高压电机变频运行节能效果分析1.docx
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高压电机变频运行节能效果分析1
承德热电330MW机组
高压电机变频技术改造及节能情况分析
李涛
(国电承德热电有限公司)
【摘 要】本文记述了2009年三季度到2011年一季度承德热电10台高压电机相继进行变频技术改造、调试、运行的情况。
对凝结泵电机、引风机电机变频改造过程中发现与处理的问题进行了汇总分析,为兄弟单位变频改造提供了经验,同时对高压电机工频、变频两种运行方式下耗电量的对比分析,获得变频运行时节能的基础数据,为以后凝结水泵、引风机运行方式的制定提供参考数据。
【关键词】 引风机凝结水泵变频改造 工频 变频 节电
1.概述
国电承德热电有限公司2×330MW机组共计有高压电动机64台,最大单台容量5500kw的给水泵电机,最低单台容量230kw的热网疏水泵电机。
其中给水泵电机、一次风机电机采用液偶调速、循环水泵电机每台机组配备一台普通电机,一台双速电机进行流量调节。
为达到节能减排、降低厂用电率之目的承德热电采用广东明阳龙源电力电子有限公司MLVERT-D系列高压大功率变频器对其中的6台凝结水泵电机、两机计4台引风机电机进行了变频改造。
6台凝结水泵电机与2010年6月投入运行,节能效果非常明显,引风机变频于2011年4月改造完成现在正在摸索运行经验。
表一:
凝结水泵电机、引风机电机参数统计
设备名称
型号
功率
(kW)
电压
(kV)
电流
(A)
转速
(r/min)
引风机电机
YKK710-6
2240
6000
254
992
凝结水泵电机
YKLS450-4
630
6000
73
1485
2.承德热电高压变频器基本情况说明
MLVERT-D系列高压变频器是广东明阳龙源电力电子公司设计生产的模块串联多电平电压型高压变频器,该系列变频器采用脉宽调制变频器技术。
主电路采用模块串联方式,通过将若干个独立的低压变频功率模块输出串联的方式实现高压直接输出。
该系列高压变频器输入采用了移相变压器,使得输入波形接近正弦波,对电网谐波污染小;输出侧通过逆变器的PWM调制技术,输出为多电平,使得变频器的输出电压波形非常接近正弦波。
主要优点有:
输入波形接近正弦波,对电网谐波污染小,无需考虑谐波抑制。
输入功率因数高,在20~100%的负载范围内,功率因数≥0.96,无需功率因数补偿装置。
提供正弦波输出波形,不需输出滤波器,对电机应无特殊要求。
控制系统实现全数字控制,且控制系统和主电路通过光纤通讯进行联接,实现强弱电压完全隔离。
变频器具备完善的故障自诊断,报警、参数显示和历史记录等功能,维修方便。
主要缺点是所使用高压电缆截面均较小,高压电缆内部接线直接捆扎在柜壁上、三相高压电缆交叉处没有做隔离措施存在较大安全隐患。
3.承德热电高压变频改造情况
3.1凝结泵变频技术改造
凝结水泵电机变频改造于2009年8月立项,2010年4月完成设备安装调试,2010年6月投入运行。
工程设计在汽机厂房东侧建设变频器室。
电源由6kv工作段原高压开关引致变频器后接致高压电动机处。
两路控制电源取自不同的380V厂用间隔。
为保证变频器正常运行,变频器室装设10kw空调4台。
每台机组配置一拖一变频器(图1)1台,一拖二变频器(图2)1台,这样每台机组的凝结水泵可根据运行方式不同进行变频/工频操作,鉴于凝结水泵系统有明备用电机,所以在变频器选型上采用手动旁路柜配置降低采购成本。
图1:
一拖一柜体配置
图:
2:
一拖二柜体配置
图4:
一拖一自动一次系统图
3.2引风机的变频技术改造情况
承德热电引风机电机变频技术改造于2010年立项,工程设计在每台炉两台引风机之间分别建造面积约80平方米变频器室。
高压电缆与原电机馈线电缆对接后引入变频器室,重新敷设变频器室到引风机电机动力电缆。
为保证变频器安全运行每间变频器室装设10kw空调四台。
