高压变频器在发电厂的应用_0

2019-06-08 14:06

1 引言

  XX发电厂总装机容量为4300MW机组,每台机组配置两台互为备用的凝结水泵,流量调节采用阀门调节方式。此传统调节方式存在较大弊端:节流损失大,能量浪费严重;机组调峰时凝泵运行效率大幅度降低;调节频繁易导致阀门和执行机构损坏,设备维护量大;电机经常处于高速运转造成各部件磨损发热;电机工频起动对电网和电机造成较大冲击;自动化程度低、控制精度差。为进一步提高设备利用率,节能降耗降低厂用电率。经过长时间调研,XX电厂选用了由上海新华控制技术(集团)有限公司推荐的安川高可靠超节能矢量控制型高压变频器,将#3、#4机组凝结水泵进行变频改造,并一次投运成功。

2 凝结水泵变频改造方案

  XX电厂#3、#4机组凝结水泵参数为:额定电压6kV、额定功率1000kW、额定电流116.4A、额定转速1487r/min,配备安川CIMR-MV1SDC13C型高压变频器,系统接口和DCS逻辑组态设计更改由新华集团公司完成。

  2.1电气主回路

  鉴于凝泵的冗余配置和安川高压变频器的高可靠性,此次凝泵变频改造未考虑工频/变频切换回路。电气主回路设计如图1所示,电源由厂用电母线经电厂原有高压断路器QF后送至高压变频器,变频器将电能变换频率后直接驱动电动机。此种设计只增加一台变频器,结构简单,投资和占地较低。

  2.2系统接口设计

  此次变频装置共用到DI2点变频器运转/停止指令;DO5点变频器准备结束/运转/轻故障报警/重故障报警/自保护跳高压开关;AI1点DC4-20mA速度指令;AI2点

  频率输出/电流输出。接口图如图2所示:

  

  2.3逻辑组态

  当变频器正常使用时,变频器与工频备用凝泵互为联锁:当变频器跳闸时工频备用凝泵联锁启动;当变频器运行且凝结水母管压力低,联锁信号为真时工频备用凝泵启动。

  原除氧器水位调节阀控制保留,作为调节的后备手段,正常工况处于固定位置(建议置于全开);增加变频调速泵跳闸,启动备用定速泵时(用定速泵联锁投入和调速泵跳闸信号与,采用脉冲量),超驰关小调节门至一定开度(根据当前负荷设置对应阀门开度),并在阀门开度与设置指令相差在一定范围内时,自动投入除氧器水位自动调节。新增加变频调速凝泵除氧器水位自动控制系统与原调节阀控制一样,采用三冲量调节。除氧器水位高,设置调速泵转速闭锁增。调速泵停止,置指令为转速低限。凝结水压力低,联锁信号为真时设置调速泵转速下限。凝结水母管压力低且定速泵运行联启调速泵,此时设置调速泵转速最大。定速泵跳闸时联启调速泵,设置转速最大。

3 变频系统的调试

  此次变频系统改造,在新华集团公司的精心准备下,仅用一天就完成安装测试,并完成变频器在各种工况不同负载下的试运行,运行状况良好。为保证设备的安全运行,变频器在主电源上电前,还依次进行了变压器绝缘检测和控制电源确认等试验。

  3.1变频器柜检查与加固

  此项检查柜面及内部的部件,确认是否有损坏和螺钉松动等情况;确认接线位置和接地情况;确认电机侧的联轴器已断开。

  3.2变压器绝缘测定

  此项目的检测变压器的对地绝缘性能,检测结果良好。

  3.3控制电源确认

  控制电源为冷却风扇和变频控制器提供用电,检测从控制电源主回路开始,依次检测控制基板各用电模块,目的是保障变频器主电源上电前各控制电源的正常运行。检测结果表明各控制电源良好。

  3.3 自学习模式

  

  此模式是安川高压变频器所特有的,通过这一模式变频器能够自动读取电动机参数,根据这些参数完成变频器最佳运行和矢量控制环境设置。在自学习模式执行前,需利用变频器自带的点动功能,确定电机旋转方向。

  3.4 电机操作测试(无负载)

  在电机带负荷前,为保证变频器的可靠运行,首先进行变频器带动电动机空转试验。检测数据测试波形如下图表所示,结果显示变频器运行正常。

  

  3.5 电机操作测试(负载)

  此项测试变频器带载运行状况,试验过程根据不同的频率范围分为几个阶段,待变频器在每个频率阶段的各项参数稳定后再逐步向高频率阶段运行。检测数据如下表,结果显示电机变频运行后,不同负荷下电机的输入电流和输入电压显著减小。

  各频率段电量波形如下图所示,从图形中看出电机运行各段电流平稳,变频器运行良好。

  电机操作试验带负载 转速0-10%-20%-30%

  

  电机操作试验带负载 转速40%-50%-60%

  

  电机操作试验带负载 转速70%-80%-90%-100%

  

  3.6 电机操作试验带负载

  转速0-100% 60秒此项检测变频器带载加速能力,加速时间设定60S。波形显示,变频器加速过程运行平稳,状况良好。

  

  3.7 电机操作试验(负载 转速0-100% 30秒)

  此项检测变频器带载加速能力,加速时间设定30S。波形显示,变频器加速过程运行平稳,状况良好。

  

  3.8 机组实际运行数据(变频状态下调门开度均设定在100%)

  由以上数据分析可得,变频改造后节能效果显著,经粗略估算,原工频运行时相同工况下#4机组凝结水泵一天耗电约2万度,现变频改造后#4机组凝结水泵所耗电量减少至1万度。

4 变频改造后所带来的其它效益

  (1) 减少电机启动电流

  电机直接工频启动的最大启动电流为额定电流的7-8倍,而由变频器起动的负荷曲线可以发现它启动时基本没有冲击,最大启动电流仅略高于电机额定电流。因此变频调速解决了电机启动时的大电流冲击问题,消除了大启动电流对电机、传动设备和主机的冲击,降低了日常的维护保养费用。

  (2) 延长设备寿命

  变频调速改变了电机转速变化的加减速特性曲线,没有应力负载作用于轴承上,延长了轴承、电机的寿命。

  (3) 降低噪音

  变频改造后,由于转速的降低,电流的减小,噪音大幅度降低。同时消除了停车和启动时的打滑和尖啸声。

5 总结

  在厂领导的高度重视下,我方各专业人员精心组织,新华公司人员积极配合,安川高压变频装置FSDrive-MV1S在4#机组凝结水泵成功投运。从试远行结果来看:变频器运行稳定,各项性能指标优良;修改后的控制系统,逻辑通顺明了,过程操作简单,总体状况达到期望目标。

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