六盘水变频调速技术及其在火电厂的应用

　　变频调速技术及其在火电厂的应用刘显哲（山西省电力公司，山西太原030001）绍了变频调速技术的特点及发展过程：变频调速；火电厂；应用；分析1994北电力大学电力系高电压与绝缘技术专业lecfroricPublish使压力大All常发生泵的法兰大量漏/水第二￡n由目前，发电厂的大多数泵类机械是由三相交流电动机驱动的，它们的负载输出需要随时改变和自动调节。为了满足这一要求，常采用的手段是靠控制被驱动设备的截门、闸板等进行节流调节，不仅造成大量节流损失，更重要的是在通过以机械部件的开与关来实现负载调节时，机械部件的磨损、卡涩等都会给生产过程中的负载自动调节带来一些不良因素，影响自动调节过程的安全运行。因此，以控制电气量调节电动机的旋转速度来代替目前的机械调节，即实现交流电动机的调速运行，进而消除机械调节损失，提高自动调节过程的运行可靠性，是解决目前机械调节问题的一种好方法。

　　1交流变频调速技术及其发展交流变频调速技术是电力电子技术微电子技术高度发展的产物，是现代电力传动技术的一个主要发展方向，是工业企业进行技术改造和设备更新换代的理想装置交流电动机的变频调速方式发展很快，己由原来的常规控制方式PAM（PulseAmplitudeModulation），即改变电压源和电流源的幅值进行输出控制，发展到现在的PWM（Pulse WidthModulation），即靠改变脉冲苋度调制电压输出波形和SPWM调速方式，即正弦波脉宽调制目前，为理想的调制方式应属空间矢量控制，空间矢量控制是把异步电动机参数等效为直流电动机那样的控制参数，既可控制变量的大小，又可控制其电位，它以电机的圆形磁场为目标，以PAPK矢量建立磁通与逆变器开关模式之间的对应关系进行PWM调制，使电机气隙内产生了一个幅值不变的旋转磁通，这种以矢量控制进行SPWM调制的逆变器应用于交流电动机的调速运行，近似模拟了直流电机的调速性能，可以做到与直流电机的调速运行相媲美，是一种较为理想的调速方式2变频调速技术在火电厂的应用目前，山西省电力公司所属发电厂单机容量在200MW及以上的机组己普遍应用或正在进行变频改造截止2000年底，太原一电厂（2（300MW）太原二电厂（2<200MW）的低压加热器疏水系统和给粉系统己全部进行了改造，神头一电厂（6< 200MW）己完成了4台机的改造，霍州发电厂（4<100MW）完成了3台，娘子关发电厂（4（100MW）完成了两台，其余机组也将利用大、小修的机会逐步完成低加疏水系统或锅炉给粉系统的变频改造鉴于100MW以下机组己属于退役或逐步退役机组，没有进行变频改造2.1太原第二热电厂变频改造实例2.1.1基本情况太原二电厂（以下简称“太二”）是山西省座高温高压热电厂，总装机容量6.5GW7号、8号机为200MW机组，1993年~1995年建成投产，其低压加热器疏水系统，原设计是4号、3号低压加热器疏水逐级自流至2号低压加热器，低压加热器疏水泵靠汽动疏水调节阀将2号低压加热器疏水送3号低压加热器疏水侧入口，汽动疏水调节阀接受2号低压加热器水位信号来改变其出口门开度大小，以控制疏水泵出力，从而保持2号低压加热器的水位稳定正常状态时，一台疏水泵运行，另一台并列备甩这种方式在运行中存在以下几方面的问题：，由于靠出口门截流调节，运行中截流量很大，负荷/流量/转速/r.min- 1电流/A消耗功率/kW/MWm3h改造前改造后改造前改造后改造前改造后150于调整门的调节系统滞后，调节品质差，加上调节系统动作频繁，常出现卡涩、磨损、漏流和机构损坏等故障，不仅影响了自动调整的稳定性，而且造成低压加热器疏水泵汽蚀，水泵轴向窜动严重，电流晃动大，轴承损坏，疏水管道振动和泄漏等故障，加了维护工作量；第三，低压加热器疏水泵采用定速运行方式，通过出口调整门节流来控制低压力口热器水位，在实际运行中水位时高时低，运行人员操作频繁，影响机组安全和经济运行；第四，由于上述原因，使低加疏水泵经常无水位运行，造成疏水泵因汽化震动而损坏，或导致机械故障，有的疏水泵仅能使用1个月甚至更短，常因维护人员来不及维修而停用，使低压加热器系统疏水直接排至凝结器热井，降低了机组的热效率。

　　月，分别对7号、8号机低压加热器疏水泵进行了变频调速系统改造21.2设备选型该厂的低压加热器变频控制水位系统主要由1151水位传感器、带模拟量输入输出的可编程序控制器IP1612和六盘水变压器FR-P9S57组成，低压疏水泵为两台55kW电机经过技术分析和多方面比较，选用了江苏镇江东方电力设备厂生产的ZB-DS55型低加疏水泵变频调速系统，日本三菱公司生产的FRN055P-4型六盘水变压器及美国SMAR具有基地调整功能的水位变送器。

