電機(jī)變頻改造

1、125MW機(jī)組風(fēng)機(jī)電機(jī)中壓變頻節(jié)能改造企業(yè)：控制網(wǎng)日期：20031107領(lǐng)域：機(jī)器人點(diǎn)擊數(shù)：1319尹正軍，高本科宋海青1引言隨著山東電力的高速發(fā)展，電網(wǎng)容量已近兩千萬千瓦以上，十里泉發(fā)電廠的125MW機(jī)組主要承擔(dān)調(diào)峰任務(wù)，機(jī)組開停機(jī)比較頻繁，并且滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間很少，即引風(fēng)機(jī)調(diào)整風(fēng)量的擋風(fēng)板全開的時(shí)間很短（一臺機(jī)組的兩臺風(fēng)機(jī)運(yùn)行，在夏季滿負(fù)荷時(shí)，其擋風(fēng)板也不全部打開）。且電動機(jī)均為單速電機(jī)，全年平均出力效率（按九九年數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)），引風(fēng)機(jī)電

2、機(jī)不及６０％，并且，機(jī)組調(diào)峰頻繁起動，加劇了對電動機(jī)的損害。其事故率明顯增大。而采用變頻調(diào)速比擋風(fēng)板調(diào)整具有較好的節(jié)能效果，并能夠減輕機(jī)組調(diào)峰對電動機(jī)的損害；對于電力系統(tǒng)即將步入競價(jià)上網(wǎng)的今天，對廠用輔機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速改造，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，降低機(jī)組的廠用電率，提高電廠競價(jià)上網(wǎng)的能力具有較大的積極作用。該廠125機(jī)組共有10臺700kW引風(fēng)機(jī)，目前有8臺Y4731128D風(fēng)機(jī)已安裝液力偶合器，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組不同工況下的調(diào)速節(jié)能改造。由于#1爐甲引

3、風(fēng)機(jī)位置空間較小，無法安裝液力偶合器，唯一的節(jié)能途徑就是將電機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速改造。2變頻調(diào)速的控制理論交流異步電機(jī)的輸出功率為：P=Mzw，其中，Mz為電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，w為電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)角頻率。而風(fēng)機(jī)的負(fù)載特性為：Mz∝Kw2，所以，P∝Kw3。上式表明，對于風(fēng)機(jī)一類的負(fù)載而言，電動機(jī)的輸出功率正比于電機(jī)旋轉(zhuǎn)角頻率的三次方，其中K為比例系數(shù)，對于一定的風(fēng)機(jī)而言，它為一常數(shù)。因此，電機(jī)輸出頻率的控制可以根據(jù)鍋爐某一參數(shù)（如風(fēng)壓）來實(shí)現(xiàn)。通過

4、實(shí)測的鍋爐參數(shù)轉(zhuǎn)換成的控制量，控制變頻器，就可以準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)電動機(jī)的電源頻率，改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，以達(dá)到節(jié)約能源的目的。實(shí)現(xiàn)變頻控制原理如圖1所示：圖1變頻調(diào)速控制原理圖3引風(fēng)機(jī)變頻改造方案3.1中壓變頻調(diào)速可供選擇的三種實(shí)施方案3.1.1Y△變換該種方法是通過降壓變壓器將6000V的電壓降低到一定的電壓等級，要求異步電動機(jī)必須采用△連接，在保證輸出功率不變的情況下，該種連接方式雖能滿足電壓和電流的要求，但它對dvdt和共模電壓的承受能力較差，

5、容易形成環(huán)流，增加電機(jī)損耗。由于電廠一般風(fēng)機(jī)電機(jī)的溫升為115C左右，絕緣等級為F級，接線方式為Y形，若選用此方案的變頻器，電機(jī)定子線圈接線要由Y形改變?yōu)椤?，而線圈截面保持不變，有可能會由于電流增加而導(dǎo)致電機(jī)的溫度急劇上升，以至損壞電機(jī)。3.1.2高低高變頻調(diào)速系統(tǒng)此種調(diào)速控制方案是將高壓通過降壓變壓器，使變頻器的輸入電壓降低，這樣可以采用各大公司一般的交流變頻器，然后，將變頻器的輸出電壓通過升壓變頻變壓器將輸出電壓再提高到6kV，以滿

