电厂变频器应用研究

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mengzi_2008
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘要:随着时代的发展,变频器在人类的生活中变得越来越实用越来越普遍,变频器不仅在冰箱、空调中普遍应用,还在电动车等产品中相继使用。总之,变频器已经在人类社会中充当了重要的角色,成为了人类生活不可或缺的产品。本文重点研究了变频器的特点和基本原理,并对高压变频器在电厂中的应用进行了分析,以期为变频器的发展提供一些参考。
  关键词:变频器;应用效果;选择方法;特点;未来发展
  中图分类号:TN77文献标识码: A
  一、变频器概述
  1、变频器的结构
  
  图1变频器的基本构成
  变频器分为两类,分别是交-交变频和交-直-交变频。其中交-交变频只有一个环节,并且采用反并联的可逆线路,因此需要大量的功率元件,除此之外,还因为受到脉动转矩和谐波电流的限制,所以其最高的输出频率往往不能超过电网频率的一半,这些情况导致交-交变频器的应用不能得到推广。为此常用的变频器采用交-直-交变频器。这种变频器按中间直流环节分为电压源型和电流源型。区分的办法则观查是使用大电容滤波还是大电感滤波,使用大电容滤波的是电压源型,直流电压平直,可多机传动,但是动态响应慢,不能实现回馈制动。而使用大电感滤波的是电流源型,电流波形平直,动态响应快,可以实现四象限运行,适用于单电机的可逆传动。
  2、变频器的控制原理
  PWM控制,是在调节频率的同时,不改变脉冲电压幅度的大小,只是改变脉冲的占空比,从而实现变频变压的效果。逆变器通常采用6个绝缘栅极晶体管构成大功率晶体管开关组合,即功率模块。6个晶体管的状态决定电机绕组中电流的方向,开关动作的快慢决定了通入电机绕组电流的频率,开关脉冲依次控制晶体管的通断,从而使电机转动。
  3、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。
  二、高压变频器在电厂的应用
  1、凝结水泵变频器一拖二逻辑设计及应用
  为了响应国家节能降耗的要求,本公司凝泵采用广东明阳龙源电力电子有限公司生产的MLVERT-D06/1600.A(6kv,1600kw)型高压大功率变频器,为“一托二”型,一台变频器可“不同时”供应两台凝泵变频使用。主要装置柜有:中置电源柜(即两变频开关柜)、变压器柜、模块柜、控制柜。
  一方面,利用有限的资源将1台变频器运用到2台凝结水泵上;另一方面,通過变频调节凝结水供水量,可以有效降低大型电机耗电量,从而降低我公司的用电量。依据凝泵一拖二控制方式制订具体控制逻辑,明确需进行修改的逻辑条款、项目,达到不漏项、不重复的目标。
  下面以1号凝泵逻辑为例进行分析,QS21和QS22是一柄单刀双掷刀闸,以保证工频位QS22合闸时,QS21必然分闸;而变频位QS21合闸时,QS22也必然分闸。变频位QS21合闸时,利用电气回路电磁锁,闭锁QS41(2号凝泵变频刀闸)无法合闸,从而保证设备安全;在投入变频位运行时,QS21先合,QS1后合;在投入工频运行时,先分QS1,后合QS22。
  1.1 凝泵6kv开关合闸允许
  允许凝泵6 kv开关合闸的条件有以下几点:①QS1刀闸合闸、QS3刀闸未合闸且变频器无故障(投变频时)或QS22刀闸合闸(投工频时)。此条件不仅包括了凝泵变频时所需的刀闸状态,同时包括了工频时必要的刀闸状态,并在变频时做了逻辑闭锁,防止QS1和QS3同时合闸而引起线路故障。②排汽装置液位不低(1100 mm),二取二。此条件是为了防止凝泵发生气蚀。③1号凝泵出口电动门已关,且再循环阀位大于95%或1号凝结水泵投备用且1号凝泵出口电动门已开。此条件的目的是凝泵通过大循环或者备用投入后出口电动门开启,从而保证在出口流量足够的情况下启动凝泵,同时防止气蚀情况发生。④1号凝泵入口电动门已开。此条件是为了保证凝结水供水系统管道的通畅。
