高压变频器在火电厂汽轮机循环水泵上的应用

科技信息O电力与能源OSCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION2011年第27期高压变频器在火电厂汽轮机循环水泵上的应用宋强1赵修民2(1.淮南矿业集团潘三电厂安全生产技术部安徽淮南232094;2.淮南矿业集团潘三电厂设备管理部安徽淮南232094)[摘要]介绍了HIVERT -Y06/130 高压变频器的特点.阐述了高压变频器在火力发电厂汽轮机循环水聚上应用中遇到的问题,分析了节能应用情况。[关键词]高压变频器;循环水泵;节能0概述3.1 系统构成随着我国节能降耗工作的大力开展,高压变频器火力发电厂引风HIVERT- Y06/173高压变频器采用单元申联多电平技术,6kV输机、送风机、凝结水泵上得到了广泛的推广,而由于汽轮机循环水泵的出。由移相变压器功率单元和控制器组成。系统由18个功窄单元模特殊性,很少在汽轮机循环水泵上应用。潘三电厂勇于挑战，成功地将块组成,每6个功率单元模块串联构成- -相,三相Y联接,直接给6kV高压变频器运用于汽轮机循环水泵上,取得了一定的经验，获得了很电机供电。移相变压器将输人高压变换为副边的多组低压,各副边绕组在绕好的经济效益。制时采用延边三角接法，相互间移相10,构成36脉冲整流方式,这种方式，消除了大部分由独立模块引起的谐波电流,可以大大改善网侧1循环水泵的运行工况凝汽式机组主要是由循环水冷却汽轮机低压缸排气温度,加上真的电流波形,使变频器网侧电流近是正弦波。空泵的抽气,在低压排汽缸出口形成真空,降低排汽压力.使得主蒸汽在通过汽轮机时最大限度的释放能敏做功转化为汽轮机旋转的机械能用于驱动发电机发电。循环水泵的作用是将冷却水输入凝光器中与作过功的过热蒸汽进行热交换，降低汽轮机末端排压。吸收热量的循环水被输送至冷却塔后喷淋,经逆流自然通后循环使用。我厂每台机组配置两台 800kw循环水泵,两台机组循环水泵母管间设有联络门。根据季节不同,气温差异开启一台或两台循环水泵。夏季需要开两台，,春秋开一台，而在冬季开一台水量却有富余,但不管在哪个季节由于负荷、水温的不同所需的循环水量也不同,这就给节能带来了空间。2变频器节能原理3.2功率单元.功率单元输人电源端R.S.T接变压器二次线圈的三相低厌输异步感应电动机的转速n与电源频率f、转差率s、电机极对数p出三相二极管全波整流为直流环节电容充电,电容上的电压提供给三个参数有如下关系:由ICBT组成的单相H形桥式逆变电路。n= 60(1-3)功率单元通过光纤接收信号，采用空间矢量正弦波脉宽调制改变其中任何- -个参數都可以实现转速的改变。变频器是通过改(PWM)方式,控制Q1-Q4 ICBT的导通和关断.输出单相脉宽调制波变电源频率f的方式来改变电动机转速的。在异步感应电动机的设计形。功率单元具有单元旁路功能,当某个单元发生熔断器故障过热和ICBT故障而不能继续工作时,该单元及其另外两相相应位置上的单制造完成后,转速与频率的线性关系既确定如图1-1所示:元将自动旁路.以保证变频器连续T.作,并发出旁路告警。每个功能单..........元内有独立的一块控制板和- -块驱动板。. 的驱动信号单元驱动板简称驱动板, 用于产生4个IGBTICBT的故障信号反馈到单元控制板3.3 旁路柜每台循环水泵查频器配置-套自动旁路柜,通过旁路柜的切换操作来实现风机的工频、变频运行方式的切换。原理图如下,工频、变频100% ?真空接触器之间采用电气联锁。图1-1变频调速 中转逮与频率关系曲线由于转速n与频率f之间为线性关系,从理论上分析调速范围在0-100%内,线性度都很好,省去由于阀门.挡板节流等带来的功率损失,达到节能的目的。对于水泵,由流体动力学理论可以知道,流量与卟&s--转速的一次方成正比,扭矩与转速二次方成正比，面泵的功率则与转速的三次方成正比。用n. N分别表示转速和功率,脚标“0"均表示额定工况参数。当流量由额定值Q0降至Q时,与额定功率NO比较,采用转速调节的电机的功耗为:N(号)N当流量由100%降到70% .