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你我国产高压变频装置在220MW机组凝结水泵

发布时间:2021-09-16 16:17:30 阅读: 来源:手工皂厂家

国产高压变频装置在220MW机组凝结水泵上的应用

1、前言

江苏新海发电有限公司11号、12号机是北京重型汽轮厂 充分发挥财政资金杠杆作用的产品,分别于1990、1991年投产发电。凝结水泵是上海水泵厂产品,为四级离心泵,立式双筒壳式结构,采用阀门节流调节,凝结水系统配置如表1。由于凝结水泵的工作特点,设计时考虑了较大的流量和扬程的安全余量,同时机组参与调峰,负荷变化频繁,而节流调节方式损失了大部分能量,使得凝结水泵长期处于不经济运行状态。通过把传统的节流调节方式改为变速调节方式,凝结水泵具有较大的节电潜力。目前,交流电动机最成熟、最高效的调速方式首推变频调速,为此,在调研论证的基础上,我们首先在11号机(220MW)凝结水系统上采用国产HARSVER-A型高压变频调速装置实施技术改造。

2、变频调速的节能原理

异步电动机的转速公式如下:

n=(60f/P)×(1-S) r/min

式中 n--电动机转速

f--电动机定子供电频率

P--电动机极对数

S--电动机转差率

由上式可知,在电动机极对数、转差率不变的情况下,电动机转速与供电频率呈线性关系。另外,磁通密度和输出力矩是电动机必须保证的两个关键指标,决定于定子供电电压和频率的比值U/f,因此,电动机调速过程中,在降低频率同时,还要降低供电电压,这就需股动光电编码器的轴旋转要变频装置实现频率与电压协调控制。变频装置在调速过程中从高速到低速都保持有不大的转差率,因而具有高精度、宽范围和高效率的调速性能。

当凝结水泵水压、流量需要调节时,传统的方法是: 通过调节阀门或启停电机来实现,损耗随之增大,同时降低了水泵的总效率,由此而引起的电能损失是相当可观的。

当采用变频调速时,可以按需要升降电机转速,改变水泵的性能曲线,使水泵的额定参数满足工艺要求,根据风机、水泵的相似定律,变速前后流量、水压、功率与转速之间关系为:

Q1/Q2=n1/n2

H1/H2=(n1/n2)2

P1/P2=(n1/n2)3

Q、H、P—水泵流量、水压、轴功率;

假如转速由额定50HZ降至35HZ,即:n2/n1=0.7,则P2/P1=0.34,可见降低转速能大大降低轴功率,因变频器的效率较高,变频器自身的功耗很低,而电动机因转速下降引起的电机效率下降在50%转速以上时是不明显的,另外,在满足操作要求的前提下,水泵转速降低不会导致水泵效率降低(电机输出力矩不变),根据以上分析认为,凝泵变频调速总的节能效果比较显著。

3、HARSVER-A型高压变频装置的技术特点

HARSVER-A型变频装置采用单元串联多电平PWM拓扑结构,由若干个低压PWM变频功率单元串联的方式实现直接高压输出,即6kV输出电压每相有7个额定电压为480V的功率单元串联而成,输出相电压3450V,线电压达到6kV左右,装置系统配置如图1。这种技术是目前高压变频领域应有最广泛、最成熟的技术。

图1 HARSVER-A型高压变频调速装置系统图

·变频器为高-高结构,不需输出升压变压器,变频器效率高达96%;

·42脉冲的整流电路结构,使输入电流波形接近正弦波,总的谐波电流失真低于4%,输入功率因数达0.95以上;

·逆变器输出采用多电平移相式PWM技术,输出电压接近正弦波。输出电压每个电平台阶只有单元直流母线电压大小,所以dv/dt很小,不需要配置专用滤波装置;

·采用功率单元串联,而不是功率器件串联,器件承受的最高电压为单元内直流母线的电压,器件不必串联,不存在器件串联引起的均压问题;

·变频器可以承受30%的电源电压下降而继续运行,变频器的6KV主电源完全失电时,变频器可以在3秒内不停机;

·采用功率单元1:控制器上的接口为逐一对应旁路技术,多极模块串联,某个模块发生故障时自动旁路运行,大大地提高了系统运行的可靠性;

·变频装置提供大液晶中文操作界面,功能强,操作方便;

·装置除变压器外,大部分的元器件采用进口优质产品,保证了整件的质量和可靠性。

4、改造技术方案

考虑两台凝结水泵平时一用一备,所以采用单台变频器供2台凝结水泵电机,即“一拖二方案”。正常时变频器拖动一台凝泵运行,另一台工频备用。当变频器或运行的凝泵发生故障时,备用泵工频启动。正常调泵运行时(如甲泵变频调乙泵变频运行),合KM2开关,开乙泵工频,甲泵变频停车,断开QS1开关,停甲泵变频,合KM1开关,开甲泵工频,断开KM2开关,合QS存在‘躲猫猫’现象2开关,启乙泵变频,最后断开KM1开关,调泵工作结束。系统设计方案如图2所示。

(1) 系统方案中QS1、QS2采用真空开关,满足两台凝泵远方调度需要。

(2) KM1和QS1电气互锁,KM2和QS2电气互锁,QS1和QS2电气互锁。

(3) 变频调速系统进入电厂DCS系统。DCS根据机组负荷情况,按设定程序实现对机组凝泵电动机转速自动控制。

(4) 变频泵跳闸,备用泵联起时,原凝结水自动调门开度根据调试结果修正。

图2 220MW机组凝泵调速系统方案

图中 M甲、M乙为两台凝结水泵,KM1、KM2两台凝泵电机工频电源开关,KM3为凝泵电机变频电源开关,QS1、QS2为两台凝泵变频输出开关。(end)

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