6、足交流電動機(jī)的電壓要求。但據(jù)資料介紹此方案存在著以下問題：(1)此高低高變頻系統(tǒng)需要用兩個(gè)變壓器，從而降低了節(jié)能效率，且降壓、升壓變壓器不能互換，升壓變壓器需要特制，以減弱高次諧波的影響。(2)高低高調(diào)速系統(tǒng)輸出波形畸變較大，高次諧波含量比較高，對電機(jī)的絕緣要求很高。加變壓器、無功補(bǔ)償器、諧波濾波器，變頻實(shí)現(xiàn)控制復(fù)雜，可靠性較低，檢修比較困難，價(jià)格比較低廉。但由于所選用的設(shè)備較多，設(shè)備占地面積和體積較大，系統(tǒng)的整體節(jié)能效果較差，設(shè)備的維

7、護(hù)費(fèi)用和故障均會相應(yīng)提高，不適合#1爐甲引風(fēng)機(jī)的改造。美國ABROCKWELLPOWERFLEX7000中壓變頻器（簡稱7000系列）系采用高高變頻調(diào)速方式，具有90年代先進(jìn)的技術(shù)，如光纖數(shù)字控制模塊化設(shè)計(jì)、電腦自動監(jiān)測及故障報(bào)警、四象限運(yùn)行功能、人機(jī)接口采用漢化軟件、專利性通風(fēng)設(shè)計(jì)、占地面積小和維護(hù)簡單等特點(diǎn)，是高低高變頻調(diào)速的更新?lián)Q代產(chǎn)品，具有較高的科技含量，有極高的可靠性，是變頻調(diào)速的發(fā)展方向。圖2PowerFlex7000中壓變

8、頻器的基本工作原理圖7000系列中壓變頻器對高次諧波和dvdt以及共模電壓有很強(qiáng)的抑制作用，滿足IEEE519及GBT1454993標(biāo)準(zhǔn)，能更好的保證電源質(zhì)量。它可驅(qū)動任何三相鼠籠式異步電動機(jī)，對于一些舊型號的電機(jī)可以直接使用，無需進(jìn)行改造。并且可以根據(jù)用戶要求配置內(nèi)部電路，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化控制，提供各種不同的輸入輸出控制量，可以和外圍電路實(shí)現(xiàn)極佳的配合，具有很大的靈活性，適合對老設(shè)備進(jìn)行配套改造。因此，選用高高變頻調(diào)速方式較為合適。4POW

9、ERFLEX7000系列變頻器工作原理圖3引風(fēng)機(jī)變頻改造后一次接線圖7000系列變頻器的基本原理如圖2所示。6kV高壓電源，通過18脈沖隔離變壓器，送入變頻器，經(jīng)由18個(gè)可控硅(SCR)組成的整流回路，將進(jìn)線3相6000V交流變換為直流，再經(jīng)直流電抗器到達(dá)逆變回路，逆變回路由6組對稱門極轉(zhuǎn)換晶閘管(SGCT)大功率元件組成，以脈寬調(diào)制方式，將幾乎完美的正弦電流電壓波形送給電機(jī)，根據(jù)負(fù)荷、速度給定的大小，來調(diào)整電壓及頻率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

10、變頻器由微處理器(計(jì)算機(jī))控制，通過光纖把控制信號送到高壓元件驅(qū)動回路。5#1爐甲引風(fēng)機(jī)變頻改造的施工方案及調(diào)試(1)主接線（圖3）(2)主要組成系統(tǒng)由電源斷路器、隔離變壓器、變頻器裝置、輸出接觸器和三相異步電動機(jī)組成。(3)改造后保護(hù)及控制回路如圖4所示，虛框內(nèi)為增加設(shè)備，5LJ、4LJ型號為DL1110A，其定值為7.5A（二次值，按躲過隔離變的勵(lì)磁涌流計(jì)算4Ie）。ZJ外引一對常開接點(diǎn)、6kV開關(guān)外引一對常開輔助接點(diǎn)至變頻器。事故

11、按鈕改接至保護(hù)出口繼電器；集控室跳閘按鈕引出一對常閉接點(diǎn)至變頻器。(4)變頻裝置的安裝由于#1爐廠房內(nèi)設(shè)備較多，老廠改造可利用空間狹小，且環(huán)境較差，為了滿足變頻器運(yùn)行條件，我們選用青島四海公司提供的型箱式變電站。該箱站為可移動式、分體組裝模式，由底座、骨架、裝飾面、上蓋及冷卻系統(tǒng)等部分組成，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理，占地面積小，可防水、防潮、防塵、防輻射，同時(shí)針對變頻器的通風(fēng)要求設(shè)計(jì)了獨(dú)特的風(fēng)道。隔離變及變頻器柜直接焊接在箱站內(nèi)的鋼板上，電纜孔已經(jīng)