溫州發(fā)電廠#4機(jī)凝泵變頻改造的節(jié)能分析

1、溫州發(fā)電廠#4機(jī)凝泵變頻改造的節(jié)能分析摘要：發(fā)電廠中機(jī)組各系統(tǒng)隨著機(jī)組負(fù)荷的變化，各種系統(tǒng)參數(shù)隨工況的變化而不斷變化，為了實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確地控制，采用控制閥門或擋板開度的方法，人為增減阻力，使大量能量損失在閥門和擋板上。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的日漸成熟，可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載特性來調(diào)整泵與風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來適應(yīng)壓力流量等參數(shù)的要求，從而具有明顯的節(jié)能特性。論文關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速，節(jié)能，分析1火力發(fā)電廠的生產(chǎn)特點(diǎn)（1） 消耗大量的煤炭資源火力發(fā)電廠其生產(chǎn)的實(shí)質(zhì)就是把一次能源轉(zhuǎn)化為二次能源。溫州發(fā)電廠裝機(jī)容量1470MW,去年耗煤就達(dá)332.5萬T。購(gòu)煤成本占生產(chǎn)總成本的70%以上，現(xiàn)在煤價(jià)高企，千方百計(jì)降低單位煤耗

2、，關(guān)系到各個(gè)火力發(fā)電廠的生存和發(fā)展。（2） 電力的生產(chǎn)與消費(fèi)時(shí)刻保持平衡目前電能尚無法大量的儲(chǔ)存，電力的生產(chǎn)與消費(fèi)要保證時(shí)間和數(shù)量上的一致性。因此機(jī)組出力要根據(jù)外部負(fù)荷隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整。（3） 對(duì)社會(huì)生產(chǎn)生活影響巨大由于電能與其它能量形式之間轉(zhuǎn)換方便，宜于大量生產(chǎn)、集中管理、遠(yuǎn)距離輸送和自動(dòng)控制，電能在社會(huì)生產(chǎn)中得到廣泛的使用，隨著人們生活水平的提高，家用電器越來越普及，在生活中對(duì)電的依賴性越來越強(qiáng)。因此人們對(duì)供電可靠性提出了很高的要求。2變頻調(diào)節(jié)的節(jié)電分析2.1異步電機(jī)變頻調(diào)速的工作原理交流異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，即旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為：n0=60f/p(2-1)式中，n。代表同步轉(zhuǎn)速(r/min)；

3、f代表定子頻率；P代表磁極對(duì)數(shù)；異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為：n=no(l-S)=60f(l-S)/p(2-2)式中，S代表異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率S(n°-n)/n°(2-3)由上式可見，調(diào)速有三種方法：1)改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率S；2)改變電動(dòng)機(jī)定子繞組極對(duì)數(shù)p；3)改變電源頻率f。由于一般異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率s變化范圍很小，電機(jī)調(diào)速范圍很小。當(dāng)極對(duì)數(shù)p改變時(shí)，轉(zhuǎn)速就隨之而改變，但是這種調(diào)速方法，不是平滑調(diào)速而是極差調(diào)速。在電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)P、轉(zhuǎn)差率s不變的情況下，改變電動(dòng)機(jī)定子供電頻率，可以平滑改變電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。2.2變頻調(diào)速的節(jié)能原理發(fā)電廠中機(jī)組各系統(tǒng)隨著機(jī)組負(fù)荷的變化，各系統(tǒng)參數(shù)隨工況

4、的變化而不斷變化，為了實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確地控制，采用控制閥門或擋板開度的方法,人為增減阻力，使大量能量損失在閥門和擋板上。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的日漸成熟，可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載特性來調(diào)整泵與風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來適應(yīng)壓力流量等參數(shù)的要求，從而具有明顯的節(jié)能特性。下面將結(jié)合凝結(jié)水泵系統(tǒng)的變頻調(diào)速控制給予具體的分析。發(fā)電廠的凝結(jié)水系統(tǒng)的凝結(jié)水泵其工作點(diǎn)取決于凝結(jié)水泵的工作特性和管道系統(tǒng)的阻力特性。采用變頻調(diào)速的電動(dòng)機(jī)來改變泵的轉(zhuǎn)速,以滿足工況改變時(shí)對(duì)性能的要求,其調(diào)速時(shí)的H-Q曲線為圖2-1所示,泵的特性曲線N與管道性能曲線DE的交點(diǎn)A。即為泵的正常運(yùn)行時(shí)的工作點(diǎn)。下而通過節(jié)流控制和變頻調(diào)速的比較，說明變頻調(diào)速的節(jié)能原

