度高，較傳統(tǒng)定點運算精度提高30%以上；(3)具備“無速度傳感器矢量控制模式”和“ViF控制模式”兩種運行模式：(4)主控系統(tǒng)可直接與電腦進(jìn)行通訊，設(shè)備調(diào)試、參數(shù)修改和故障信息采集更加方便快捷。

2.4 高效的整機(jī)低電壓調(diào)試功能

(1)提高現(xiàn)場調(diào)試效率，設(shè)備調(diào)試投運過程中，只需要一路380V電源即可完成變頻器整機(jī)調(diào)試，完成后可直接高壓送電運行.縮短現(xiàn)場調(diào)試工期；(2)提高設(shè)備利用率，設(shè)備故障后，可在用戶正常生產(chǎn)，電機(jī)處于工頻旁路運行的情形下，利用低電壓調(diào)試功能完成變頻器各項測試，排除故障后切換到變頻運行.保障用戶系統(tǒng)連續(xù)運行性，減少系統(tǒng)停機(jī)次數(shù)。

2.5 瞬時停電在啟動/主回路旁路功能

(1)當(dāng)用戶母線電壓瞬時降低時，變頻器進(jìn)入“瞬停狀態(tài)”不停機(jī)，自動關(guān)閉輸出電動機(jī)處于自由旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。在當(dāng)用戶母線電源恢復(fù)正常時.通過專利“瞬時停電再啟動功能”進(jìn)行頻率搜索、相位校對，讓處于自由旋轉(zhuǎn)的電動機(jī)自動加速恢復(fù)到變頻器進(jìn)入“瞬時狀態(tài)”之前的狀態(tài)運行；(2)在“瞬時停電再啟動功能”基礎(chǔ)之上變頻器還可以實現(xiàn)從變頻運行到工頻運行，或者從工頻運行到變頻運行的自由切換；(3)主回路電源系統(tǒng)通過配置變頻器輸入開關(guān)、變頻器輸出開關(guān)和變頻器工頻旁路開關(guān)可構(gòu)成變頻、工頻雙主回路電動機(jī)驅(qū)動電源，保障用戶系統(tǒng)穩(wěn)定連續(xù)運行。

2.6 專利功率單元智能旁通及自恢復(fù)功能

(1)功率單元主回路結(jié)構(gòu)簡單可靠，采用專利IGBT智能驅(qū)動技術(shù)實現(xiàn)功率單元主回路旁通功能，更加穩(wěn)定、可靠；(2)允許功率單元故障消失后，變頻器在運行狀態(tài)下智能結(jié)束單元旁通狀態(tài)自動恢復(fù)正常運行，無需進(jìn)行停機(jī)復(fù)位；(3)功率單元主回路旁通時，采用整列單元旁通方式，保證變頻器輸出三相平衡電壓保護(hù)電機(jī)不受傷害；(4)采用專利“注入三次諧波電壓提升技術(shù)”，在單元處于旁通狀態(tài)時，保證變頻器輸出。

汽輪機(jī)組變頻調(diào)速型液力耦合器電動給水泵的變頻改造實踐，證明采用以上變頻改造方案對其現(xiàn)有30O1W汽輪機(jī)組電動給水泵進(jìn)行變頻改造是成功的，保留現(xiàn)有液力耦合器并通過對其進(jìn)行技術(shù)改造結(jié)合變頻器技術(shù)既可以實現(xiàn)給水泵的調(diào)速功能達(dá)到節(jié)能效果。是300MW汽輪發(fā)電機(jī)組電動給水泵變頻改造的最佳方案。運行實踐證明節(jié)電效果陰顯，經(jīng)濟(jì)效益可觀。這一解決方案也可以應(yīng)用到300MW空冷汽輪機(jī)組的液力耦合器調(diào)速的電動給水泵改造中。其節(jié)電效果將更加明顯，效益將更加可觀。

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