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 機(jī)械技術(shù)問(wèn)題解答 => 循環(huán)水泵高壓變頻自動(dòng)控制系統(tǒng)  
發(fā)布日期：[2017-6-5]    共閱[2583]次
    隨著電力電子的發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)開始在火力發(fā)電廠逐步取代
節(jié)流調(diào)節(jié)，取得了顯著的節(jié)能效果。但是由于高壓變頻器投資較
大，雖然高壓變頻器節(jié)能效果明顯，但是高額投資使許多企業(yè)望
而卻步，制約了高壓變頻器推廣應(yīng)用。如果在不影響節(jié)能效果的
前提下，減少高壓變頻器臺(tái)數(shù)，大幅度地減少變頻改造的投資，
則又是可以采用的。
　　1循環(huán)水泵變頻改造前運(yùn)行情況華能威海電廠1號(hào)機(jī)組為上海
制造的水內(nèi)冷125MW機(jī)，配兩臺(tái)定速循環(huán)水泵，1號(hào)循環(huán)水泵的軸
功率502kW、流量10188m3h2號(hào)循環(huán)水泵的軸功率517kW、流量12 1
號(hào)、2號(hào)循環(huán)水泵電動(dòng)機(jī)參數(shù)均為：功率600kW、電壓6 1號(hào)機(jī)組在
滿負(fù)荷下的夏季循環(huán)水理想流量為15000th如果夏季開一臺(tái)泵，循
環(huán)水量不足（與實(shí)際需水量相差2500ti左右），引起排汽溫度升
高，真空降低，此時(shí)機(jī)組滿負(fù)荷下的真空低于一93kPa；如果開兩
臺(tái)泵，則會(huì)引起另外問(wèn)題如循環(huán)水量過(guò)大，而且耗電多等。冬季
滿載下的理想流量應(yīng)為9 000th特別是機(jī)組通常在70 %負(fù)荷下運(yùn)
行，即使開一臺(tái)循環(huán)水泵，循環(huán)水量也過(guò)大，不但引起真空過(guò)高
（機(jī)組真空接近一100kPa）而且引起凝結(jié)水溫度低于其飽和溫度
較多，從而造成凝結(jié)水中的氧不易析出，凝結(jié)水溶氧偏高。如果
將定速循環(huán)水泵改成變頻調(diào)速泵，不但會(huì)大大降低電耗，而且會(huì)
解決冬季溶氧偏高，夏季真空偏低問(wèn)題。
　　2羅賓康高壓變頻器/6kV高一高電壓源型美國(guó)羅賓康變頻器對(duì)
1號(hào)機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行變頻改造。所采用變頻器：型號(hào)
PERFECTHARMO-NY、標(biāo)準(zhǔn)功率735kW（配800kV干式變）、輸入電壓
6000V、輸出電壓0~6 000V、輸入電流100A、輸出電流0 ~100A、
輸入頻率50Hz、輸出頻率0通過(guò)調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)采用美國(guó)ROBICON
公司的高壓變頻器性能更佳，這種變頻器不需經(jīng)過(guò)任何升、降變
壓器，沒(méi)有共摸電壓，不存在dv /t問(wèn)題，解決了諧波引起的電機(jī)
沖擊、發(fā)熱、功率因數(shù)在低速時(shí)偏低、維修麻煩等問(wèn)題。ROBICON
高壓變頻器原理見(jiàn)。
　　高壓變頻器每個(gè)功率單元主回路整流器采用橋式整流電路，
將三相交流電變成直流。逆變器采用大功率IGBT（圖中1234）元
件組成橋式逆變電路，通過(guò)PWM方式有規(guī)律地控制IGBT的通與斷，
得到任意頻率的三相交流輸出。
　　中間直流環(huán)節(jié)利用電容器，緩沖電路中的無(wú)功能量。每個(gè)功
率單元都是由IGBT構(gòu)成的三相輸入、山東電力技術(shù)5期（總第烙斷
器單相輸出的脈寬調(diào)制型變頻器。給功率單元供電的二次線圈互
相存在一個(gè)相位差，實(shí)現(xiàn)輸入多重化，由此可消除各單元產(chǎn)生的
諧波。它是由多個(gè)功率單元串聯(lián)而成，6kV電源接入隔離變壓器輸
入端，變壓器二次繞組是由多個(gè)軸向有一定距離的二次線圈組
成，每個(gè)二次線圈電壓輸出690V送給每個(gè)功率單元，變頻器輸出
每相由5個(gè)功率單元串聯(lián)而成，這樣相電壓為3450V，線電壓為
6⑴0V.控制單元輸出觸發(fā)脈沖控制IGBT導(dǎo)通程度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器
輸出的控制。整流逆變后輸出直接輸至電動(dòng)機(jī)。
　　3循環(huán)水泵電動(dòng)機(jī)的變頻自動(dòng)控制3.1聯(lián)鎖控制通常情況下，