5、理。圖2-1水泵變頻調(diào)速時(shí)的H-Q曲線節(jié)流控制是通過改變裝在管道上的閥門或擋板的開度，使閥門對(duì)供水的阻力發(fā)生變化。所以反映到上圖中，阻力曲線從DE移到DET揚(yáng)程則從H。升到Hn流量由Q。減小到Q”運(yùn)行工況點(diǎn)從A。點(diǎn)移動(dòng)到4點(diǎn)。變頻調(diào)速控制是在管道性能曲線不變的情況下，通過改變泵的工作轉(zhuǎn)速，使其性能曲線變化，從而變更運(yùn)行工作點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。泵的特性曲線取決于電機(jī)的轉(zhuǎn)速，如果把速度從n變?yōu)閚',工況點(diǎn)將從A。點(diǎn)移到A2點(diǎn)，揚(yáng)程將從H。降到出，流量將從Q。減小到與用節(jié)流控制時(shí)輸出的流量相同。采用兩種方法運(yùn)行時(shí)4點(diǎn)和A2的泵軸功率分別為：Pi=QiHipg/1000(2-4)P2QnHzpg/l

6、OOO(2-5)P=Pi-P2=(Ht-H2)Qg/1000(2-6)用節(jié)流控制流量比用變頻調(diào)速控制時(shí)多消耗了AP的功率，而且消耗隨著著閥門的開度減小而增加。另一方面，用變頻調(diào)速控制時(shí)，由水泵的葉輪相似定律，當(dāng)轉(zhuǎn)速?gòu)膎。變?yōu)榱r(shí)，Q、H、P大致變化關(guān)系為：Qi=QoSz/no)(2-7)H2-Ho(ri2/no)2(2-8)P=Po(n2/no)3(2-6)(2-9)由以上幾個(gè)公式可知，流量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比；揚(yáng)程與轉(zhuǎn)速二次方成正比；而泵的功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。當(dāng)水泵轉(zhuǎn)速下降時(shí),消耗的功率也大大下降，因此節(jié)能潛力非常大。所以，比較理想的節(jié)能措施就是采用變頻調(diào)速方式來調(diào)節(jié)流量。3#4機(jī)凝泵

7、的變頻改造浙江浙能溫州發(fā)電廠#4機(jī)組是300MW燃煤機(jī)組，各輔助系統(tǒng)配備的容量在1000KW以上的6KV電機(jī)有電泵電機(jī)、凝泵電機(jī)、循泵電機(jī)、引風(fēng)機(jī)電機(jī)、送風(fēng)機(jī)電機(jī)及一次風(fēng)機(jī)電機(jī)共11臺(tái)。經(jīng)綜合比較認(rèn)為對(duì)凝泵變頻改造工藝最簡(jiǎn)單、方案最易實(shí)施、節(jié)電潛力最大。2009年12月在#4機(jī)組A修期間對(duì)凝泵進(jìn)行了變頻改造，凝泵共二臺(tái)，電機(jī)額定功率1120KW,正常運(yùn)行方式為一工作一備用、一變頻一工頻。變頻器采用上海安川公司生產(chǎn)的FSDrive-MVlSDClBC高壓變頻器。采用交一直一交直接高壓（高一高）方式，主電路開關(guān)元件為IGBT。3.1 FSDrive-MVlSDC13C變頻器的結(jié)構(gòu)FSDrive-MVlSDC13C變頻器采用功率單元串聯(lián)多電平（又稱功率單元多重化結(jié)構(gòu)）方式，電流矢量控制的正弦波PWM調(diào)制方法，利用成熟的低壓變頻技術(shù)和功率器件IGBT,從原理上保證了系統(tǒng)的可靠性,由于采用功率單元多重化結(jié)構(gòu)和正弦波PWM調(diào)制方法使得變頻器的輸出波形極接近正弦波，畸變率小于1%。功