高压变频器在电厂中的应用

发表时间:2018/5/8   来源:《电力设备》2017年第36期   作者:王文勃 柴见利
[导读] 摘要:由于当前我国的社会经济发展快速,各行各业的市场竞争趋势也越来越激烈,加上电力市场行业的改革进程不断推进与发展,以及政府出台的各类电厂电网分开、竞价上网等相应政策,如何提高电力企业的经营利润及企业效益是当前首要解决的问题。
        (华润电力登封有限公司  河南登封  452473)
        摘要:由于当前我国的社会经济发展快速,各行各业的市场竞争趋势也越来越激烈,加上电力市场行业的改革进程不断推进与发展,以及政府出台的各类电厂电网分开、竞价上网等相应政策,如何提高电力企业的经营利润及企业效益是当前首要解决的问题。
        关键词:高压变频器;电厂;应用分析;
        一 电厂中运用高压变频器对风机进行变频改造所具有的优势
        1 使设备磨损的情况得以减少,使用寿命得以延长
        高压变频启动为一种软启动,即使电机的启动方式变为从零转速逐渐升至为起始转速,随后通过高压变频器的增减频率按钮来使电机转速获得改变,避免了启动电机时产生强烈冲击电流,其使用寿命便得以延长。加装了变频调速的装置之后,在大部分的时间中,电动机的转速均在额定的转速之下,有利于减少管路、灰浆泵及风机发生磨损的程度。
        2 节约能源
        电厂在设计风机与泵时,可能会因为一些客观因素的影响,无法预先确定其主要富裕量与参数,因此在多数情况下,会选择流量过大的风机与泵,这些设备的压头过高,常常超出实际需要[4]。但如果在设计时使用变频器以调整频率的方式改变风机与泵运行的参数,并达到改变风量与排灰量的目的;因此,在风机与泵中应用变频器可以将挡板、闸门及节流阀在运行过程中附加的损耗消除,从而节约了能源。
        3 在风机中运用变频器,能为其稳定运行提供保护措施
        在高压变频装置中设有低电压、过电压及过电流的保护装置,其灵敏度较高,可让水位与流量实现负反馈的功能;变频器可通过水位与流量负反馈的信号,对变频装置输出的频率进行控制,以控制风机的转速。调速装置均配备了计算机终端接口,能将标准工业通讯系统与能源系统联系起来,方便实现设备的自动控制。
        二 高压变频器及其在电厂中的运用方式
        1 高压变频器概述
        为了提升电力企业的经营效益,必须先降低电厂的用电率及其发电成本,以便提升电力企业的自身综合实力与竞争实力、经济效益。而高压交流变频调速技术可以有效的对交流电动机实现变频调速,此技术主要是由1990年代开始崛起的,通过应用高压交流变频调速技术,可以有效、快速的对电力企业设备实现高技能、高效化、高节能化、高精确度、高范围化的调速,从而为用户提供完善、全面的电力电子保护功能。此外,高压变频器不仅具备运行的安全性、可靠性与稳定性,而且为用户提供了全面、便捷化的服务,现已成为电力企业开展电机节能化进程的首选装置。
        由于高压变频器并不单单只有一种,其类别较多,而且随着我国市场经济的不断发展,对电厂的要求也越来越高,通过加大力度将高压变频器应用于电厂管理、控制与生产等各方面之中,可以有效的提高电厂的经营效益。当前,我国电厂中所使用的高压变频器主要为相互串联式的交-直-交高压变频器,此种高压变频器主要包括三大部分:变频器的控制系统、输入移箱式变压器以及功率单元这三大部分。
        2 高压变频器在电厂中的运用方式
        在电厂中,主要是将高压变频器运用于功率较高的电压辅机上,类似循环水泵、凝结水泵、引风机、送风机及灰浆泵等。由于各类设备不同,其相应的负载水平也各不相同。在高压变频器的应用过程中,通过结合其相应的设备负载水平,可以采取各种运用方式,包括:“一拖一”的方式、“一拖二”的方式等。


        三、高压变频器在电厂的应用状况
        (一)高压变压器在风机上的应用
