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2017-12-27 18:24:09

The Application of High Voltage Inverter on Condensate Pump in the Power Plant
济南市南水北调工程建立管理局  陈振军
山东邹平齐星开发区热电有限公司 王国土
山东新风光电子科技发展有限公司 徐西甲 陈宏伟
 Chen zhenjun  Wang Heshan   Xu Xijia   Chen Hongwei
  要:为了低落发电能耗,邹平齐星开发区热电有限公司接纳高压变频器对固结水泵停止了变频调速革新。装备投运后,节能结果较着,装备运转不变。
关键词高压变频器 固结水泵 节能革新
Abstract: In order to reduce power consumption, Zouping Qixing Zone Thermoelectric Co., Ltd. uses high-voltage inverter for variable speed condensate pump has been transformed. Equipment have been put into operation, energy saving effect is obvious, equipment operation and stability.
Key words: High voltage inverter  Condensate pump  Energy saving
1弁言
齐星集团有限公司始建于1995年2月,是一家以铝产物深加工为主业,并触及电力通信铁塔、新材料、金融、地产等范畴的大型民营企业。集团现有总资产115亿余元,职工12000余人,2012年实现销售收入154亿元。
邹平齐星开发区热电有限公司是齐星集团有限公司部属企业之一。6号机(155MW)装备2台固结水泵,由定速电动机驱动。运转方法为一台运转,一台备用。接纳固结泵定速运转,系统存在以下成绩:
  (1)阀门调解撙节丧失大、出口压力高、管损严峻、系统服从低。
  (2)当流量低落阀位开度减小时,调解阀前后压差增长,事情安全特性变坏,压力丧失严峻。
  (3)持久40%~65%低阀门开度,加快阀体本身磨损,招致阀门掌握特性变差。
  (4)管网压力太高要挟系统装备密封机能,严峻时招致阀门走漏,不能关严等状况发作。
  (5)装备使用寿命短、一样平常维护量大,维修本钱高,形成各类资本的极大华侈。
  处理上述成绩的主要手腕之一是接纳变频调速掌握手艺,操纵高压变频器对固结泵机电停止变频掌握,实现供除氧器水流量的变负荷调理。如许不只处理了掌握阀调理线性度差、纯滞延大等难以掌握的缺陷,并且提高了系统运转的可靠性,节约能源,为低落厂用电率供给了优良的路子。齐星开发区热电公司领导颠末多方考查,比力性价比,决议选用山东新风光电子科技发展有限公司消费的JD-BP37-400F高压变频器2套对固结水泵停止革新,革新取得了成功。固结水泵机组参数如表1所示。
表1 固结水泵机组参数
固结水泵 配用电机
型号 NLT250-370×7 型号 YLKK4005-4
流量 417 m3/h 功率 400kW
额定压力 2.46  MPa 电压 6000V
必需汽蚀余量 3.4m 电流 45A
转速 1480 r/min 转速 1483 r/min
2变频调速节能理论依据
当频次从50Hz降至40Hz时,可节省能耗近一半。
  更直观的水泵事情曲线图见图1:水泵的一般事情点为A,当水量需求从Q1调到Q2时,接纳阀门调理,管网特性曲线由R1(阀门全开)改变为R2(阀门关小),其事情点调至B点,其功率为OQ2BH2’所围成的面积,其功率变革很小,而其服从却随之低落。当接纳变频调速时,能够按需求起落机电转速,改动装备的机能曲线,图中从n1(额定转速)到n2(转速降落),其事情点调至C点,使其参数满意工艺要求,其功率为OQ2CH2所围成的面积,同时其服从曲线也随之平移,仍然事情在高效区。图中暗影部门为实践节省能耗。
 
