





























电力市场竞价上网方针的贯彻实施,火力发电企业改善工艺流程节能降耗势在必行。
尤其是在年以前投运的老机组,如何进行设备改造提高机组的运行效率降低厂用电率和提高竞价上网能力是火力发电企业可持续发展的关键。
目前,火力发电企业大型辅机能耗高,而且日益扩大的电网对火力发电机组参与调峰的能力要求越来越高,更使大型辅机能耗居高不下,严重制约了发电企业经济效益的提高。
对发电企业大型辅机中的水泵风机进行变频改造节能效果非常明显般可节电,降低了供电成本,提高了企业的综合效益。
多年来的电力体制改革也已迫使火力发电企业越来越成为的市场经营者,主观上火力发电企业要不断地追求经济效益的提高,与此同时,由于我国电网的迅速发展,客观上又要求火力发电企业要不断地降低供电成本,适应竞价上网的需要。
因此,采用变频调速技术,以其卓越的调速性能显著的节能效果和容易与控制系统接口实现自动调节等特点,必将在火力发电企业的次风机送引风机凝泵循泵给泵等高压大型辅机大约占厂用电的的改造中得到广泛的应用。
高压大功率变频调速系统作为种最新发展起来的高效节能的调速技术,能够很好的实现辅机的节能降耗。
因此,在火力发电企业大型辅机上采用变频技术进行节能改造,是降低厂用电率和供电煤耗的最有效措施之。
此外,由于近五年我国电网的负荷峰谷差越来越大,频繁的调峰任务使火力发电机组的负荷率降低,增加了高压大型辅机的启停次数,同时伴随着对辅机电动机及电网的冲击更加频繁。
从华东地区发电厂高压电机的故障统计来看,高压电机在启动过程中因受冲击而造成过热绝缘损坏以至烧毁的情况时有发生。
﹒﹒而采用变频调速技术,可实现高压电机的软启动和软停车,即电机从零转数缓慢升至运行转数或从运行转速缓慢降至零转速,从而大大改善高压电机的运行环境,能延长大型辅机使用寿命。
前面论述了变频调速技术的诸多优点,但我国高压大功率变频器的工程设计应用还有很多问题需要完善,特别是火力发电厂中大型辅机的电动机大都采用电压等级,要在高压大型辅机中运用变频调速技术,取得更大的节能降耗的效果,必须要解决高压变频调速技术应用中的许多工程实际问题如高压电机变频运行较工频运行时发热增加变频时的高次谐波共振噪音增大以及对继电保护装置的影响等,因此本课题研究变频技术在机组上的应用和推广是非常迫切和有现实意义的。
上海吴泾第二发电有限责任公司的两台机组配置四台循泵,电动机容量,电压等级为,循环水的供水方式采用扩大单元制两台机组的循泵出口有联络电动蝶阀相互连通。
目前四台循泵电动机均为工频运行,夏季高温期间采用两台机组四台循泵运行简称二机四泵,春秋两季基本采用二机三泵运行,冬季采用二机二泵的运行方式。
这种调节方式存在以下问题是运行过程中调节响应慢,联络电动蝶阀频繁动作,易损坏,对可靠性有较大影响二是机组低负荷时电动机仍然保持满负荷运行,循泵水流量偏大,造成部分能源损耗,当负荷进步降低,循环水流量无法进步调整,这时造成的浪费将更大。
为了节能增效,提高调节灵敏度,同时结合已经进行的凝泵变频改造经验,我公司决定在年机组进行级检修过程中对机组两台循泵加装高压变频器,这也为本课题的开展提供了更为具体的研究方向。
