电力行业的产业链分为勘探,建造,发电,输电,配电,售电这几个环节。主要的发电方式有这几种:火电,水电,核电,抽水蓄能,风力发电,太阳能,垃圾发电等,其中火力发电占目前发电量的大部分。

        在火力发电机组、热电联产机组领域,CHIC2000系列高压变频器广泛应用于引风机、送风机、一次风机、排粉风机、增压风机、凝结水泵、给水泵、热网循环泵等风机、泵类负载。有效降低主辅机设备能耗水平。

300MW发电机组主要设备示例

序号

设备名称

功率等级

运行方式

厂用电率

节电率

1

引风机

3400kW

两用

2.27%

30%

2

一次风机

630kW

两用

0.42%

21%

3

排粉机

900kW

两用一备

0.60%

60%

4

给水泵

5500kW

两用一备

3.29%

17%

5

凝结泵

1120kW

一用一备

0.37%

43%

6

循环泵

1800kW

两用或一备

0.60%

17%

  
        作为国家经济发展支柱产业,高压变频器广泛应用于电力行业各环节的风机、水泵负载节能驱动系统,电力行业是节能收益最高的领域之一。

1、引风机变频系统方案

        引风机是火电厂燃煤锅炉送引风系统的主要设备之一。通常,引风机为轴流静叶可调结构,系统通过控制引风机入口静叶角度调节引风量,维持炉膛负压在-40~-60Pa的范围内运行。

        机组运行在满负荷状态下,引风机的静叶开度在40~80%左右的范围内调节。机组负荷变化范围200~300MW,采用变频调节具有较大的节电空间。

        

采用一拖一工/变频手动切换方案,配备工/变频手动切换回路。

系统特点:

  • 系统结构简单,投资费用低;
  • 机械与电气双重互锁关系,有效防止短路等严重事故发生。
  • 工/变频两种运行方式,满足变频事故情况下引风系统运行需要。
  • 具有明显断点,便于设备检修。
  • 采用系统内设备协调技术的引风系统具有良好的平衡和抗波动自适应能力;在出现波动使能够快速稳定系统避免“抢风”现象的发生。

 2. 一次风机变频系统方案

        一次风机是火电厂煤粉锅炉燃料系统煤粉喷入炉膛燃烧的重要动力来源。一次风机有双吸或单吸等结构,采用入口挡板开度控制,一次风压保证风煤比和燃料风速的稳定。

         一旦一次风系统单侧跳闸,将使一次风系统失压;因此,解决好单台一次风机跳闸时的系统反映速度和调节能力,是该项目实现变频调速节能运行的关键。

         一次风系统目前存在的主要问题:为保证一次风速在一定范围内,目前通过一次风机入口挡板控制。开度长期运行在30%~60%,节流损失较大。采用变频调节具有较大的节电空间。

 
 
  

采用一拖一工/变频自动切换方案,配备工/变频自动切换回路。

系统特点:

  • 变频器与下口高压开关实现联锁功能。当变频器下口开关没有合闸时,禁止变频器启动;当一次风机变频运行时,下口开关异常分断,变频系统发出运行异常信号,确保一次风系统及时有效的采取紧急处理措施。
  • 实时监测各级设备运行工况,分级、分点地判断分析故障位置。通过综合处理分析,实现故障情况下自诊断、自动处理的功能。
  • 配备同步电源切换装置,当系统判断故障点非一次风机或电动机故障时,快速完成一次风机由变频向工频运行方式的转换,确保一次风系统不失压灭火。

变频技术在一次风系统应用:

  • 采用变频调速技术控制一次风机转速,改变一次风机工作特性的同时,满足系统对最低风压的要求。
  • 调整一次风量根据磨煤机投入的台数,实现锅炉负荷的协调控制。
  • 随着锅炉负荷降低,一次风量减少,避免一次风机的工作点靠近喘振工作区包络线。提供变频节能和防喘振控制系统,实现一次风压、风量的合理控制;消除系统“抢风”现象,达到节能。
  • 在单台一次风机跳闸时,确保一次风不失压。同时,协调控制制粉和燃烧系统保证锅炉不灭火。
  • 通过一次风机平衡回路,实现两台一次风机的均衡出力,消除系统自身引起的振荡。
  • 提供变频输出限止功能,控制一次风机的最大出力,避免设备超载运行。