图1 水泵事情曲线图
假如在管网特性稳定的系统中停止水泵调速,而且对水压没有要求,这种情况下节能效益要更较着。
3风景JD-BP37系列高压变频调速系统引见
风景牌JD-BP37列高压变频器以高速DSP为掌握焦点,接纳无速度矢量掌握手艺、功率单位串连多电平手艺,属高-高电压源型变频器,其谐波目标远小于IEEE519-1992的谐波尺度,输入功率因数高,输出波形质量好,没必要接纳输入谐波滤波器、功率因数抵偿装配和输出滤波器;不存在谐波惹起的机电附加发热和转矩脉动、乐音、输出dv/dt、共模电压等成绩,能够利用一般的异步电机。2007年,风景高压变频器被评为中国名牌产品。齐星开发区热电公司6号机组固结水泵变频革新选用的新风光消费的JD-BP37-400F(400kW/6kV)高压变频器。
3.1整体构造
接纳间接高压变频电路构造,功率单位多重化连接,间接输出到高压机电,供给驱动电压。从物理构造上分为掌握柜,功率柜,变压器柜三大部分,按照现场工艺要求还可选配旁路柜、上位机、远控盒,产物形状如图2所示。
 
图2 高压变频器形状
3.2掌握柜
变频掌握柜次要有主控(CPU)、UPS、PLC、人机界面、掌握电源开关、开关电源、继电器、避雷器、旌旗灯号隔离器、接线端子,柜门操纵按钮等部门组成,掌握柜次要组成部门引见以下。
(1)主控系统
主控系统为变频器的焦点,它领受和处置来自上位掌握及PLC的掌握号令,发生每相各级功率单位的掌握旌旗灯号,同时收罗和处置所有毛病单位反应返来的毛病信息。新风光JD-BP37系列变频器接纳高机能的主控系统,控制器接纳32位DSP,运转速度能够到达150MIPS,充足完成一些较庞大的掌握算法。同时其有6路自力的PWM输出、2个异步串行通信口、16通道12位AD输入,内置了36k的RAM和256k的Flash存储器,能够寄存较大范围的法式。线路板接纳大规模集成电路和外表焊接手艺,系统具有极高的可靠性。
(2)不间断电源UPS
UPS不间断电源,安装在掌握柜的底部,属于纯在线式,当内部供给的掌握电源220VAC一般时,UPS提供给控制系统不变的220V电源,当内部电源掉电时,操纵设想的电源冗余系统,响应的掌握电继电器行动,转到变压器的二次绕组220V持续供给掌握电源,UPS不间断事情,供给不变的电源。只要当掌握电和高压电同时掉电后,UPS操纵本身的电池可持续给系统供电30 min,同时变频器给出报警旌旗灯号,用户应尽快规复掌握电源。
(3)内置PLC
变频器经由过程内置PLC实现内部开关旌旗灯号以及现场操纵旌旗灯号和形态旌旗灯号的逻辑处置,加强了变频器现场使用的灵活性。对开关量的数目不能满意要求时,能够用数字量扩大模块来实现。PLC作为一种手艺成熟的产业控制元件,为变频器的现场使用供给灵敏的接口和可靠性保证。
高压变频器的控制系统尺度接口如图3所示。
 