2010年12月设备到货进行安装及静态调试。
2011年4月利用小修机会进行了高压电缆过渡、变频器带载调试,随后投入试运行。
在硬件配置上为保证引风机的安全稳定运行,引风机变频技术改造中采用自动旁路柜设计,这样可以在变频器发生重故障情况下由装置自动转入工频运行,而不影响机组正常运行,提高发电设备可靠性。
并且采用自动旁路柜可以在不停电的情况下方便的进行工频转变频及变频转工频操作,方便变频器的检修维护。
4.承德热电高压变频器改造完成后出现几点问题及解决方法
4.1变频小间温度高。
4台10kw空调投运后依然不能达到要求主要是变频器的散热损耗大,承德热电通过论证后在引风机变频器的出风口加装了散热风道,将热风直接排出变频器室以降低室内温度,同时在变频器室墙壁上开始进风口并加装滤网。
投运后散热效果非常明显,变频器室内视气温情况只开一台空调或不开均能满足运行要求。
加装风道成功后,在凝结水泵变频器室进行了推广,现凝泵风道安装工作已经完成。
4.2变频器的重故障切工频及变频器的工频、变频转换功能因为涉及锅炉风机的运行方式,本次改造中没能投入运行,电气专业的意见是尽快安排整体运行方式的实验,确定好锅炉事故预想及时投入变频器的全部功能。
4.3风机类电机停机后有时会由于通风的原因使风机反转(转向于实际转向相反)在变频启动过程中电机过流,造成启动失败。
在承德热电技改中曾多次发生此类问题,后和厂家沟通后更改了变频器的启动设置,使电机直接以5赫兹(80转)直接启动后升速,改造完成后试运成功。
4.4电机温升。
电机变频运行后由于没有采用变频专用电机。
电机在低频下长期运行会影响电机的散热使电机温升提高,造成超温,承德热电通过实验设定电机最低运行频率为20Hz以保证电机的基本散热要求。
4.5变频器的谐波。
由于变频器功率模块的开关管的打开于关闭会对输出电压造成影响导致电机绝缘发热损坏及及转子轴电压加大如果击穿油膜后会损坏电机轴承,为消除此影响承德热电在电机前侧轴伸处加装接地电刷。
4.6变频器的控制电源。
为保证变频器的安全稳定运行,变频器的控制电源取自不同的380工作段。
4.7变频改造完成后的继电保护。
根据相关规定功率大于2000kw电机应该装设差动保护,但引风机电机进行变频改造后电机中性点与高压开关处的差流已经不能反映实际情况,不能当做差动保护的依据,变频运行时差动保护只能退出,电机采用变频器提供的1.2倍额定电流1分钟反时限过负荷保护与1.5倍额定电流速断保护。
5.变频器运行中发生于发生的几点问题
变频器运行中厂家设定6种重故障信号及9种轻故障信号,重故障直接跳闸,轻故障发报警信号。
变频技改投运以来承德热电共计发生重故障一次,轻故障3次。
5.1 变频器重故障:
.#2炉B引风机在48hz时变频器输出电流到260A接近保护定值270A的限值,运行人员没有引起重视,后由于两台引风机负荷不平衡,扰动后B引风机变频器输出电流达273A造成过载保护动作发重故障跳闸,锅炉RB。
为防止类似故障发生,通知热工车间在DCS上对变频器控逻辑进行了修改:
一是规定在变频器输出电流到230A时变色指示,以提醒运行人员加强监视。
二是在DCS上对变频器故障信号进行锁定,不因故障消失而自动复归,方便运行人员及时判断故障原因。
三是将变频器自动旁路柜的真空接触器的状态引入DCS系统,方便运行人员对变频器运行情况进行监视。
5.2 变频器轻故障:
#2机A凝结水泵变频器在机组启动过程中A3模块故障,更换模块后正常。
#2炉B引风机A3模块故障,变频器退出运行后进行了更换。
5.3 #1机A引风机变频器移相变压器温度测点显示不正常变压器超温报警发轻故障信号,加强通风后好转。
故障处理完毕后通知厂家加强功率模块的产品质量。
6.变频器的节能效果分析
6.1变频运行节能分析
6.1.1下表整理出未投变频前电机的耗电情况(注:
辅机单耗=引风机月耗电量/月机组发电量)
表2 2009年12月凝结泵、引风机耗电情况统计
电机名称
月耗电量KWH
