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        變頻/工頻雙切換在熱電廠(chǎng)水泵風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

        2018-10-15 08:52:12尤紀(jì)超
        中國(guó)設(shè)備工程 2018年18期
        關(guān)鍵詞:變頻器

        尤紀(jì)超

        (山東豐源通達(dá)電力有限公司,山東 棗莊 277300)

        隨著對(duì)于能源需求的與日俱增。能源的大幅度利用所引發(fā)的問(wèn)題也日益加劇,如能源利用率不高、消耗嚴(yán)重、污染加劇所導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境破壞等問(wèn)題,已影響快速發(fā)展。電廠(chǎng)是引發(fā)環(huán)境問(wèn)題,而且耗能大,除了其主機(jī)工作效率不高所帶來(lái)的能量損失外,其各輔機(jī)所要消耗能源也是不容忽視的,如水泵風(fēng)機(jī)等輔機(jī)的能耗率就約占廠(chǎng)用電百分之七八十左右??梢?jiàn),降低輔機(jī)能耗也具有節(jié)能效果。

        近年來(lái),隨著國(guó)家對(duì)節(jié)能降耗的高度關(guān)注,輔機(jī)的能耗率問(wèn)題也逐步被重視,已有不少電廠(chǎng)對(duì)其所配合使用的水泵風(fēng)機(jī)實(shí)施了節(jié)能改造,并開(kāi)展了相關(guān)研究。目前,一系列的有效的節(jié)能減排技術(shù)正逐步在電廠(chǎng)的各設(shè)備中得到應(yīng)用,特別是變頻節(jié)能改造技術(shù)對(duì)于電廠(chǎng)的節(jié)能降污,生產(chǎn)效益的提高以及輔機(jī)運(yùn)行的可靠性、高效性、節(jié)能性等都具有重要作用。

        因此,本文基于某熱電廠(chǎng)水泵風(fēng)機(jī)的基本現(xiàn)狀,對(duì)其電動(dòng)機(jī)變頻技術(shù)改造進(jìn)行了研究分析,以期獲得顯著的節(jié)能效果。

        1 系統(tǒng)介紹

        該余熱發(fā)電站設(shè)置兩臺(tái)給水泵、凝結(jié)水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī),均采用一用一備運(yùn)行方式,其電動(dòng)機(jī)控制方式為一臺(tái)變頻一臺(tái)工頻。正常運(yùn)行時(shí),長(zhǎng)期使用變頻泵(風(fēng)機(jī)),工頻泵(風(fēng)機(jī))在變頻故障狀態(tài)下備用啟動(dòng)運(yùn)行。然而,工頻泵長(zhǎng)期處于備用狀態(tài),水泵停用不運(yùn)轉(zhuǎn)存在諸多弊端,如水殘留在泵腔內(nèi)產(chǎn)生銹蝕,容易引起泵軸磨損等問(wèn)題;水泵(風(fēng)機(jī))電機(jī)長(zhǎng)期不運(yùn)行,潮濕氣體進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部降低定子線(xiàn)圈絕緣等諸多的問(wèn)題。

        2 電動(dòng)機(jī)變頻/工頻控制改造方案

        2.1 控制原理及改造方案

        在原本控制原理的基礎(chǔ)上,對(duì)其控制回路施以改造,即在一臺(tái)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)布置工頻和變頻兩套獨(dú)立的控制回路,工頻控制接觸器和變頻器出線(xiàn)端各增加一個(gè)雙投轉(zhuǎn)換隔離開(kāi)關(guān),用于兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)變頻/工頻控制運(yùn)行方式的選擇,同時(shí)也便于搖測(cè)電機(jī)絕緣。其具體的變頻/工頻控制一次接線(xiàn)圖如下圖1所示,變頻控制二次原理圖如下圖2所示,工頻控制二次原理圖如下圖3所示。

        對(duì)于該雙頭轉(zhuǎn)換隔離開(kāi)關(guān)的設(shè)置,可以很好的實(shí)現(xiàn)其中一臺(tái)電機(jī)為變頻運(yùn)行時(shí),另一臺(tái)為工頻運(yùn)行備用。同時(shí),隔離開(kāi)關(guān)還配置有常開(kāi)輔助觸點(diǎn),其作用如下。