图3 高压变频器的控制系统尺度接口图
3.3 功率柜
     功率柜次要用于安装功率单位,实现单位的串连叠加三相输出。功率单位是利用功率电力电子器件停止整流、滤波、逆变的高压变频器部件,也是组成高压变频器主回路的次要部门。每一个功率单位都相当于一台交-直-交电压型单相高压变频器。每一个功率单位由H桥组成,输出一组SPWM波,每相5个单位,经由过程叠加输出一组11个电平的正弦波;统一相中的每一个功率单位的采样频次分歧,用同一个载波停止调制,载波相差1/N个采样周期。
当功率单位呈现过流、过压毛病时,变频器立刻封闭该单位的输出,经由过程软件掌握,使功率单位输出电流能够经全桥逆变电路上桥臂,大概下桥臂构成电流回路实现将该单位旁路。
功率柜顶部设置冷却风机,挑选德国EBM风机,由移相变压器二次检测绕组220V供电,经由过程断路器由PLC掌握功率柜风机的启动、截至,当变频器启动频次运转时,风机启动。
3.4 变压器柜
变压器柜次要由移相变压器、温控仪、冷却风机等部件组成。
    移相变压器的道理:将高压电源变更为副边互相绝缘的多组高压,各副边绕组在绕制时接纳延边三角形的接法,相互之间有必然的相位差。移相变压器示意图如图4所示。
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图4 移相变压器示意图
4固结水泵高压变频革新手艺要求及计划
4.1 革新掌握要求
固结水泵变频革新要在保证除氧器水位调理品格稳定,并能够在水泵跳闸、低水压等特别工况发作时保证机组一般运转前提下停止变频革新。革新操纵现有的装备与系统,本来水位调理阀全开以减小撙节丧失,当高压变频器跳闸后,当前水泵能够工频方法立刻启动,将凝结水打至出口母管,调解除氧器下水调理阀的开度在较短时间内疾速关到指定位置,最低水平减小系统扰动,保持除氧器水位在一般范围内。亦能够变频快速启动备用水泵,将凝结水打至出口母管,以保证在变频器跳闸时除氧器水位的不变,保证机组运转。
4.2固结泵变频掌握计划
高压变频器受DCS掌握时分主动、手动两种方法。手动形态时,运转职员按照除氧器水位上下经由过程DCS改动转速旌旗灯号掌握变频器转速。主动形态时,按照DCS内部设定的除氧器水位定值自动控制变频器转速。
经由过程今朝热电公司已有的DCS系统调理固结水泵转速来掌握除氧器水位。操纵DCS对变频器停止启动、停机、调速等掌握,并可在DCS上显现变频器的运转数据和当前形态,及时监控变频器运转。
      为了保证机组的可靠性,变频器装配具有工频主动旁路装配,当变频器发作毛病截至运转时,机电主动切换到工频下运转,如许能够保证机组一般运转,提高了整个系统的安全稳定性。
       操纵方面,有长途掌握和当地掌握两种掌握的方法,这两种掌握方法可提高系统的安全机能。
变频方法下固结水泵的掌握方法详细以下:
(1)保存本来的阀门调理方法,固结水泵在变频方法运转时,阀门根本全开,经由过程变频器改动机电转速以满意调理除氧器水位需求。
(2)固结水泵在工频方法运转时,操纵原有的除氧器水位调理方法。
4.3 系统主回路设想
     齐星开发区热电公司6号机(155MW)固结水泵接纳2套JD-BP37-400F高压变频调速系统停止调速掌握。系统主回路如图5所示。
 
