張靈碩
摘 要:文章首先分析了高壓電機(jī)變頻與節(jié)能方面的相關(guān)知識(shí),并深入地探討了變頻改造后的主要優(yōu)勢(shì),并以此為基礎(chǔ)制定了3個(gè)火電廠高壓電機(jī)變頻改造的具體技術(shù)方案,同時(shí)選擇最優(yōu)的技術(shù)方案,并實(shí)行了所選擇的技術(shù)方案,給火電廠帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益,同時(shí)也取得了理想的節(jié)能效果,為我國(guó)的各類火電廠的高壓電機(jī)變頻改造工作提供有益的理論支持。
關(guān)鍵詞:火電廠;高壓電機(jī);變頻改造
中圖分類號(hào):TM62 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):2095-2945(2017)22-0051-02
1 變頻與節(jié)能的原理概述
1.1 變頻原理
一般情況下,高壓變頻器所采用的串聯(lián)方式普遍都是功率單元串聯(lián)疊加的方式,而絕緣柵雙極型晶體管則是其主電路開關(guān)的重要組成部分,其每一相都是由若干個(gè)單元串聯(lián)而成的,無(wú)論是某一個(gè)功率單元輸出的電壓波形,還是串聯(lián)后所輸出的相電壓波形,它們均可以獲得幾十個(gè)電壓等級(jí),并且這些電壓等級(jí)各不相同。當(dāng)電壓等級(jí)增多時(shí),各個(gè)等級(jí)電壓就會(huì)隨之減少,那么就會(huì)減少輸出電壓的諧波數(shù)量,同時(shí)也削弱了電機(jī)絕緣機(jī)所帶來(lái)的破壞。因此,如果能夠真正有效的增加電壓等級(jí)的數(shù)量,那么就能大大的提升變頻器的輸出能力,輸出的波形幾乎等同于正弦波,同時(shí)也保證了電網(wǎng)整體的清潔性??梢?jiàn),變頻器所采用的串聯(lián)疊加的方式是不會(huì)產(chǎn)生諧波干擾的,大大的降低了研究者分析諧波和共振等工作的工作量,同時(shí)也降低了一部分裝置的安裝成本。
1.2 節(jié)能原理
在對(duì)汽機(jī)凝結(jié)水泵電機(jī)采用變頻改造技術(shù)后,其輸出量是可以滿足實(shí)際的工藝要求的,并且也節(jié)省了很多電能,借助于以下的計(jì)算公式我們可以推算出實(shí)際的節(jié)省比例,由于汽機(jī)凝結(jié)水泵機(jī)的流量與自身的轉(zhuǎn)動(dòng)速度是成正比例關(guān)系的,即Q2/Q1=N2/N1,而其電機(jī)軸功率與自身的轉(zhuǎn)動(dòng)速度的立方值也是成正比例關(guān)系的,即P2/P1=(N2/N1)3,通過(guò)研究變頻器的工作原理我們可知變頻器的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率和轉(zhuǎn)動(dòng)速度是成正比例關(guān)系,即N2/N1=F2/F1。在以上公式中,Q為流量,N為轉(zhuǎn)速,P為軸功率,F(xiàn)為頻率,當(dāng)頻率下降20%時(shí),因?yàn)镼2=N2/N1×Q1,那么Q2=Q1×80%。P2=(N2/N1)2×P1,也就是P2=(80%)3×P1=P1×51.2%。通過(guò)上述的討論我們可知,頻率下降20%時(shí),軸功率占原料的51.2%,也就是說(shuō)節(jié)能效果為48.8%。在設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中,實(shí)際的節(jié)能數(shù)據(jù)與理想狀態(tài)的節(jié)電率肯定是有一定偏差的,但也取得了明顯的節(jié)能效果,對(duì)高壓電機(jī)進(jìn)行變頻改造是非常有必要的。
2 高壓電機(jī)變頻改造后的顯著優(yōu)勢(shì)
2.1 大大的提升了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性
無(wú)論是多大規(guī)?;蚴呛畏N類型的工程,其一個(gè)核心的內(nèi)容必然是工程的安全性,因此,對(duì)于高壓電機(jī)運(yùn)行的安全性也應(yīng)引起我們的足夠重視,我們也應(yīng)重點(diǎn)做好對(duì)高壓變頻器的安全分析工作。借助于軟啟動(dòng)技術(shù),那么平時(shí)由于工頻啟動(dòng)而帶來(lái)的強(qiáng)大電流和沖擊轉(zhuǎn)矩就被有效的阻止了,同時(shí)也有效的提升了電動(dòng)機(jī)的使用年限,有效的保護(hù)了電網(wǎng),保證機(jī)組運(yùn)行的安全性和可靠性。高壓變頻器自身就具備一套完善的保護(hù)體系,當(dāng)變頻器出現(xiàn)過(guò)流、過(guò)熱、過(guò)壓或是電路出現(xiàn)短路和欠壓等問(wèn)題時(shí),高壓變頻器都可以自動(dòng)的檢測(cè)到這些問(wèn)題,并依據(jù)檢測(cè)的具體結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)的報(bào)警和保護(hù),確保了設(shè)備運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。
2.2 高壓變頻器的優(yōu)勢(shì)
