关键词:凝结水;变频;A-B;节能
引言
2003年以来我国面临着严峻的资源压力,"煤、电、油"全面告急,近八成省份拉闸限电,能源瓶颈正成为制约国民经济可持续增长的最主要因素。泵与风机是全国通用的耗电量较大的设备控制工程网版权所有,在火电厂中应用极广。据统计www.cechina.cn,全国火电厂的平均厂用电率约为7%~8%,其中泵与风机的耗电量占厂用电的75%左右。目前我国使用的泵与风机的效率,多数比工业先进国家的同类产品的效率低5%~10%;而泵与风机的实际运行效率普遍比工业先进国家低10%~30%[1]。因此积极开展泵与风机的节能降耗,对于促进国民经济持续发展、缩小与工业发达国家的差距,提高电力企业经济效益,增强市场竞争力CONTROL ENGINEERING China版权所有,都具有现实和深远的意义。
1、设备概况及存在问题
华能威海电厂二期2×300MW机组为国产引进型N300-16.7/538/538中间再热凝汽式汽轮机组;凝结水泵为沈阳水泵厂生产9LDTNA-4型,电机为YLS560型,额定功率1000kW,电压6000V,电流114A,转速1486r/min。机组正常运行时CONTROL ENGINEERING China版权所有,两台凝结水泵一台运行,一台备用。当运行泵故障时,备用泵自启并投入运行。凝结水通过凝结水泵升压后,流经各低压加热器和凝结水主、副调节阀最后到达除氧器。凝结水主、副调节阀的开度由除氧器实际水位和给定值、给水流量和凝结水流量构成的除氧器水位控制回路(单冲量或三冲量)调节控制。机组正常运行时凝结水主、副调节阀的开度如表1所示。由表1可以看出凝结水泵长期处于极度节流状态,造成能量大量浪费,效率极低。
表1 部分负荷下的凝结水主、副调节阀开度
负荷(MW) |
主调节阀(A阀)% |
副调节阀(B阀)% |
总操开度% |
300 |
0 |
71.5 |
37 |
260 |
0 |
63.5 |
33 |
230 |
0 |
57 |
30 |
200 |
0 |
53 |
28 |
160 |
0 |
45 |
24 |
2、变频调速的节能原理
交流变频调速技术是一门新兴的技术。它以其卓越的调速和起制动性能、显著的节电效果以及广泛的适用性,而被公认为是一种最有前途的交流调速方式,代表了电气传动发展的主流方向[2]。现在,交流变频调速技术发展很快CONTROL ENGINEERING China版权所有,已由原来的常规控制方式PAM(Pulse Amplitude Modulation), 即改变电压源和电流源的幅值进行输出控制,发展到现在的PWM(Pulse Width Modulation),即靠改变脉冲宽度调制电压输出波形和SPWM调速方式(正弦波脉宽调制)。目前最为理想的调制方式应属空间矢量控制,它近似模拟了直流电机的调速性能,可与直流电机的调速行为相媲美,是一种较为理想的调速方式[3]。。
由电机学可知,异步电动机的转速 为[1]:
(1)
n-异步电动机的转速,r/min
p-电动机的极对数
s-电动机的转差率
f1-电源频率,Hz
从式1可以看出,如果极对数 一定,且转差率 变化不大时,转速 基本上与电源频率 成正比,即改变电源频率 就可以改变转速 (实际上若仅改变电源的频率则不能获得满意的调速性能。必须在调节频率的同时调节电压,准确称呼应是变频变压调速,英文术语为Variable Voltage Variable Frequency,简称为VVVF调速)。
由比例定律可知,泵的功率 与转速 的关系为[4]:
(2)
N-功率,kW
n-转速,r/min
由式2可知,功率与转速的三次方成正比,降低转速可以大幅度地降低功率。例如,泵的转速为额定转速的80%,则