機(jī)組負(fù)荷較低，一般是一臺(tái)循環(huán)水泵運(yùn)行，一臺(tái)循環(huán)水泵備用。
因此兩臺(tái)循環(huán)水泵完全可以共同使用一臺(tái)高壓變頻器進(jìn)行變頻，
運(yùn)行的一臺(tái)循環(huán)水泵由高壓變頻器控制，備用的一臺(tái)循環(huán)水泵與
高壓變頻器聯(lián)鎖隔離（通常我們稱直接由高壓變頻器控制的循環(huán)
水泵為變頻泵，工頻運(yùn)行的循環(huán)水泵為定速泵。）見(jiàn)。
　　1循環(huán)水泵電動(dòng)機(jī)斷路器2 6kVA母線斷路器1隔離變壓器6kVB
母線斷路器5 2循環(huán)水泵電動(dòng)機(jī)循環(huán)水泵變頻并聯(lián)調(diào)速系統(tǒng)自動(dòng)控
制變頻器采用自動(dòng)控制（自動(dòng)控制原理見(jiàn)循環(huán)水流量與機(jī)組負(fù)
荷、循環(huán)水進(jìn)口溫度有直接關(guān)系，通過(guò)夏季、春季和冬季三個(gè)不
同季節(jié)下的試驗(yàn)可以測(cè)定最佳循環(huán)水流量與不同機(jī)組負(fù)荷、循環(huán)
水進(jìn)口溫度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，也就是說(shuō)根據(jù)實(shí)時(shí)采集的機(jī)組負(fù)荷
和循環(huán)水進(jìn)口溫度，并依據(jù)試驗(yàn)確定的最佳循環(huán)水流量，來(lái)調(diào)節(jié)
變頻器的輸出頻率和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。即在機(jī)組負(fù)荷、循環(huán)水溫變化
條件下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)優(yōu)化控制。控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)組負(fù)荷和循環(huán)水
溫，計(jì)算出循環(huán)水量理想值和循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速，通過(guò)水泵進(jìn)行自動(dòng)
控制；由于循環(huán)水量受潮位影響較大，所以必須將循環(huán)水流量反
饋到控制系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)控制，使輸出的循環(huán)水量盡量接近循環(huán)水
量理想值，不再受海水潮位的影響，實(shí)現(xiàn)最佳節(jié)能效果。
　　4循環(huán)水泵變頻控制運(yùn)行的節(jié)能效果荷之間，2號(hào)循環(huán)水泵改
頻后平均功率為285kW，改頻前平均功率為435kW和452kW，根據(jù)運(yùn)
行數(shù)據(jù)：節(jié)電率=/（452+435）勻=35.7%.試驗(yàn)證明由一臺(tái)變頻器
控制兩臺(tái)循環(huán)水泵完全可以達(dá)到最佳節(jié)電目的，夏天兩臺(tái)泵共同
運(yùn)行（一臺(tái)工頻運(yùn)行，一臺(tái)變頻運(yùn)行）冬天僅一臺(tái)變頻運(yùn)行。一
臺(tái)變頻器即可滿足機(jī)組每時(shí)每刻對(duì)循環(huán)水量的要求，即節(jié)電能又
省投資。
　　5結(jié)論（）節(jié)省了大量電能：循環(huán)水泵在定速運(yùn)行時(shí)，靠閥門
調(diào)節(jié)流量，存在大量的截流損失。由于華能威海電廠1號(hào)機(jī)是調(diào)峰
機(jī)組，峰谷差很大，而且大部分時(shí)間是運(yùn)行在85MW附近。安裝變
頻器后循環(huán)水泵節(jié)電率高達(dá)35.7%.（2）延長(zhǎng)了電機(jī)的使用壽命：
安裝變頻器后，電機(jī)可在0轉(zhuǎn)速下啟動(dòng)即電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)，減
少了6~8倍的啟動(dòng)電流的沖擊，因此可大大延長(zhǎng)了電機(jī)和水泵的使
用壽命。
　　（3）在具有備用的輔機(jī)系統(tǒng)中，變頻改造采用案是可行的，
即經(jīng)濟(jì)又可靠。
　　（4）由于實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)節(jié)，循環(huán)水流量可以均勻自動(dòng)調(diào)整使機(jī)
組在最佳真空下經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，并解決了溶解氧偏高問(wèn)題
 
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