月机组发电量
(万度)
辅机单耗
%
运行方式
#1机凝结水泵
565260.00
16787.76
0.34
工频
#2机凝结水泵
381084.00
18190.14
0.21
工频
电机名称
月耗电量KWH
月机组发电量
(万度)
辅机单耗
%
运行方式
#1炉引风机
1786110.00
16787.76
1.06
工频
#2炉引风机
1836360.00
18190.14
1.01
工频
6.1.2投变频后的耗电量分析
2010年4月#1#2机变频调试完成2010年8月投入运行,下表为凝结水泵、引风机月耗电情况
表3 2011年2月凝结泵耗电情况统计(不含供热)
电机名称
月耗电量KWH
月机组发电量
(万度)
辅机单耗
%
运行方式
#1机凝结水泵
279726
15927.68
0.18
变频运行
#2机凝结水泵
172038
16011.41
0.11
变频运行
表4 2011年5月25日凝结水泵、引风机耗电量表
电机名称
日耗电量KWH
日机组发电量
(万度)
辅机单耗
%
运行方式
#1机凝结水泵
15360
708.66
0.22
变频
#2机凝结水泵
12054
744.5
0.16
变频
电机名称
月耗电量KWH
日机组发电量
(万度)
单耗
%
运行方式
#1炉引风机
75570
708.66
1.07
工频
#2炉引风机
70380
744.5
0.95
变频
表5 2011年5月27日到5月31日凝结水泵、引风机耗电量表
引风机电机
机组
日耗电量KWH
日机组发电量
(万度)
单耗
%
运行方式
27日
1
75750
728.63
1.04
工频
2
78900
751.48
1.05
变频
28日
1
69060
706.11
0.98
工频
2
81330
755.86
1.08
变频
29日
1
71040
608.44
1.17
工频
2
86040
753.99
1.14
变频
30日
1
71040
608.44
1.17
工频
2
86040
753.99
1.14
变频
31日
1
63570
665.37
0.96
工频
2
65700
683.1
0.96
变频
凝结泵电机
机组
日耗电量KWH
日机组发电量
(万度)
辅机单耗
%
运行方式
27日
1
16380
728.63
0.22
变频
2
12504
751.48
0.17
变频
28日
1
15564
706.11
0.22
变频
2
12246
755.86
0.16
变频
29日
1
15126
608.44
0.25
变频
2
12636
753.99
0.17
变频
30日
1
15126
608.44
0.25
工频/变频
2
12636
753.99
0.13
变频
31日
1
23244
665.37
0.35
工频
2
11130
683.1
0.16
变频
表6各负荷阶段引风机工频、变频运行参数比较
机组负荷
326MW
330MW
323MW
298MW
254MW
引风机
A
B
A
B
A
B
A
B
A
B
工频参数
转速(r/min)
992
电流(A)
182
194
183
197
182
194
187
214
138
124
变频
参数
转速(r/min)
968
957
967
917
882
878
895
900
电流(A)
153
164
163
147
124
144
126
150
79
78
电气专业根据DCS系统实时记录见表6,通过此表可以清楚的看到引风机在不同工况下的耗电情况,(设定煤量、风量为定值)根据表6可以分析得出。
在高负荷时采用变频运行平均节约电流30A。
在250MW负荷时候采用变频电流只是工频电流的一半,因此可以得出以下结论:
1)引风机变频改造具有明显的节能效果,尤其是在低负荷情况下具有及明显的节能效果。
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