高压变频器在电厂风机节能中的理论与应用.docx
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1、高压变频器在电厂风机节能中的理论与应用一、概述中国政府在第十到第十一个“五年方案的节能方案中,把“电机系统节能列为重中之重,“开展电机调速节电和电力电子节电技术,“逐步实现电动机、风机、泵类等设备和系统的经济运行。另一方面,国家计委在“十五方案纲要中明确提出了要“改变工业增长方式,“鼓励采用高新技术和先进适用技术改造传统产业,指出一个国家综合实力的重要根底是国家的装备制造业,提出“大力振兴装备制造业的重要指导思想,“大力推进机电一体化,形成新的经济增长点。从2005年中国电力企业结合会主办的中国电力论坛上得悉,目前我国的电力装机容量到达4.4亿千瓦,其中有3.25亿千瓦是火电,火电的发电量占到
2、总发电量的82.6。而且,火电比重过大的场面今后可能进一步加剧。火电厂中的各类辅机设备中,风机水泵类设备占了绝大局部,蕴藏着宏大的节能潜力。河南鹤壁同力电厂两台机组2*300MW采用东方锅炉厂消费的DG1025/18.2II12型自然循环汽包炉,风烟系统采用双引风机、双送风机,冷一次风机热风送粉形式。风机型号分别为FTA199.51、SFG17.5FC5A型。配置功率分别为2800kW、630kW、710kW电压为6KV的三相沟通异步电动机,送风机采用动叶调节,引风机采用静叶调节,一次风机工频采用入口挡板调节,这种配置的缺点是挡板两侧风压差造成节流损失,同时风机挡板执行机构为大力矩电机执行器易
3、出故障,风机自动率较低。为此机组设计对一次风量的调节采用变频调速技术。以1#炉为例两台一次风机选择了东方日立成都电控设备有限公司消费的变频器,型号为DFVECRTMV900/6C变频器以到达节能降耗及进步自动化程度。目前经过对1#炉变频器的调试运行,验证收到了预期效果,安装工艺、操纵控制都有了打破性进展。二、采用变频调速节能的根本原理2.1风机水泵的有关理论由电机学原理可知,沟通电动机的同步转速n0与电源频率f1、磁极对数P之间的关系式为:n0=60f1/P(r/min)异步电动机的转差率s的定义式为:s=(n0n)/n0=1n/n0那么可得异步电动机的转速表达式为:n=n0(1s)=(1s)
4、60f1/P可见,要调节异步电动机的转速,可通过改变电源频率的方式来实现,该调速的方法即为变频调速。2.2风机水泵的调速节能由于火电机组调峰力度的加大,这些机组的负荷变化范围很大,必须实时调节风机水泵的流量。目前调节流量的方式多为节流阀调节,由于这种调节方式仅仅是改变了通道的通流阻抗,而电动机的输出功率并没有多大改变,所以浪费了大量的能源。由于流量与转速成正比,假如风机能在调速状态下运行,那么可将风机挡板全开,使风道的阻力减小至最小,通过调整风机的转速来调整风量,此时风机可以始终处于高效点运行。而由于功率与转速的3次方成正比,所以通过降低转速以减少流量来到达节流目的时,所消耗的功率将降低很多。
5、由于我国在电力设计规程上的种种原因,给水泵、引风机、送风机等以及其配套的大电机都存在着“大马拉小车的现象。所以改造风机为调速运行,既使在满负荷时仍能带来宏大经济效益。三、单元串联多重化电压源型变频器的根本原理3.1系统构造DFCVERT-MV系列无电网污染高压大功率变频器是采用直接“高-高的变换形式,由多个功率单元构成多重化串连的拓扑构造,每个单元输出固定的低压电平,再由多个单元串连叠加为所需的高压。以6kV每相六单元串联为例,电压叠加如图3-1所示,变频器电路原理示意图如图3-2所示。每相由六个一样的功率单元串联而成,相电压为3464V。每个功率单元输出有效值Ve577V,峰值输出电压。图3
6、-16kV变频器电压叠加示意图多重化串连构造使用低压器件实现了高压输出,降低了对功率器件的耐压要求。它对电网谐波污染非常小,输入电流谐波畸变率小于4%,知足IEEE519-1992的谐波抑制标准;输入功率因数高,不必采用输入谐波滤波器和功率因数补偿装置;输出波形接近正弦波,不存在输出谐波引起的电机发热和转矩脉动、噪音、输出dv/dt、共模电压等问题,对普通异步电机不必加输出滤波器就可以直接使用。图3-26级6kV变频器电路原理示意图3.2功率单元功率单元主要由输入熔断器、三相全桥式整流器、预充电回路、电容器组、IGBT逆变桥、直流母线和旁通回路构成,同时还包括电源、驱动、保护监测、通讯等组件组
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