  1.2 1号凝泵6kv开关联锁合闸
  在QS22刀闸合闸、1号凝泵非禁操且已投入备用的前提下,以下任意条件都可联启1号凝泵:①2号凝泵开关保护跳闸。②2号凝泵开关事故跳闸。在2号凝泵发生保护跳闸、事故跳闸时,立即联启1号凝泵,从而保证凝结水流量,维持除氧器水位。③2号凝泵工频运行60 s(2号凝泵已合且QS42已合闸)且凝结水母管压力低(定值2.5 MPa),延时1s。2号凝泵工频位运行时,出力不足会导致凝结水母管压力低,这时需联启备用的1号凝泵,保证水压正常;而当2号泵变频位运行出现水压低时,应通过变频调节水压,不联启备用泵。
  1.3 1号凝泵6kv开关联锁分闸
  为了能够正常联启备用泵,将原联锁分闸条件出口电动门关跳泵取消,改为保护跳闸条件。因为联锁条件发生时,无法触发驱动级中的相关布尔量输出,即无法联启备用泵,这是逻辑设计中的缺陷。现通过将其修改为保护条件,从而实现联启备用泵的功能。
  1.4 1号凝泵6kv开关保护分闸
  1号凝泵6kv开关保护分闸有以下几点相或条件:①1号凝泵工频或变频运行延时1s后,入口门关且未开,延时2s。②排汽装置液位低(三取二),延时2s。③QS1刀闸已合且变频器重故障或变频器事故跳闸。④凝泵出口流量低(判断QS22刀闸是否已合进行变参)。1号凝泵工频运行120 s、凝泵再循环流量调节阀开度小于85%、凝泵出口流量(5号低加入口流量、凝泵再循环流量之和)小于460 T/H且3个模拟量均未坏点,延时15s;1号凝泵变频运行120s、凝泵再循环流量调节阀开度小于85%、凝泵出口流量(5号低加入口流量、凝泵再循环流量之和)小于200 T/H且3个模拟量均未坏点,延时15 s。⑤1号凝泵工频或变频位运行延时15s后,1号凝泵出口电动门已关,再延时10 s且未开(原为6 kv断路器联锁分闸条件)。
  1.5 除氧器水位调节阀指令闭锁逻辑
  除氧器水位调节阀投入自动控制情况下,1号凝泵变频运行时1号凝泵6 kv断路器分闸或2号凝泵变频运行时2号凝泵6 kv断路器分闸,发3s脉冲,闭锁除氧器水位调节阀阀位指令至相应负荷下的设计开度。
  2、高压变频器在电厂中的风机、水泵改造应用分析
  现将高压变频器安装于电厂中的风机、水泵配置的电动机处,针对对其展开的变频节能改造进行分析。
  2.1 本机控制时通过高压变频器控制柜上触摸屏可就地人工启动、停止高压变频器,可以调整电机转速、频率。远程控制放在控制室,设有操作台和上位机,由配电工操作控制。通过上位机配电工可以随时了解设备的运行情况,通过操作台可实现对高压变频器进行简单的远方操作。配电工可以根据工况自由选定高压变频器“手动/自动”调速运行。
  2.2 系统要求控制的压力值由手操器给定(4~20mA电流信号),母管压力反馈信号经压力变送器检测后,再由DCS供给。压力比较和PID运算均由DCS完成,其变换出来信号作为变频器给定信号,确保管网的压力稳定在压力设定值上。同时,通过变频器的模拟量输出接口将管网压力、实际电压、电流、频率反馈到DCS监控系统上。
  2.3 风机水泵变频调速的节能原理
  当采用变频调速时,可以按需要升降电机转速,改变风机水泵的性能曲线,使风机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、压力、功率与转速之间的关系为:
  Q1/Q2=N1/N2
  H1/H2=(N1/N2)2
  P1/P2=(N1/N2)2
  Q1、H1、P1—风机水泵在N1转速时的流量、压力、功率
  Q2、H2、P2—风机水泵在N2转速时相似工况下的流量、压力、功率
