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變頻器

日立變頻器和工頻自動旁路在引風機調速中的設計和應用

發(fā)布日期:2022-10-09 點擊率:129 品牌:日立_Hitachi

                     1引言
  隨著節(jié)能降耗建設節(jié)能性社會日益深入人心,高壓大功率變頻調速技術的日益成熟,變頻調速技術在火電廠逐漸得到了廣泛應用。近年來在送、引風機上的應用比較普遍,但應用中為確??煽啃远噙x用手動工頻旁路系統(tǒng),實踐證明這一方式雖有一定作用,但卻有著重大缺陷,其主要問題是切換時必須停止風機運行。而停止風機運行,則將減少30%-40%鍋爐出力,直接影響發(fā)電量,造成電量損失。
  為確保風機在變頻調速狀態(tài)下能夠無擾動的、平穩(wěn)的、切換到工頻調速狀態(tài)下和在工頻運行狀態(tài)下,無擾動的、平穩(wěn)的、切換到變頻運行狀態(tài)下,是非常必要的。日常維護保養(yǎng)和故障處理,均需要這一功能。
  
  2引風機變頻調速的主要技術要求
   引風機是火電廠鍋爐機組的重要輔機,一般每臺爐安裝兩臺,同時運行,每臺風機一般能滿足鍋爐額定出力60%的風量需要。為了確保汽輪發(fā)電機組穩(wěn)發(fā)滿發(fā),鍋爐機組則要保持出力穩(wěn)定。要保持鍋爐機組出力穩(wěn)定,引風機則必須保持穩(wěn)定。從安全滿發(fā)的角度要求,引風機一刻都不能停止運行,停止運行就將造成減負荷,就要減少發(fā)電量,就將造成故障和影響發(fā)電企業(yè)效益。這一客觀要求,對鍋爐引風機提出了如下重要技術指標。
 ?。?)可靠性要求。用戶對電能的質量要求是連續(xù)、穩(wěn)定和可靠的。發(fā)電廠的汽輪發(fā)電機組和鍋爐機組的運行,則必須是連續(xù)、穩(wěn)定和可靠的。這就要求鍋爐引風機必須安全穩(wěn)定,其可靠性必須是100%。
 ?。?)可調解性要求。鍋爐機組的燃燒狀況是變化的。隨著電網的需要機組的負荷也要發(fā)生變化,鍋爐機組隨時需要調整,因此鍋爐引風機也要隨著鍋爐出力和燃燒狀況進行調節(jié)。
  可靠性和調節(jié)性是引風機變頻調速的重要技術指標。
  
  3 不同工頻旁路切換方式比較
   為確保引風機變頻運行的可靠性,生產改造和新建擴建項目中均設計有工頻旁路系統(tǒng),其切換方式有二,一為刀閘切換的手動旁路系統(tǒng),一為開關切換的自動旁路系統(tǒng),現對兩種切換方式的優(yōu)缺點比較如下:
 ?。?)刀閘切換的手動旁路系統(tǒng)
   刀閘切換的手動旁路系統(tǒng)的主要優(yōu)點是初投資較??;其缺點是只能在斷開引風機電源開關,停止引風機運行的情況下進行變頻切工頻或工頻切變頻操作。眾所周知滿負荷運行條件下,是不允許停止一臺引風機的。只能在低負荷且經過系統(tǒng)調度允許時才能進行,否則將影響負荷造成故障或事故。運行中停止一臺引風機進行切換,至少要減少鍋爐出力30-40%,亦即將影響發(fā)電機出力30-40%,這是運行中所不允許的。這是刀閘切換手動旁路系統(tǒng)的致命缺陷。
  (2)開關切換的自動旁路系統(tǒng)
   開關切換的自動旁路系統(tǒng),主要缺點是初投資較高(只是開關與刀閘的價差)其優(yōu)點是能夠實現運行中變頻切工頻和工頻切變頻,這一切換過程是平穩(wěn)的,無擾動的,不影響風機運行,不影響鍋爐負荷的,是完全適應引風機安全經濟運行需要的,是值得推廣應用的。
   實現變頻與工頻的自動切換的關鍵技術是切換過程中的同期問題,只有具有飛車啟動功能的變頻器和工頻變頻切換控制軟件系統(tǒng),才能實現變頻與工頻的自動切換。
  