则转速相应降到70%，而电机的功耗降到34.3% NO,也就是节约电能65.7%。扣除阀门调节时的功耗与额中国煤化工定功耗的差，转速下降引|起电机的效率下降等因素,节电效果也是非fYHCNMHG常显著的。.3 HIVERT 高压变频器特点与改造基本配t3572011年第27期SCIENCE & TECHNOLOGY INPORMATIONO电力与能源O科技信息机组正常运行时,采用变频方式运行,当变频器出现严重故摩时,由上图对比可知,改造后真空度比改造前更接近最佳有利真空。自动切换到工频运行方式,减少人工切换时间。4.2 水泵扬程与共振3.4 改造方案由于转速的变化不但影响了流量同时还影响了泵的出口压力与每台机组改造- -台循环水泵,冬季运行变频状态,夏季运行在工扬程 改造时必须考虑变频后出口压力与扬程满足要求,否则改造可颏状态。配置自动旁路柜,当变频器重故障时自动切换到工频旁路。能失败。每台水泵都有其临界转速,在临界转速下，电机与泵的振动最大,4改造焦点问题分析与处理如果在改造后变频器合理运行频率恰在临界转速上就可能造成改造4.1 真空度失汽轮机的真空度在抽气系统不变的情况下主要是靠调 节冷却水我厂改造前出口压力保持在0.15MPa左右,改造后运转在40-流量来控制的。运行中的凝光器压力主要取决于蒸汽负荷冷却水入口48Hz 下可以保证出口压力在0.14MPa,完全满足系统对循环水压力和温度和冷却水水量。冷却水温- -般取决于自然条件于是在蒸汽负荷一扬程的要求。定的情况下就只有靠增加冷却水的流量来提高凝汽器的真空度。真空经过现场试验,我厂变频器在36- 48Hz 运行范围内没有发生共度对机组汽耗有着显著影响,变频改造不能仅为降低循环能耗而对真振现场空产生过大影响,真空度应在合理范围内。由于真空度提高汽轮机功率4.3 水泵启动 、联锁与并列运行的增量Onl应大于为增加循环水量水泵所多消耗的功率An2。显然，循环水泵出口采用液压蝶阀控制,为保证循环水泵安全,其启动汽轮机的最有利真空peco (又称为经济真空),应位于净增功率On=有一定的条件, 改造前在水泵启动时,先开蝶阀到159 ,然后再启动,这Onl- On2的最大值处”,此时汽轮机工作在经济运行方式。如下图所就出 现水梨倒转,造成启动时对泵的冲击大,电机启动时间过长。改造后调整到20Hz时启动,逐渐调高频率,当泵的出口压力达0.13MPa左右,再打开出口液压蝶阀,对泵的冲击极小,减轻了对泵和电机的冲击变频器重故障时自动切换到工频旁路。当变频器整体系统电气故障,6kV开关柜保护装置跳开断路器时,联锁启动另-台循环水泵。 当ioo .------ " s.出口压力低到0.1 1MPa时不能满足系统运行要求时,联锁工频启动另-台循环水泵。变频改造后,可以更加方便的根据季节.负荷的不同,调整循环水泵的运行方式。冬季可以两台泵变频运行,也可以1台工颍另1台变频:夏季可以两台泵工频,1台变频运行。系统运行方式灵活性,大大DmsD.提高了机组的经济效益。dw为冷却水流量,p为汽轮机的凝代器真空,8n为功事差值,8n公为了保证系统运行可靠性。，在使用交频器时,母管联络门打开,两在冷却水水量比较小的时候随冷却水量的增大面增加,到点a达到最台水泵变频并列运行,大大提升了系统的安全性。大,如果再进-步增大冷却水水流量,8n反而开始减小,直至为零。但5改造后的经济效益当到达c点时,汽轮机末级喷嘴的膨胀能力已达到极限,汽轮机功率5.1 节约用电效果显著不会再增加,故e点所对应的真空称为极限真空"。从图中可以看出,改造前电机运行电流值曲线图如下:由a点引等水量线与凝汽器压力线相交的b点所对应的真空值peco就是最有利真空,a点所对应的冷却水水量deco就是最佳冷却水水量。因此循环水泵变频改造后.只要合理控制,就能使汽轮机的真空度处在最佳范围内。我厂在实践过程中,变频器开度基本在45Hz左右,改造前后天气气温差别较小,取改造前后真空度如下图:改造后电机运行电流值曲线如下图m ---0 m.Dm静改造前机组真空度中国煤化工MYHCNMHG--I改造后机组真空度由以.上两图可以看出,在气候温度真空度相似(下转第361页)- 358