在直接啟動(dòng)交流高壓電機(jī)時(shí),其往往都會(huì)瞬間產(chǎn)生強(qiáng)大的轉(zhuǎn)矩沖擊力和電流,那么轉(zhuǎn)子籠型繞組和阻尼繞組在此過(guò)程中就會(huì)承受很大的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力,可能會(huì)嚴(yán)重的破壞籠條;還可能出現(xiàn)定子繞組絕緣破損的現(xiàn)象,甚至?xí)舸┒ㄗ咏^緣繞組;啟動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的強(qiáng)大電流還能會(huì)導(dǎo)致鐵芯松弛,并出現(xiàn)機(jī)電發(fā)熱的問(wèn)題。此時(shí)如果采用了高壓變頻器,那么就不會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊力,對(duì)電網(wǎng)的沖擊非常弱,提升了電動(dòng)機(jī)的服務(wù)時(shí)間,大大的提升了整個(gè)機(jī)組運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性?,F(xiàn)階段,我國(guó)電廠的自動(dòng)化水平不斷提升,這對(duì)輔助設(shè)備的控制性能也提出了更高的要求,那么我們就更應(yīng)采用高壓變頻器來(lái)改進(jìn)風(fēng)機(jī)和水泵的速度,對(duì)其流量進(jìn)行科學(xué)的調(diào)節(jié),真正的降低對(duì)電能的消耗。
3 高壓電機(jī)變頻改造的具體技術(shù)方案
在這里我們總結(jié)了多年的工作經(jīng)驗(yàn)并查閱了大量的理論資料,我們主要提出了以下三個(gè)高壓電機(jī)變頻改造的技術(shù)方案:
3.1 方案一和方案二
方案一中的鍋爐引風(fēng)機(jī)和鍋爐送風(fēng)機(jī)都采用一拖一的拖動(dòng)方式,并且?guī)в凶詣?dòng)旁路,而汽機(jī)凝結(jié)水泵則是采用一拖二的拖動(dòng)方式,同時(shí)也帶有自動(dòng)旁路;方案二中的鍋爐引風(fēng)機(jī)同樣采用一拖一的拖動(dòng)方式并帶有自動(dòng)旁路,而鍋爐送風(fēng)機(jī)和汽機(jī)凝結(jié)水泵則是采用一拖二的拖動(dòng)方式,帶有自動(dòng)旁路,兩種方案的具體結(jié)構(gòu)如圖1:
3.2 方案三
鍋爐引風(fēng)機(jī)仍然采用一拖一的拖動(dòng)方式,不帶自動(dòng)旁路,而鍋爐送風(fēng)機(jī)和汽機(jī)凝結(jié)水泵也采用一拖一的拖動(dòng)方式,同時(shí)帶有自動(dòng)旁路,具體結(jié)構(gòu)如圖2、圖3:
高壓變頻器是只能同時(shí)為一臺(tái)電機(jī)供電的,舉例來(lái)說(shuō),當(dāng)圖中電機(jī)1處于工作狀態(tài),那么KM2、KM3與KM1都應(yīng)是相互鎖住的,這樣就能夠有效避免出現(xiàn)人為的操作錯(cuò)誤;而當(dāng)電機(jī)2處于工作狀態(tài)時(shí),那么KM5、KM6與KM4也應(yīng)是相互鎖住的,同時(shí)KM2與KM5之間以及KM3與KM6之間都是有電氣互鎖的,避免了操作失誤的出現(xiàn)。這三套設(shè)備采用的均為變頻一拖一的拖動(dòng)方式,并且無(wú)自動(dòng)旁路,雖然是沒(méi)有增加任何的高壓電器控制設(shè)備,可其安全性能很差,不建議采用。
3.3 方案的確定
在鍋爐內(nèi)部的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中,其引風(fēng)機(jī)和送風(fēng)機(jī)必須是同時(shí)運(yùn)行的,那么為了更好的保證其運(yùn)行的安全可靠性,建議采用圖1中的一拖一的拖動(dòng)方式并且?guī)в信月罚@樣即使變頻器的工作過(guò)程出現(xiàn)了問(wèn)題,系統(tǒng)也能自動(dòng)切換到工頻狀態(tài),而汽機(jī)凝結(jié)水泵幾乎都是一用一備的,因此建議采用一拖二的拖動(dòng)方式并且也帶有自動(dòng)旁路。
4 結(jié)束語(yǔ)
在對(duì)火電廠高壓電機(jī)實(shí)行變頻改造技術(shù)方案后,火電廠的實(shí)際用電情況得到了很好的改善,取得了十分理想的節(jié)能效果,保證了設(shè)備整體運(yùn)行的可靠性和安全性,因各種意外而導(dǎo)致的設(shè)備停止運(yùn)行的現(xiàn)象鮮有發(fā)生了,大大的降低了火電廠的生產(chǎn)成本和設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。另外,其也很好的解決了軸承的磨損和噪音問(wèn)題,延長(zhǎng)了電機(jī)等設(shè)備的使用壽命,建立了良好的工作環(huán)境?;痣姀S的相關(guān)工作者應(yīng)認(rèn)識(shí)到高壓電機(jī)變頻改造的重要性和必要性,將上述技術(shù)方案科學(xué)的應(yīng)用到實(shí)際工作中,切實(shí)的提升火電廠的經(jīng)濟(jì)效益。
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