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四方變頻器在火力發電廠上料系統中的應用

時間:2008-05-23 10:03:00來源:zhangting

導語:?在火力發電廠給料系統中,一般采用直流調速、滑差調速兩種傳統的調速方式。
一.前言: 廣東南海發電廠位于廣東省佛山市,是廣東省主要的火力發電廠。在當前競價上網,燃料價格上漲的嚴峻形勢下,為提高自身的競爭力,創造更好的經濟效益。在二期擴建工程中,鍋爐水煤漿給料系統采用了先進的變頻調速技術,有力地保障了主設備的安全、經濟、穩定運行,取得了良好的經濟和社會效益。 二.現有調速方式的缺點: 在火力發電廠給料系統中,一般采用直流調速、滑差調速兩種傳統的調速方式。 2.1.直流調速的缺點: 1.直流電機體積大,造價高,安裝拆卸不方便。 2.直流電機故障率高,電刷與換向器之間容易產生接觸不良,電刷磨損較快,電樞容易短路,維修麻煩,費用高。 3.直流調速可靠性不太好,環境適應性差。當環境比較惡劣時,水潮氣容易使直流電機接地短路,使電機或調速板燒壞,而調速板維修又很困難。 4.直流調速系統性能差,調速比小,特別是在低速運行時,滿足不了一定的轉矩。 5.調速系統抗干擾性差,直流調速板附近如果有電磁干擾,調速板就不能正常工作。 2.2. 滑差調速的缺點: 1.上料現場粉塵多,電機常常因粉塵堵塞而燒壞。 2.滑差電機在運行中容易出現堵轉和同步現象,運行維護量大,維修麻煩。 3.滑差電機調速線性能較差,控制精度差,誤差大,難以進行給料量精確計算和控制,從而使燃燒工況不太穩定。 4.調速系統設備接線復雜,經常出現斷線問題,進而影響給料機的正常運行。 5.滑差電機保護功能單一,經常發生電機因過負載而燒毀電機事件。 6.調速特性和穩定性較差,影響鍋爐機組的正常工作。 7.滑差調速電機效率低,損耗大,容易發生故障。 三.變頻調速的優點: 直流調速和滑差調速方式已滿足不了現代大型電廠生產發展的需要。隨著技術的發展,變頻器經過十幾年的發展完善,產品性能、可靠性、穩定性都有很大的發展。四方變頻器采用了最新的電力電子器件絕緣柵型雙極晶體管(IGBT),它克服了大功率晶體管存在的二次擊穿現象,充分保證了變頻器的可靠性。在控制方面采用的數字信號處理器(DSP)運算速度高達16.7MIPS以上,具有32位數點小數運算功能,充分保證了變頻調速大量控制參數的采集和運算以及對外通訊,控制方法上采用無速度傳感器控制,具有很硬的外特性,采用多種優良的控制技術,實現了全面的保護功能,同時整個系統的合理集成和系統的完善設計,基本滿足了免維護的要求。這為變頻控制裝置納入上料控制系統,對降低系統運行成本,提高系統可靠性具有極大價值。 四.應用實例: 在廣東佛山南海發電廠二期工程上料水煤漿系統配用了四方C320無速度傳感器矢量型變頻器。鍋爐給料變頻調速系統由PLC、工控機、I/O采集板卡、通訊網絡及組件,同操器、操作器、備操器、變頻控制柜、IP44變頻電動機、螺桿泵等組成。通過控制電動機的轉速來實現對螺桿泵上料的控制,系統具有掉電,過壓,欠壓,過流,缺相及電機過載自動保護等功能。同時根據反饋量及工藝情況可選擇就地操作、遠程操作、自動操作等手段進行控制,并能與DCS系統實現通訊。 螺桿泵的工作原理是:螺桿泵工作時,液體被吸入后就進入螺紋與泵殼所圍的密封空間,當主動螺桿旋轉時,螺桿泵密封容積在螺牙的擠壓下提高螺桿泵壓力,并沿軸向移動。由于螺桿是等速旋轉,所以液體出流流量也是均勻的。螺桿泵特點為:螺桿泵能量損失小,經濟性能好,壓力高而均勻,流量均勻,轉速高,能與電動機直聯。螺桿泵流量是穩定的線性流動,具有自吸能力強、吸入高度強,流量與轉速正比,借助調速器可以實現量的自動調節,與變頻器搭配使用取得了非常好的使用效果。 變頻調速系統電路圖如下所示:
變頻器在發電廠上料系統電路圖
參數設置如下:   F0.0=1 F0.1=6 F0.4=0001   F0.5=0 F0.7=5 F1.15=380   F1.16=50 F1.17=210 F1.18=1500   F1.20=1. F2.13=0010 F3.6=0   F3.8=16 五.出現的問題及解決措施: 螺桿泵變頻器系統在調試過程中,碰到了機械共振問題。當變頻器調速到42Hz運行時,測量該電動機徑向振動快速增加到0.6mm,遠遠超過正常規程范圍。變頻器電流急劇上升,給泵體運行帶來了嚴重隱患。對該泵進行振動監測和分析,當工頻運行時運行正常,單獨試電動機時也正常。對電機電氣參數重新檢查和調整,重新調整磁力中心,調整電機軸承及聯軸器上連接螺絲,電機振動故障仍然存在。再對電機進行升速曲線分析,該電機的工作轉速和其升速曲線上出現振動峰值的轉速過于接近。每個機械系統都有一個固有的振動頻率,就某一個電機而言,其固有頻率f和電機系統的支撐剛度k,電機轉子質量m有關。當電機和泵體聯機時,應將他們視為一個整體系統來看待。這樣整個機組系統的固有頻率發生了變化,當電機的轉頻和該系統的固有頻率接近時,由于轉子不平衡共振將產生異常振動。這樣就出現電動機單機試驗時正常,而和泵體試車時在某一個速度范圍出現強烈共振的現象。把電機轉子與泵體作為一個整體系統重新校正其平衡,從而改變其轉子質量。對螺桿泵基礎進行加固處理,從而改變其支撐剛度。通過以上處理措施后,改變了該整體系統的固有頻率,避免在某一個速度范圍出現強烈共振。從而消除了電機機械振動大的故障,機組能夠安全的正常運行. 六. 使用效果: 變頻調速系統調節范圍寬,靈敏度高,線性度可達0.99,電器控制回路簡單可靠。變頻調速的電機效率高,節能節電。與滑差調速相比可節能20-30%。電動機只接受頻率可調的三相電源,省去了機械變速齒輪裝置。交流電機安裝在現場,而控制柜安裝在電氣控制室,設備運行條件得到了改善,減少了現場維護量,給料均勻,燃燒穩定,系統自投率大大提高。變頻器啟動時電機從零逐步平穩上升到所需的轉速,沒有任何沖擊,電流從零開始上升,不會超過額定電流,解決了電機啟動時的大電流沖擊問題,消除了大啟動電流對電機,傳動系統和主機的沖擊應力,降低了日常維護保養費用,延長了電機、螺桿泵的使用壽命。 七.結束語: 鍋爐上料變頻調速控制系統克服了鍋爐常規調節方法的缺點,具有節能、調速線性、運行可靠、經濟性好、控制精度高等優點。提高了控制系統的準確率、投入率和利用率,提高了能源利用效率,改善了系統運行工藝和主氣壓力品質。具備了完善的保護功能和便捷的控制,降低了運行成本,提高了經濟效益,是電廠鍋爐給料調節系統中最優選的方案之一。

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