        (1)用于控制柜,可以指示隔離開(kāi)關(guān)投切的具體狀態(tài)。

        (2)用于變頻/工頻的互鎖控制:當(dāng)兩個(gè)雙投轉(zhuǎn)換隔離開(kāi)關(guān)同時(shí)投切在變頻狀態(tài)或者工頻狀態(tài),兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)都不能啟動(dòng);只有一個(gè)隔離開(kāi)關(guān)投切在變頻狀態(tài),另一個(gè)隔離開(kāi)關(guān)投切在工頻狀態(tài),電動(dòng)機(jī)才能啟動(dòng)。

        (3)遠(yuǎn)傳至DCS,用于電機(jī)邏輯控制及在流程圖中顯示隔離開(kāi)關(guān)位置。

        圖1 變頻/工頻控制一次接線(xiàn)圖

        圖2 工頻控制二次原理圖

        圖3 變頻控制二次原理圖

        2.2 方案實(shí)施

        (1)1#電機(jī)變頻運(yùn)行,2#電機(jī)工頻備用。

        操作隔離開(kāi)關(guān)QS2至“1#變頻”位置,隔離開(kāi)關(guān)QS4至“2#工頻”位置,滿(mǎn)足允許“1#電機(jī)變頻”起動(dòng)條件;合上隔離開(kāi)關(guān)QS1及斷路器QF1,在DCS畫(huà)面中調(diào)出“變頻水泵(風(fēng)機(jī))”控制操作窗口,點(diǎn)擊“啟動(dòng)”軟按鈕,進(jìn)行啟動(dòng)操作,變頻接觸器KM1吸合,1#電機(jī)變頻運(yùn)行。合上隔離開(kāi)關(guān)QS3及斷路器QF2,2#電機(jī)工頻備用狀態(tài),在2#電機(jī)“聯(lián)鎖”投入后,當(dāng)1#電機(jī)控制變頻器故障跳閘或管道壓力低時(shí),DCS發(fā)出2#電機(jī)“聯(lián)鎖啟動(dòng)”指令,工頻接觸器KM2吸合,2#電機(jī)聯(lián)鎖啟動(dòng),工頻運(yùn)行。

        (2)2#電機(jī)變頻運(yùn)行,1#電機(jī)工頻備用。

        操作隔離開(kāi)關(guān)QS2至“1#工頻”位置,隔離開(kāi)關(guān)QS4至“2#變頻”位置,滿(mǎn)足允許“2#電機(jī)變頻”起動(dòng)條件;合上隔離開(kāi)關(guān)QS1及斷路器QF1,在DCS畫(huà)面中調(diào)出“變頻水泵(風(fēng)機(jī))”控制操作窗口,點(diǎn)擊“啟動(dòng)”軟按鈕,進(jìn)行啟動(dòng)操作,變頻接觸器KM1吸合,2#電機(jī)變頻運(yùn)行。

        合上隔離開(kāi)關(guān)QS3及斷路器QF2,1#電機(jī)工頻備用狀態(tài),在1#電機(jī)“聯(lián)鎖”投入后,當(dāng)2#電機(jī)控制變頻器故障跳閘或管道壓力低時(shí),DCS發(fā)出1#電機(jī)“聯(lián)鎖啟動(dòng)”指令,工頻接觸器KM2吸合,1#電機(jī)聯(lián)鎖啟動(dòng),工頻運(yùn)行。

        (3)1#電機(jī)工頻運(yùn)行,2#電機(jī)檢修或變頻備用

        操作隔離開(kāi)關(guān)QS2至“1#工頻”位置,隔離開(kāi)關(guān)QS4至“中間位”或“2#變頻”位置,滿(mǎn)足“1#電機(jī)工頻”啟動(dòng)條件;合上隔離開(kāi)關(guān)QS1,斷路器QF1,在DCS畫(huà)面中調(diào)出“工頻水泵(風(fēng)機(jī))”操作窗口,點(diǎn)擊“啟動(dòng)”軟按鈕,進(jìn)行啟動(dòng)操作,工頻接觸器KM2吸合,1#電機(jī)工頻運(yùn)行。

        若2#電機(jī)檢修,則操作隔離開(kāi)關(guān)QS4至“中間位”,斷開(kāi)隔離開(kāi)關(guān)QS3及斷路器QF2。若2#電機(jī)變頻備用,則操作隔離開(kāi)關(guān)QS4至“2#變頻”位置,合上隔離開(kāi)關(guān)QS3及斷路器QF2,2#電機(jī)變頻備用狀態(tài),在2#電機(jī)“聯(lián)鎖”投入后,當(dāng)1#電機(jī)故障跳閘或管道壓力低時(shí),DCS發(fā)出2#電機(jī)“聯(lián)鎖啟動(dòng)”指令,變頻接觸器KM1吸合,2#電機(jī)聯(lián)鎖啟動(dòng),變頻運(yùn)行(需提前設(shè)置啟動(dòng)頻率)。