  4 東方日立變頻器能夠實現工頻變自動切換
  發(fā)電廠鍋爐引風機傳統(tǒng)調節(jié)方式是擋板調節(jié)、雙速電機配合擋板調節(jié)、液力偶合器調節(jié)。近年來某些運行中的火電廠(國電朝陽發(fā)電廠、富春江熱電廠、四川白馬電廠、大唐淮北電廠、國電云南宣威發(fā)電公司等)從降低引風機單耗,降低廠用,提高調節(jié)精度出發(fā),陸續(xù)進行變頻調速改造,收到了較好效果。但新建、擴建電廠在變頻器的應用上還有著距離和誤區(qū)。(這主要是缺乏相應行業(yè)標準,片面考慮初投資,不考慮投運后年運行費對企業(yè)經濟效益的影響所造成的)大唐長春第二熱電有限責任公司三期擴建設計中,對雙速電機、液力偶合器和變頻器進行了充分比較論證結論是:“從降低引風機單耗,降低年運行費用,降低發(fā)電成本,從“大力節(jié)約能源資源,加快建設資源節(jié)約型社會”考慮選用變頻器進行引風機調節(jié)是經濟的,是可取的”。從而決定引風機選擇變頻調速。
   高壓變頻器國際國內品牌眾多,歸結起來按其輸出電壓方式分可分為高高型和高低高型;按其中間環(huán)節(jié)類型分可分為電壓源和電流源型;按其電路結構分可分為三電平、SCR/SGCT電流源逆變器型和功率單元電壓串聯結構型。究竟哪種類型更適合應用到引風機變頻調速呢?經過比較東方日立生產的 DHVECTOL-HI、DHVECTOL-DI高高型單元串聯多電平電壓型變頻器,其主要技術特點是:整體效率高,可達97%(含輸入移相變壓器);輸入電流諧波<4%,輸出電流諧波<2%,無諧波傷害,對電機和電纜絕緣無損傷;魯棒型無速度傳感失量控制;125% 1分鐘過載能力;中、英文語言界面;滿載輸出可以承受30%的電網電壓下降繼續(xù)運行;瞬停再啟動功能,允許瞬停時間≤5秒;飛車啟動功能,電動機不帶電惰走時,可自動啟動運行;工頻自動旁路功能,即工頻變頻可實現互切,且連鎖風機擋板保持爐膛負壓穩(wěn)定在允許范圍,這一功能是引風機變頻調速所必不可少的。
  
  5 工頻自動旁路系統(tǒng)的設計和應用
   應用DHVECTOL-HI、DHVECTOL-DI變頻器和東方日立工頻變頻互切控制軟件設計了工頻自動旁路系統(tǒng)
  其主要功能是變頻切工頻,工頻切變頻,切換過程中聯鎖風機擋板至相應位置且保持爐膛負壓穩(wěn)定在允許范圍。
  
  5.1工頻自動旁路系統(tǒng)結構及動作說明:
   (1)QS1、QS2為隔離開關;QF1、QF2為真空斷路器;KM1為真空接觸器。
 ?。?)QS1、QS2與QF1、KM1閉鎖,即QS1、QS2斷開時,QF1、KM1合不上。
  (3)QF2和KM1互鎖,QF2和QF1不互鎖。
 ?。?)變頻切換工頻過程:先斷QF1,再斷KM1;然后合QF2,電機工頻運行,檢修變頻器時斷刀閘QS1、QS2。
  (5)工頻切換變頻過程:先合刀閘QS1、QS2,然后合QF1,再斷QF2,最后合KM1,電機變頻運行。

  5.3、工變頻互切程序
  5.3.1、手動切換程序
 ?。?)變頻切工頻
  當前吸風機為變頻運行方式,欲切至工頻方式運行,首先切除爐膛負壓自動,手動逐漸增加變頻器轉速給定指令,同時關吸風機擋板門,在此過程中必須保持爐膛負壓在規(guī)定的范圍內,直至吸風機轉速達到工頻額定轉速,此時手動停止變頻運行,啟動工頻運行,工頻啟動正常后,爐膛負壓采用調整擋板開度控制,切換完畢。
  (2)工頻切變頻
   當前吸風機為工頻運行方式,欲切至變頻方式運行,首先切除爐膛負壓自動,手動控制,先將變頻器轉速給定指令增加至工頻額定轉速,停止工頻運行,啟動變頻運行,當轉速達到額定值時,手動逐漸開擋板門,同時相應減小變頻給定指令,此過程必須保持爐膛負壓在規(guī)定的范圍內,當擋板門全開時,切換完畢。
  5.3.2、自動切換程序
 ?。?)變頻故障切工頻
  故障切換僅限于變頻故障停機時切工頻,此方式應設置“變頻故障聯鎖工頻”按鈕,變頻運行方式時投入此按鈕,當變頻器故障跳閘信號傳送至DCS系統(tǒng)中時,DCS系統(tǒng)自動啟動工頻,工頻啟動過程中DCS系統(tǒng)自動關擋板門,在關擋板門過程中維持爐膛負壓在規(guī)定范圍內,切換結束后切除“變頻故障聯鎖工頻”按鈕。
  (2)工頻自動切換至變頻
   工頻自動切換至變頻,投入“自動切換按鈕”,DCS系統(tǒng)切除爐膛負壓自動,進入工頻自動切變頻狀態(tài),先將變頻轉速給定升至額定轉速,停止工頻運行,啟動變頻運行,當轉速達到額定值時,自動逐漸開擋板門,同時相應減小變頻給定指令,降低變頻轉速,此過程保持爐膛負壓在規(guī)定的范圍內,當擋板門全開時,切換完畢。

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