图5  6号机组固结水泵旁路柜原理图
本来6号机组2台固结水泵全部采用工频运转,对2台固结水泵增设变频调速装配,接纳一拖一加主动旁路的方法。当变频器毛病或检验,可选择主动或手动方法切换至工频运转。也能够变频启动备用固结水泵投入运转。
主回路如图5所示,掌握详细引见以下,旁路柜在变频器进、出线端增长了两个断绝刀闸,以便在变频器退出而机电运转于旁路时,能安全地停止变频器的毛病处置或维护事情。
旁路柜次要设置:三个真空接触器(KM1、KM2、KM3)和两个刀闸断绝开关K1、K2。KM2与KM3实现电气互锁,当KM1、KM2闭合,KM3断开时,机电变频运转;当KM1、KM2断开,KM3闭合时,电机工频运转。另外,KM1闭合时,K1操纵手柄被锁死,不能操纵;KM2闭合时,K2操纵手柄被锁死,不能操纵。
电机工频运转时,若需对变频器停止毛病处置或维护,牢记在KM1、KM2分闸形态下,将断绝刀闸K1和K2断开。
合闸闭锁:将变频器“合闸许可”旌旗灯号串连于KM1、KM2合闸回路。在变频器毛病或不停当时,真空接触器KM1、KM2合闸不允许;在KM1、KM2合闸形态下,若变频器呈现毛病,则“合闸许可”断开,KM1、KM2跳闸,分断变频器高压输入电源。
如变频器发作隐患,变频器发送“变频器报警”旌旗灯号至DCS,此时变频器持续运转,检验职员可到当地按照变频器报警旌旗灯号的信息解除隐患。
4.4固结水泵变频革新的难点
从机组运转的安全性和系统的运转方法上思索,固结水泵变频运转存在以下成绩需处理:
(1)固结水泵出口压力低的联锁需求作恰当变更。因为变频运转时(机组低负荷时)泵的转速较低,原固结水泵出口压力低的联锁定值不再适宜。给水泵密封水压力及各类接纳凝结水作为冷却水的系统,都有压力降落的能够,既要经由过程变频调速保证除氧器水位,同时又要保证凝结水压力,确保这些系统可靠运转。能够经由过程设置变频器运转下限频次及掌握除氧器下水调理阀帮助调理的方法停止掌握。
(2)除氧器水位调理。固结水泵在工频运转时经由过程调理除氧器下水调理阀掌握除氧器水位,在变频运转时经由过程调理固结水泵的转速掌握除氧器水位,固结水泵在变频运转中跳闸将切换为工频运转时,要保证两种掌握方法间无扰切换,下水调理阀要以最快速度关到必然开度,要按照其时负荷和除氧器水位需求,保证除氧器不发作满水或缺水。这需求按照操纵经历停止及时调理来满意机组一般运转。
5凝泵变频器革新后运转结果
5.1节能结果
2013年8月22日,固结水泵变频器革新完成并顺遂投入运转。装备自投运以来安全不变运转,节电结果非常较着。为了比照固结水泵变频革新前后的节能状况,对6号机组运转数据停止了统计,如表2所示。
表2 固结水泵革新前后运转数据
负荷 负荷运转工夫 革新前 革新后 节电率(%)
电流 功率 电流 功率
75 5% 41 362.2 15.2 151.2 58.3
90 10% 42 368.4 17.1 169.6 54.0
110 35% 42 368.4 20.2 201.5 45.3
130 40% 42 368.4 23.6 235.4 36.1
150 10% 42 368.4 31.3 312.3 15.2
以6号机全年运转工夫7800h计较,工频年耗电量为:
W工频=362.2kW×7800h×5%+368.4 kW×7800h×95%=141258 kW•h +2729844 kW•h =2871102 kW•h
固结水泵变频革新后,变频年耗电量计较以下:
W变频=151.2kW×7800h×5%+169.6 kW×7800h×10%+
201.5 kW×7800h×35%+235.4kW×7800h×40%+312.3 kW×7800h×10%=1719393 kW•h
W节省=W工频- W变频=2871102 kW•h-1719393 kW•h=1151709 kW•h
以该厂供电价0.5元/ kW·h 计较,固结水泵变频革新后,年节约电费为:
1151709 kW•h×0.5元/ kW·h =575854.5元。
5.2其他结果
(1)变频调速处理了启动时大电流对机电的打击,耽误了机电的使用寿命。
(2)提高了固结水泵的运转可靠性,耽误了水泵的期限。接纳变频调速后,减小对管网和水泵的打击,耽误泵体期限和减小管网及附件的消耗。
(3)改进了运转情况。变频调理时,因为小流量时的转速低,这就低落了泵及系统的噪声,深受现场工人的欢迎。
6结束语
经由过程对齐星开发区热电公司6号机组固结水泵变频革新后运转表白,装备运转安稳,节电结果较着。在发电企业主辅机装备中,接纳变频手艺具有宽广的使用远景。在该热电公司随后1#~5#机组辅机变频革新中,也接纳山东新风光消费的高压变频装备。
 
 
参考文献
[1]山东新风光电子使用手册[Z] 山东新风光电子科技发展有限公司
作者简介
陈振军,高级工程师,供职于济南市南水北调工程建立管理局建立管理处。
王国土,高级工程师,供职于山东邹平齐星开发区热电有限公司。
徐西甲,技术支持工程师,供职于山东新风光电子科技发展有限公司。
地址:山东省汶上经济开发区
邮编:272500
文章联系人:郭培彬
联系电话:0537-7237007/7237909
 
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