        (4)2#電機(jī)工頻運(yùn)行,1#電機(jī)檢修或變頻備用

        操作隔離開(kāi)關(guān)QS4至“2#工頻”位置,QS2至“中間位”或“1#變頻”位置,滿(mǎn)足 “2#電機(jī)工頻”起動(dòng)條件;合上隔離開(kāi)關(guān)QS3,斷路器QF2,在DCS畫(huà)面中調(diào)出“工頻水泵(風(fēng)機(jī))”控制操作窗口,點(diǎn)擊“啟動(dòng)”軟按鈕,進(jìn)行起動(dòng)操作,工頻接觸器KM2吸合,2#電機(jī)工頻運(yùn)行。

        若1#電機(jī)檢修,則操作隔離開(kāi)關(guān)QS2至“中間位”,斷開(kāi)隔離開(kāi)關(guān)QS1及斷路器QF1。若1#電機(jī)變頻備用,則操作隔離開(kāi)關(guān)QS2至“1#變頻”位置,合上隔離開(kāi)關(guān)QS1及斷路器QF1,1#電機(jī)變頻備用狀態(tài),在1#電機(jī)“聯(lián)鎖”投入后,當(dāng)2#電機(jī)故障跳閘或管道壓力低時(shí),DCS發(fā)出1#電機(jī)“聯(lián)鎖啟動(dòng)”指令,變頻接觸器KM1吸合,1#電機(jī)聯(lián)鎖啟動(dòng),變頻運(yùn)行(需提前設(shè)置啟動(dòng)頻率)。

        3 改造后運(yùn)行效果

        (1)實(shí)現(xiàn)了兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的變頻運(yùn)行:改造前一臺(tái)電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期變頻運(yùn)行,另一臺(tái)長(zhǎng)期工頻備用。改造后兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)隨時(shí)都能切換至變頻運(yùn)行。

        (2)便于搖測(cè)電動(dòng)機(jī)絕緣:改造前變頻控制的電動(dòng)機(jī)搖測(cè)絕緣電阻值時(shí),必須拆除變頻器出線(xiàn)端子,才能準(zhǔn)確地測(cè)量絕緣值,工序較繁瑣、時(shí)間長(zhǎng);如果直接在變頻器出線(xiàn)端子處測(cè)量,搖測(cè)結(jié)果不僅會(huì)有較大的誤差,而且在搖測(cè)過(guò)程中搖表產(chǎn)生的高電壓易損壞變頻器電子元器件。改造后拉開(kāi)隔離開(kāi)關(guān),直接搖測(cè)電動(dòng)機(jī),搖測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確無(wú)誤差。

        (3)節(jié)能減耗效果明顯:改造前的運(yùn)行方式,當(dāng)變頻控制的電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí),只能用工頻控制的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行,電耗增加。改造后只要變頻器不出現(xiàn)故障,兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)隨時(shí)都能切換至變頻運(yùn)行,電耗不會(huì)增加。變頻器利用率和節(jié)電節(jié)能均達(dá)到最大化。

        節(jié)約電費(fèi)為:按電機(jī)75kW,運(yùn)行半年(150天)計(jì)算,每年節(jié)約電量為:

        75×24×150×0.8=216000kw·h

        每年節(jié)約電費(fèi)為(上網(wǎng)電價(jià)按0.46元/kw·h):

        216000×0.46=99360元

        (4)便于設(shè)備的檢修維護(hù):改造前,為了降低電耗,一直運(yùn)行變頻控制的水泵(風(fēng)機(jī)),此臺(tái)水泵(風(fēng)機(jī))及電動(dòng)機(jī)不能得到及時(shí)的維修,在故障狀態(tài)下被迫停運(yùn)檢修。改造后,兩臺(tái)水泵(風(fēng)機(jī))及電動(dòng)機(jī)可隨時(shí)停運(yùn)檢修。

        4 結(jié)語(yǔ)

        水泵風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)變頻/工頻雙切換控制改造是實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行的重要措施,對(duì)于電廠(chǎng)節(jié)能具有重要意義,在電廠(chǎng)節(jié)能改造中得到廣泛應(yīng)用。通過(guò)研究分析,改造后每年可以節(jié)約電量約為216000kw·h,節(jié)約電費(fèi)約99360元,搖測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確無(wú)誤,節(jié)能減耗效果顯著,并且便于設(shè)備的檢修維護(hù)。

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