  假如转速降低一半,即:N2/N1=1/2,则P2/P1=1/8,可见降低转速能大大降低轴功率达到节能的目的。当转速由N1降为N2时,风机水泵的额定工作参数Q、H、P都降低了。但从效率曲线л-Q看,Q2与Q1点的效率值基本是一样的。当转速降低时,额定工作参数相应降低,但效率不会降低,有时甚至会提高。因此在满足操作要求的前提下,风机水泵仍能在同样甚至更高的效率下工作。降低了转速,流量就不再用关小阀门来控制,阀门始终处于全开状态,避免了由于关小阀门引起的压力损失增加,也就避免了总效率的下降,確保了能源的充分利用。
  工频50Hz电网直接启动,对电网和机械冲击较大,声响很大,估算其启动一次的损耗WS=0.5JωO2(1+R1/R2)TM/TM-TL,风机水泵负载的平方转矩特性与异步电动机起动时的机械特性曲线部分相似,可以TM/TM-TL=1计。而变频软起动损耗很小,只有上述WS的1/10,则每年的起动节能也是很可观的。
  2.4 高压变频器在风机中的改造应用优势
  2.4.1 节约风机运行所消耗的能源
  电厂在设计风机与泵时,通过使用变频器来调整频率的方式改变风机与泵运行的参数,实现风量与排灰量的共同改变。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。
  2.4.2 提高风机运行的稳定性与安全性
  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,从而实现设备的自动控制。
  2.4.3 提高风机运行的使用寿命
  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,有利于减少管路、灰浆泵及风机发生磨损的程度。
  2.4.4 变频改造对其他设备的影响
  改为变频调节后,对其它设备的影响有:避免了电动机启动时对电机的冲击损害;提高了引风机的自动控制能力;由于转速的降低,对风机的叶轮、轴承等寿命得以延长。
  三、高压变频器应用中模块发生故障现象及故障处理
  1、故障现象
  模块故障包括:驱动故障、过热故障、过压故障,欠压故障。故障原因:驱动故障表示驱动部分有故障,过热故障表示模块温度过高,过压表示模块的母线电压高于额定电压的130%,欠压故障表示模块的母线电压低于额定电压的70%。现象:变频器会自动旁通运行并在触摸屏上显示故障, 欠压故障超过300S后变频器会自动旁通运行。
  2、故障处理
  在运行过程中出现模块故障(包括模块过压故障、模块过热故障、模块驱动故障)时,变频器会发出轻故障报警信号,同时自动进行故障旁通运行,使变频器能够带故障运行。1个模块发生旁通类故障,变频器用开关将此模块旁通掉,同层的其他两个模块计算输出为0V;旁通后,系统运行由N级调整为N-1级运行;仍然保持对称输出;模块采用旁通电路,在模块故障时模块输出经可控硅短接,实现旁通;旁通后,在大负荷下系统降额运行;中小负荷下系统运行保持不变;六级变频器,系统最多允许旁通三级运行,旁通不同级数降额幅度是不一样的,下面给出系统旁路运行后降额运行参考值:1级旁通,允许连续运行在96%额定功率下;2级旁通,允许连续运行在77%额定功率下;3级旁通,允许连续运行在58%额定功率下;旁通运行时,应该严密监视系统工作状态,降低一定的负载运行,在许可的情况下,应该进行停机处理,更换出现故障的模块。
  结束语
  高压变频器在电厂中的应用目前还处于经验积累和实践探索阶段,文章结合实例进行了分析,在具体应用过程中,还需以电厂实际状况为基准,考虑技术可行性、质量可靠性、经济合理性,综合性的加以实施,并考虑后期运行过程中的各种问题,保证整个系统的稳定运行。 
  参考文献
  [1]李艳丽.变频器的基本原理与应用[J].城市建设理论研究,2012,(13):10-13.
  [2]李治和.变频器的工作原理和控制方式[J].煤炭技术,2009,28(8):8-12.
  [3]李淑梅.浅析变频器的工作原理和控制方式[J].科协论坛,2009,(1):9-12.