        火电厂自身设备对于电量就有很大的需求,其耗电量高达总发电量的8%左右,因此降低火力发电设备的自身用电消耗已经成为缓解用电紧张与提高电厂技术经济指标的一种有效途径。其中风机的用电量消耗在总电厂消耗中占有较大的比重,如用传统的调节风门与挡板的方法来对其进行调节,会产生较大的功率损耗。该调节方法的实质就是通过对于风阻的调节来实现对于风速与风量的控制。根据锅炉的正常运营需求,当风量降低到一定程度时,风机管网的风阻特性曲线就会发生变化,这样就会使轴功率有所减小,但是减小的幅度不太明显。
        使用变频调速控制法能够使风机的运行功率得到有效的降低。该方法的工作原理是在保持挡板的开度为最大的情况下,通过改变电源的频率来实现对于风量的调节,使其风量得到相应降低。此时风机的风压-风量曲线也会发生相应的改变,风压会得到明显的降低,其所节约的功率损耗也非常明显。
        (二)高压变频器在凝结水泵中的应用状况
        在火力电厂凝结水泵选择时,要确保其能满足机组运行的工况要求并且有一定的冗余量。同时,因负荷峰谷之间的差距较大,往往使电网机组出现低负荷运行的现状。然而水泵也是采用定速运行的方式,往往通过进出口处的阀门来对水量进行相应的调节,使电机出力接近额定工作状态。因此,即使机组低流量、低负荷运行时,电机消耗的功率也会接近额定功率,这就会造成严重的电能浪费,从而也使电机的技术经济性指标受到相应的影响。因此,现在常用高压变频器来对水泵的转速进行控制,使其转速能够进行自动调节,从而使电机的输入功率得到有效的调节,达到了节能的目的。
        二、高压变频器在电厂应用过程中注意的问题
        虽然变频器在火电厂的应用可以带来较理想的节能效果,整体方案在技术上是可行的,在质量上是可靠的,但在具体的运行过程中,不可避免会受诸多因素的影响而出现各种问题,就笔者总结,上文中各个辅机设备高压变频器应用过程中及运行实践中所遇到的问题主要包括 以下几个方面。
        (1)运行环境问题。在高压变频器应用运行过程中,锅炉引风机变频器出现模块超温报警,查为误报警,实测温度正常;还出现引风机变频器跳闸切为工频运行,故障信号为模块温度高。这两种现象的产生,除了模块本身的质量问题外,关键还是在于变压器的运行环境问题,建议更换停机时将易发报警的模块,安装功率足够的制冷空调,将温度控制在24℃左右,湿度不超过95%,且无结露或水雾,粉尘污染<100um。(2)元件老化问题。凝结水泵变频器长期运行后,出现电流波动大,产生主板轻故障信号,在处理后重新启动,又出现重故障报警变频器跳闸,需要更换该插件恢复正常。这是由于高压变频器内部电子化元件如电容等,因长期充放电运行老化所造成的,导致性能不稳定。这就要求保持变频室合适的环境温度,同时调节流量或压力时,调节幅度不能过大,还要定期对变频器状态进行评估、完善。(3)电磁干扰的问题。凝结水泵变频器在运行过程中由于错误指令容易出现误动作或者不动作现象,这属于变频器本身的工作原理所产生的电磁干扰问题,可通过对干扰源的判断和检测,加装滤泼器、磁环、电抗器等装置来削弱甚至是避免干扰。(4)参数设置问题。风机变频器出现故障跳闸,工频联锁启动,引起锅炉风量和压力的大幅波动,这主要是由于参数设置不合适所导致的,首先切换时将风门联关至某一合适的位置,然后根据风机性能曲线,风机变频器运行时调节机构开度设在 85%,实现运行正常。
        结束语:综上所述,高压变频器的使用在很大程度上改变了辅机传统的运行工艺,在提高其运行效率的同时,也降低了其运行成本和能源消耗。同时,高压变频器的使用也使风机、水泵等辅机系统的日常运行和维护方式也发生了相应的改变。
        参考文献:
        [1]楚登攀.高压变频器在电厂风机节能改造中的应用实践[J].中国科技纵横, 2011, (10).
        [2]卢东辉,杨长华,沈静云.DHVECTOL大功率高压变频器在国产超超临界机组引风机系统中的成功应用[J].自动化应用, 2011, (2).
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