国内外高压变频调速的发展与应用现状几十年来,电力电子器件也从最初的晶闸管门极可关断晶闸管,经过双极型功率晶体管金属氧化物场效应管静电感应晶体管静电感应晶闸管控制晶体管控制晶闸管,发展到今天的双极性晶体管绝缘栅双极型晶体管对称门极换流晶闸管集成门极换流晶闸管智能功率集成电路,器件的更新促使高压变频器的应用领域更为广泛,市场规模随之迅速扩大。
高压变频调速技术是弱强电混合,机电体化的综合技术,既要处理巨大电能的转换,又要处理大量信息的收集转换和传输,因此它可分为主电路拓扑结构和控制两大部分。
主电路拓扑结构要解决与高压大电流相关的技术问题,控制要解决软硬件控制问题。
主电路拓扑结构主要有两种种是二电平结构种国内高压大功率变频器的发展现状﹒﹒是级联多电平结构。
二电平结构由于其控制电路的复杂,在及以上电压等级较难实现对逆变器的精确控制,因此高压变频调速多采用级联多电平主电路的结构形式。
多电平因其采用功率单元模块化的形式,所以在使用中很容易进行维修,能实现在线更换功率单元,从而大大提高了高压变频器的可靠性。
对逆变器的控制现阶段多采用是方式,多电平时采用单元移相叠加进行高压的输出,能得到比较好的正弦电压输出波形,但在低频时,由于采用了方式进行控制,其谐波的含量较大。
而谐波的大量存在,容易使电机产生额外的发热,进而会缩短电机的使用寿命。
所以为了进步减少谐波的影响,可采用空间矢量调制来对逆变器进行控制,其控制同理采用技术进行。
因此,未来高压变频调速技术也主要在主电路拓扑结构和控制两方面得到发展。
同时,高压变频曲线分为个工作区段。
即不稳定工作区段Ⅰ,左低效工作区段Ⅱ,左高效工作区段Ⅲ,右低效工作区段Ⅳ和汽蚀区段Ⅴ,如图。
根据曲线上的点,能确定在转速时的曲线上对应的相似工况点和。
理论上,变频调速泵只有在左高效工作区Ⅲ内运行才能保证高效率。
而当变频调速范围过大时,泵自身的效率将会降低,考虑到泵的汽蚀和运行特性方面的要求,泵的调速比的范围般取,其中为最小调速比。
见图。
循环水系统优化运行方式﹒﹒ηη图运行工况分段图图调速泵的高效工作区示意图图中区域为变频调速泵的高效工作区,两点是在额定转速下特性曲线与相似工况抛物线和的交点。
两点是在最小调速比下,特性曲线与相似工况抛物线和的交点。
若已知泵的扬程,则变频调速泵的高效工作区仅由流程范围,决定。
循环水系统优化运行方式循环水温度和机组负荷循环水系统优化运行的控制主要根据循环水温和机组的负荷。
根据年实际运行数据统计,吴泾第二发电厂循环水温度年变化和全年机组负荷及运行时间分别如表和表所示表循环水温度随季节变化览表月份进水温度理想排汽温度排汽压力﹒﹒年平均表吴泾第二发电厂全年机组负荷及运行时间机组负荷段平均负荷运行时间小时以上循环水系统优化前运行方式循环水系统优化前运行方式见表所示,主要采用台阶式运行方式,即在循环水温度或负荷低到定程度时停运台或两台循环水泵,起到定的节能效果。
但由于循环泵启停比较复杂,不适合频繁起停,实际上只能在冬天水温较低时采用这种停泵方式,在负荷变化时也不能及时改变,而机组在天中的负荷也经常有较大的变化,因此还有很大的优化空间。
表循环水系统优化前运行方式循环水温两机四泵两机四泵两机四泵两机四泵两机四泵两机四泵两机四泵两机四泵两机三泵两机四泵两机四泵两机三泵两机四泵两机三泵两机三泵两机三泵两机三泵两机三泵两机三泵两机三泵两机三泵两机三泵两机三泵两机三泵循环水系统优化后运行方式﹒﹒两机三泵两机三泵两机三泵两机三泵两机三泵两机三泵两机三泵两机三泵两机三泵两机三泵两机三泵两机三泵两机三泵两机三泵两机三泵两机三泵两机三泵机泵两机三泵两机三泵机泵两机三泵机泵机泵两机三泵机泵机泵机泵机泵机泵机泵机泵机泵机泵机泵机泵循环水系统优化后运行方式循环水泵进行变频改造后,在单机两泵运行时,可关闭联络蝶阀。