 3. 凝结水泵变频系统方案

        凝结水泵是汽轮机热力系统中的主要辅机设备,用于输送凝汽器内的凝结水,将汽轮机凝结器中凝结的水从热井抽出,经过加热器打到除氧器里去。然后除氧器的水经过给水泵再进入锅炉加热,变为蒸汽去汽轮机做功,以完成汽-水-汽的循环。

        通过控制凝结水母管调整门开度调节凝结水流量,维持除氧器水位稳定。

        由于机组负荷的变化,为防止凝结泵汽蚀、管网压力过高;系统通过控制再循环门开度,控制凝结水泵流量在安全工作区,维持管网压力低于高限。

 

对于凝结泵、循环泵等通常采用一用一备等负载有备用的工况,通常采用一拖二方式。

系统特点:

       该应用属一用一备运行方式,因此采用一拖二方案可以提高变频设备的利用率,保证系统具有良好的节能效果。

        另一方面,凝结泵具有定期设备轮换的制度,为降低系统操作的难度,系统采用高压开关等自动切换装置,从而,使得系统操作简便、安全可靠。

变频技术在凝结水系统中的应用:

  • 设置最低转速防止控制过程中电机不出水(防汽蚀);同时利用再循环门自动控制凝结泵的安全流量值。
  • 通过运行方式控制协调技术,实现两台凝泵运行方式、启停、倒泵等顺控操作逻辑,无需DCS端口增加。
  • 采用过程调节对象协调技术,实现工/变频切换过程中转速与调门开度信号的平稳切换,防止切换中水位波动等现象。
  • 运用系统安全防护技术,实现两台凝结泵的逻辑闭锁、开关切换、保护跳闸、故障分析处理等功能,大大简化DCS控制逻辑和系统组态难度。
  • 凝结水系统与给水泵轴封压力协调控制,防止变频时压力过低,工频时压力过高跑漏现象发生。
  • 转速进行高、低速设置,具备快加快减功能,在负荷突变或单台泵掉闸情况下提高系统反应速度,降低水位变化速率,避免水位高、低值报警。

4、锅炉给水泵变频系统方案

        给水泵是汽轮机热力系统中的主要辅机设备之一,燃气锅炉需保证有水输送到除氧器和汽包内。除氧器是混合加热设备,所以其后必须有水泵提高压力进入锅炉,这个水泵就是给水泵。

        给水泵系统一般由前置泵、液力耦合器、给水泵组成。根据电力生产的特点和锅炉运行的特殊要求,锅炉给水泵必须连续不停的工作。采用变频器控制,通过旁路系统可以保证生产连续性,可以提高控制精度,实现精细化管理。

 

       采用变频改造后,相比阀门调节可节约20%~35%,预计2年内收回投资; 相比液力耦合器节约10%~20%,在2~3年收回。

        对于有前置泵和液力耦合器的给水泵改造,提供两种方案:方案1:保留液力偶合器,改造油系统;方案2:去除液力偶合器,改为齿轮箱。

 

        ⑴ #1或#2给水泵电动机实现变频运行,同时具备工频旁路功能。 #3给水泵电动机工频备用。

        ⑵可实现任意两台电动机的变频运行,第三台处于工频备用,当其中一台变频器故障时,系统均可联起第三台工频给水泵运行,确保机组负荷稳定。

        ⑶具备过载、失载、过流、速断、欠压等完整的变频器输出侧电动机保护功能。能够准确分析和判断故障点位置,避免电动机或给水泵、高压开关等故障的扩大化。

给   水变频节能系统的主要特点

  • 降低管网压力损失,节约电耗。
  • 改善汽包水位控制品质,提高系统稳定性。
  • 实现给水泵多种运行模式下的平稳切换。
  • 改变锅炉运行方式,实现经济运行。

  实现给水泵的软启动,避免网侧冲击。

 5、循环水泵变频系统方案

 

系统为一拖一自动工/变频切换方案,1#循环泵采用一套变频调速装置。

系统特点:

  • 自动识别故障点位置,切除故障,保护设备安全;

  ⑵自动工/变频无扰切换,最大限度保证机组的连续运行。

循环水变频节能系统的主要特点:

  • 提高机组运行效率,降低煤耗水平。
  • 降低循环水泵单耗,节约大量电能。
  • 降低冷却塔循环水蒸发量损失。
  • 循环水系统运行方式优化。
  • 避免冬季冷却塔回水温度过低,结冰等问题。