　　21.3运行效果及特点8号机低压加热器疏水泵改为变频调节后，具有以下特点：，通过改变电机电源频率来改变水泵转速，改变泵的出力以控制2号低加热水器水位，这种控制方式突破了调整门节流控制模式，摆脱了调整门线性不好对控制系统的约束，去掉了中间环节，大大降低了节流损失；第二，由于疏水泵变频调速运行在调节流量较小时，转速降低，减少了轴承磨损和发热，延长了泵的使用寿命；第三；根据传感器水位信号，六盘水变压器输出频率可在15Hz~ 50Hz间变化，能适应发电机组在各种负荷工况下保持低压加热器水位稳定；第四，调节精度提高，2号低压加热器水位波动可控制在给定值的5%范围内，有力地保证了疏水泵的汽浊余量，使疏水泵可长期稳定运行；第五；疏水泵电机软启动，避免了启动时的冲击电流对电机的损伤，加了电机寿命；第六，保护功能完善大大提高了系统运行的安改造以来，效果很好，达到了按低压加热器水位信号自动控制电动机转速来维持低压加热器水位的目的，彻底解决了低压加热系统长期不能正常运行的难题低压加热器水位投入自动控制后，当机组满负荷运行时，电动机转速约为2负荷运行时，电动机转速约为2100r/min，减少了轴承的磨掼更重要的是由于原水泵在运行中靠节流调节，加了管道阻力，变频改造后，调整门全开或取消，管道阻力大大减少，而且消除了机械调节损失，有非常明显的节能效果现场测试的结果表明，低压加热器疏水泵电动机采用变频调速运行后，比原来的定速运行节电30%以上疏水泵改造前后的数据比较列于表1表1低压加热器水泵变频改造前后的数据比较从表1可以看出，疏水泵改为变频调节后，泵功耗大大降低，机组在额定负荷下，由53.2kW降低到29.0kW，其它工况降低得更多。取表1中的数据平均值作为1a的平均功率，则疏水泵变频前、后的平均功率分别为45.9kW和23.7kW，按年运行7000h计，可计算出疏水泵变频前、后消耗的电能分别为321MWh和165.9MWh，每年可节约电能155.4MWh若按0. 3元/kWh计算，一年可节约费用4.662万元由于采用了变频调速运行，保证了低压加热系统的安全运行，延长了设备检修周期，提高了机组运行的经济丨生改造前，疏水泵的维护费用平均每年3万元，改造后平均每年可降低维护费用2万元左右，降幅达65%以上此外，因疏水泵经常损坏，造成低压加热器系统不能正常投入，疏水直接排到凝汽器热井，造成发电机多耗大量燃煤，根据计算，汽轮发电机组每发1kWh的电就多耗燃煤Q4g，按每年有1个月低压加热器疏水泵不能正常投入，80%负荷计算，改造后，每年可节省标准煤52t，按150元/t计算，可降低燃煤费用Q78万元/a由此可见，疏水泵系统进行变频改造后，每年可获得的经济效益十分可观，不仅在短时间内能够收回变频改造的投资，而且节约了大量低压加热系统的修复费用，既解决了生产难题，又能获得较大的经济收全系数。益21.4运行效益分析2. 1.5应引起注意的几个问题f%200MW机组的低压加热器菌e德频Mshingtf（转现象。该厂erTld.8号机低加疏水泵变频改造后都曾遇到无法启动的现象，一次给水泵启动时，六盘水变压器闭锁输出而停转因转矩提升己达到极限，只好采取先定速运行的办法，待盘根磨上一段时间后，再转到变频启动方式上b）在锅炉给粉电机变频改造中，也会出现六盘水变压器闭锁输出现象该厂除7号、8号机低加疏水泵变频改造有过闭锁现象外，在锅炉给粉电机变频改造中也发生过此类问题由于给水泵电机启动时，3kV 380V电压降较大（在0号炉实验时，380V电压可降至260V），六盘水变压器闭输出，给粉机停转，曾造成了锅炉灭火，后将工作电源改为有大电机的除尘工作变接带，才使问题得以解决造成这种现象的原因是由于交流侧失电后，直流侧电容电压也降到了设定值，使六盘水变压器自我保护闭锁输出，因此，在启动时要格外注意。

　　c）参数调整。六盘水变压器的参数调整非常重要，应根据负载的大小和六盘水变压器的性能，并紧密结合现场环境，具体问题具体分析。如太二5号炉给粉变频改造时，厂家把“转矩提升”这一参数设定的太小（0. 1），致使起始转矩太小，电机启动困难，频繁出现停转现象，后来把参数调至Q4，停转现象随即消失，目前运行状况良妊从山西各电厂应用变频调技术的实例看，此项技术己日臻成熟，能大大提高设备可靠性虽然较大容量的六盘水变压器目前还主要依赖进口，其价格也较高，但此项技术由于其控制简单，很容易实现自动控制，且运行可靠，在生产过程中能解决很多问题另一方面，如果以此项技术全部替代生产中的机械节流调节，会取得更可观的节能效果，带来更高的经济效益。因此，宜进一步推广使甩（上接第16页）（改进前每台每次更换停运120h-改进后每次更换停运48h）0.3元/kWh电的价格计算，节省资金216万元5结论a）神二MPS-245磨煤机中部筒护板磨损问题的解决是成功的，提高了运行磨损周期和使用寿命近8倍之多，提高了设备的安全可靠性；由于结构的改变使设备检修用时减少、设备成本和检修人工费用降低，有效地延长了运行周期，产生了很大的经济效益；为MPS型磨煤机的推广应用及设备改造提供了有价值的经验，对进口设备的消化和改进进行了有益的尝试