其他文献
摘要:天然路基结构松散,稳定性和强度都有欠缺。近年来,在我国国民经济快速发展的同时, 公路的规模、发展程度以及车辆的负载也都在不断地变化, 天然的软土地基已不能很好地满足自然气候下公路交通行车强负荷的需要,这无疑给路基的承载能力提出了更高层次的要求,了解路基加固技术的特点,才能有效应用,发挥其应有的作用。本文主要对常见的几种施工路基加固技术分析,有一定的参考意义。  关键词:施工路基加固技术  中
摘要:近些年来,随着我国工业化进程的加速,企事业单位都逐渐实现了机械化。设备各部分、各系统之间的关系更加密切,设备局部异常就会导致整机停运,甚至整个生产作业流水线或车间停产。所以一旦发生故障,修理费用、停机损失均越来越大,甚至造成严重危害。鉴于此,本文就如何降低机械设备故障发生的频率展开了相关的探讨。  关键词:机械设备;故障;维修保养  中图分类号:F407文献标识码: A  前言:  故障一般
摘要:在我国现阶段中,钢管结构在结构工程领域中的应用范围越来越广泛,尤其是在海洋工程中導管架基础结构有着广泛的应用。钢结构在规定的时间与条件下,受各种因素的影响或已不能满足现有的使用功能的要求,故需对其进行必要的加固,使之满足现阶段的使用功能要求。鉴于此,本文结合笔者多年实践工作经验,就钢结构相贯管节点的加固设计与分析课题展开了相应的探讨。  关键词:钢结构;节点;加固设计  中图分类号: TU3
墓室壁画作为特定功能的艺术形式是汉代美术领域中非常重要的构成内容,在文化研究、历史研究和艺术研究三个领域都有着不可低估的价值,绚烂艺术形式之下所蕴含的观念受到了中国
摘要:现代机械工程的施工离不开机电一体化技术,机电一体化技术应用于现代工程机械中,可以使工程的各种性能有效地发挥出来,提高了机械工程的利用率,为机械工程在施工提供了安全保障,使机械工程的可靠性提高。本文通过分析机电一体化技术应用于工程施工机械发挥的作用,促使施工部门可以更好地将机电一体化技术应用于工程施工机械中。  关键词:机电一体化;工程机械;应用探析  中图分类号:F407文献标识码: A  
摘 要:电力系统是支撑我国电力事业发展的巨大经济支柱,但是电力系统涉及到的安全问题是我国电力发展的决定性因素。所以,电力系统电网的安全稳定至关重要。为了进一步支持电力系统快速安全可靠地向前发展,我们应当致力于研究发展红外测温技术,在工作实践中,红外测温技术已逐渐成为当今电力系统安全高效供电的关键环节。  关键词: 变电运行; 红外测温技术;合理应用  中图分类号:C35文献标识码: A    红外
摘要:随着改革开放的逐步深入,建筑外墙涂料的应用迅速发展开来,它以其多方面优点,得到用户和施工单位认可。涂料的质量、颜色饱满度、内在性能、以及施工人员的施工工序、施工质量等原因都直接制约外墙涂料的使用效果。因此,建筑单位要严把材料、人员关,确保从人员、机具、材料、施工方法、使用环境等方面入手精细组织,保证外墙涂料效果的完美体现。文章通过阐述建筑外墙涂料材料的选择和施工技术,并探讨提高建筑外墙涂料施
通过对大窑湾养殖区浮游植物的调查与定性定量分析,得出该海区浮游植物细胞总量较低,是引起太平洋牡蛎个体消瘦的原因之一。 Through the investigation and qualitative and
【摘要】随着科技的不断发展,无线局域网技术受到了重视。本文将从无线局域网的概述、无线局域网的优势及WLAN技术等方面进行详细的分析。  【关键词】WLAN技术;无线局域网;计算机  中图分类号:G623文献标识码: A  一、前言  伴随着科学技术的高速发展和不断进步,无线局域网(WLAN)技术被广泛的应用在各个领域。无线局域网,主要是以无线多址信道为传输媒介,具有无线局域网的功能,满足用户随时、
摘要:在我国现代化建设快速发展,建筑工程市场日益竞争日益劲烈的今天,工民建施工技术水平的高低对于一个建筑工程来说是异常重要的,有效的工民建施工技术能够提高施工质量、减少生产成本、加快施工进程。文章主要对工民建施工技术的常见问题进行了具体的分析和研究,希望通过本文的探讨,能够为相关方面的研究提供理论性的参考。  关键词:工民建施工技术措施分析  中图分类号:TU74文献标识码: A  建筑行业在不断