變頻器在瑞平煤電2×150MW機(jī)組給水泵上的應(yīng)用
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三、可行性分析
3.1存在的問(wèn)題
瑞平電廠在采用液力偶合器調(diào)速時(shí)，雖然能滿足鍋爐供水調(diào)節(jié)的功能，但是發(fā)現(xiàn)存在以下問(wèn)題：
（1）給水泵采用液偶傳動(dòng)調(diào)速運(yùn)行，傳動(dòng)損失大、系統(tǒng)效率低，造成大量能源浪費(fèi)。
（2）調(diào)速范圍有限為50～95%，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，高速段減小了設(shè)備的出力能力，低速段影響節(jié)能效益的發(fā)揮；
（3）調(diào)速精度低，線性度差，響應(yīng)慢，不大適應(yīng)自動(dòng)控制要求；
（4）液偶調(diào)速器采用高壓傳動(dòng)油工作，在機(jī)械能傳遞過(guò)程中產(chǎn)生大量熱量損失。
（5）電機(jī)雖然可以不帶載啟動(dòng)，但仍然有5倍左右的沖擊電流，影響電網(wǎng)穩(wěn)定；
（6）由于存在較為復(fù)雜的油系統(tǒng)，液偶維護(hù)量較大，單臺(tái)4000KW的液力偶合器平均每年的維護(hù)費(fèi)用就近20W，嚴(yán)重浪費(fèi)人力及影響生產(chǎn)。同時(shí)由于液力偶合器啟動(dòng)時(shí)仍具有的較大沖擊電流，會(huì)對(duì)電廠的系統(tǒng)穩(wěn)定造成影響，瑞平電廠技術(shù)人員尋找適合的替代方案，經(jīng)多方對(duì)比發(fā)現(xiàn)，利用高壓變頻器替換目前給水泵液偶調(diào)速控制，具有完美的解決方案。同液偶調(diào)速方案相對(duì)比，高壓變頻器調(diào)速系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢(shì)：
（7）調(diào)速范圍寬0-140%，調(diào)速精度高，響應(yīng)速度快
（8）效率高（大于96%），且在20%負(fù)荷以上時(shí)均穩(wěn)定在96%
（9）可實(shí)現(xiàn)真正的軟啟動(dòng)，對(duì)電動(dòng)機(jī)和電網(wǎng)無(wú)沖擊，可降低給水泵及電動(dòng)機(jī)的故障率，減少維修費(fèi)用
（10）輸入功率因數(shù)高可達(dá)0.95以上，只吸收很少的無(wú)功
（11）易維護(hù)；改造、調(diào)試周期短；故障時(shí)可切換工頻運(yùn)轉(zhuǎn)，適用于不允許停機(jī)的場(chǎng)合。
3.2 具有的優(yōu)勢(shì)
在確定采用高壓變頻器進(jìn)行改造后，瑞平電廠開(kāi)始對(duì)國(guó)內(nèi)高壓變頻器主要生產(chǎn)廠家進(jìn)行考察和篩選，利德華福公司的高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，對(duì)比其它產(chǎn)品具有如下優(yōu)勢(shì)：
（1）采用單元串聯(lián)多電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，輸入輸出諧波含量小，功率因數(shù)高，結(jié)構(gòu)可靠。
（2）應(yīng)用無(wú)速度傳感器的矢量控制技術(shù)，控制精度高，響應(yīng)速度快。
（3）產(chǎn)品應(yīng)用近10000套為國(guó)內(nèi)最多，充分經(jīng)過(guò)市場(chǎng)檢驗(yàn)，產(chǎn)品成熟可靠，故障率低。
（4）電廠應(yīng)用業(yè)績(jī)最多，在3000套以上，熟悉電廠工藝工況，對(duì)實(shí)施方案的設(shè)計(jì)有豐富經(jīng)驗(yàn)，保證系統(tǒng)的可靠性。并且在給水泵的改造上有成功經(jīng)驗(yàn)，例如300MW機(jī)組的大唐耒陽(yáng)電廠、包頭東華熱電用戶曾經(jīng)前去考察。
（5）6kV/4000kW產(chǎn)品額定電流將達(dá)到450A以上，將遇到很多設(shè)計(jì)難點(diǎn)，而利德華福公司有豐富的大功率變頻器的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，已投運(yùn)的設(shè)備最大達(dá)18000KW，5000KW功率以上的投運(yùn)設(shè)備有100余套。
（6）依托于全球500強(qiáng)企業(yè)、電氣巨頭施耐德公司的先進(jìn)的管理理念和質(zhì)量控制體系，產(chǎn)品的質(zhì)量及可靠性大幅提升；利用集團(tuán)優(yōu)勢(shì)，柜內(nèi)主要低壓元器件均采用施耐德產(chǎn)品。
給水泵作為鍋爐最為關(guān)鍵的負(fù)載，其可靠運(yùn)行肯定是第一位的，所以產(chǎn)品的可靠性也是改造時(shí)首要考慮的對(duì)象。經(jīng)過(guò)多方對(duì)比和綜合考慮，瑞平電廠最終選定北京利德華福電氣技術(shù)有限公司的HARSVERT-VA06/490產(chǎn)品對(duì)4臺(tái)給水泵進(jìn)行改造。
四、實(shí)施方案
以下兩種方案均為可行的給水泵改造方案:
方案一：將液力偶合器保留不變，勺管開(kāi)度至最大輸出，只承載傳動(dòng)和增速作用。變頻器通過(guò)電氣特性控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)給水泵的流量調(diào)節(jié)。由于沒(méi)有拆除液力偶合器，對(duì)液力偶合器的維護(hù)同樣存在；同時(shí)由于液力偶合器本身的效率問(wèn)題，仍存在一定的節(jié)能率下降。
方案二：拆除液力偶合器，更換為增速齒輪箱實(shí)現(xiàn)剛性傳遞聯(lián)接；解決系統(tǒng)機(jī)械力矩傳遞中的效率損失問(wèn)題。此種方法前期施工周期較長(zhǎng)，同時(shí)投入相對(duì)會(huì)增加。但系統(tǒng)效率提高，很快就能收回增加的投資。
結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，我公司初步設(shè)計(jì)的方案為拆除液力偶合器，在電機(jī)和水泵之間增加增速齒輪箱，這樣可減少液偶的中間損失，使給泵系統(tǒng)效率最高。但由于工期及增速齒輪箱廠家供貨周期的問(wèn)題，最終用戶保留了三臺(tái)液力偶合器，在變頻器控制運(yùn)行時(shí)，液力偶合器勺管開(kāi)度至100%輸出，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)反饋，在同等負(fù)荷下，沒(méi)有拆除液偶的給水泵電流比拆除液偶的要大將近10A，所以瑞平電廠仍計(jì)劃在檢修時(shí)將剩余液偶拆除。
圖4：保留液偶畫(huà)面
圖5：拆除液偶增加齒輪箱畫(huà)面
圖6：現(xiàn)場(chǎng)齒輪箱圖片
評(píng)論