在单机单泵运行时,为了增加安全性,也可保持联络蝶阀开启。
循环水系统优化后运行方式如表所示。
表循环水系统优化后运行方式循环水温两泵定速两泵定速两泵定速两泵定速两泵定速两泵定速两泵定速两泵定速泵定速泵调速两泵定速两泵定速泵定速泵调速两泵定速泵定速泵调速泵定速泵调速泵定速泵调速泵定速泵调速泵定速泵调速泵定速泵调速泵定速泵调速泵定速泵调速泵定速泵调速泵定速泵调速泵定速泵调速泵定速泵调速泵定速泵调速泵定速泵调速泵定速泵调速泵定速泵调速泵定速泵调速泵定速泵调速泵定速泵调速泵定速泵调速泵定速泵调速泵定速泵调速泵定速泵调速泵定速泵调速泵定速泵调速泵定速泵调速﹒﹒泵定速泵调速泵定速泵调速泵调速泵定速泵调速泵定速泵调速泵调速泵定速泵调速泵调速泵调速泵定速泵调速泵调速泵调速泵调速泵调速泵调速泵调速泵调速泵调速泵调速泵调速泵调速变频调速循环水泵运行方式根据循环水泵运行特性曲线,在工频运行时泵转速,泵的截止压头为。
从管道阻力曲线可以得到,循环泵的最低压头必须不低于米,以克服冷却塔的静压差。
根据泵的运行特性,即泵的转速不小于。
考虑泵的最小流量在,则泵的实际运行的频率不应低于。
此时单泵运行的流量约,压头约。
与定速泵并联运行时的总流量约,压头约。
当泵按运行时,单泵流量约,压头约,与定速循环水泵并联运行时的总流量约,压头约。
经过计算,在不同冷却水温和负荷条件下循环水泵的理想运行要求如下表所示。
但这种控制方式在水温至时,如机组负荷变化会导致其中台定速泵的频繁起停,这显然不利于循环泵的正常运行。
因此以为分界线,温度高于为高温运行方式,开两台泵,按下列方式控制变频调速循环水泵的频率高温状态计算中如,则式中变频器输出频率,循环水进水温度,发电机功率,温度低于为低温运行方式,只开单台泵,按下列方式控制循环水泵的频率低温状态计算中如,则实际可行的变频调速循环水泵运行方式具体见表所示。
表变频调速循环水泵运行方式理想状态变频调速循环水泵运行方式﹒﹒循环水温两泵定速两泵定速两泵定速定两泵定速两泵定速两泵定速定两泵定速两泵定速定定两泵定速两泵定速定定两泵定速定定定两泵定速定定定定定定定定定定定定定定定定定定定定定定定定定定定定定定定表变频调速循环水泵运行方式实际可行循环水温两泵定速两泵定速两泵定速定﹒﹒两泵定速两泵定速两泵定速定两泵定速两泵定速定定两泵定速两泵定速定定两泵定速定定定两泵定速定定定定定定定定定定定定定定定定定定定定定定定定定定定定定定定定定定定定定定定定定定定第五章机组循环水泵高压变频调速系统的工程应用效果分析﹒﹒第五章机组循环水泵高压变频调速系统的工程应用效果分析循环水泵高压变频调速系统的工程应用效果循环水泵高压变频调速系统的工程应用考核试验为了进步验证循环水泵高压变频调速系统的工程应用效果,选择从年月开始,至年月结束完成可靠性和经济性运行考核试验分为冬季春秋季及夏季。
试验情况介绍试验时间冬季工况年月日冬季工况年月日冬季工况年月日春秋季工况年月日春秋季工况年月日夏季工况年月日夏季工况年月日试验条件试验前凝汽器清洁状况及真空严密性良好。
试验机组热力系统呈单元制方式运行。
试验期间,主
