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應用設計

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斬波內(nèi)饋調(diào)速系統(tǒng)在烏斯太發(fā)電有限責任公司凝結水泵的應用

斬波內(nèi)饋調(diào)速系統(tǒng)在烏斯太發(fā)電有限責任公司凝結水泵的應用

 

 

摘要:斬波內(nèi)饋調(diào)速系統(tǒng)是應用于高壓大容量異步電動機節(jié)能調(diào)速領域的一種比較先進的調(diào)速系統(tǒng)。本文介紹了凝結水泵應用斬波內(nèi)饋調(diào)速系統(tǒng)的技術經(jīng)濟分析。

關鍵詞:斬波內(nèi)饋調(diào)速  凝結水泵  節(jié)能  調(diào)速

前言:風機和水泵在國民經(jīng)濟各部門中應用的數(shù)量眾多,分布面極廣,耗電量巨大。據(jù)有關部門的統(tǒng)計,全國風機、水泵電動機裝機總?cè)萘考s35000MW,耗電量約占全國電力消耗總量的40%左右。目前,風機和水泵運行中還有很大的節(jié)能潛力,其潛力挖掘的焦點是提高風機和水泵的運行效率。據(jù)估計,提高風機和水泵系統(tǒng)運行效率的節(jié)能潛力可達(300~500)億kW·h/年,相當于6~10個裝機容量為1000MW級的大型火力發(fā)電廠的年發(fā)電總量。

       烏斯太發(fā)電有限責任公司位于內(nèi)蒙古烏海市,風機和水泵是我廠最主要的耗電設備,加上這些設備都是長期連續(xù)運行和常常處于低負荷及變負荷運行狀態(tài),其節(jié)能潛力巨大。發(fā)電廠輔機電動機的經(jīng)濟運行,直接關系到廠用電率的高低。隨著電力行業(yè)改革的不斷深化,廠網(wǎng)分家、競價上網(wǎng)等政策的逐步實施,降低廠用電率,降低發(fā)電成本提高電價競爭力,已成為各發(fā)電廠努力追求的經(jīng)濟目標。

        烏斯太發(fā)電有限責任公司應用了多臺斬波內(nèi)饋調(diào)速系統(tǒng),經(jīng)過長時間的實踐運行,產(chǎn)品可靠性及性能得到檢驗,收到了顯著的節(jié)能效果和經(jīng)濟效益。

一、   斬波內(nèi)饋調(diào)速系統(tǒng)的原理及技術特點

    1)斬波內(nèi)饋調(diào)速系統(tǒng)的原理

        SAVER系列斬波內(nèi)饋調(diào)速系統(tǒng)是河北泰達節(jié)能設備科技有限公司在傳統(tǒng)串級調(diào)速理論基礎上,和當代先進電力電子技術、交流調(diào)速技術、微機控制技術而發(fā)展起來的最新成果。其獨有的以轉(zhuǎn)子控制定子、以低壓控制高壓、以部分轉(zhuǎn)差功率控制全部功率的技術,使其在眾多風機和水泵用高壓大中功率電動機的調(diào)速方案中獨樹一幟,具有其它調(diào)速方案不可替代的優(yōu)越性。斬波內(nèi)饋調(diào)速系統(tǒng)的結構框圖如下所示。

       SAVER系列斬波內(nèi)饋調(diào)速系統(tǒng)是通過在轉(zhuǎn)子回路串入等效電勢,改變其大小來改變電機轉(zhuǎn)速,并將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差功率回饋給電機電源的節(jié)能調(diào)速方法。內(nèi)反饋繞組及固定逆變角的逆變器構成固定的電勢源吸收轉(zhuǎn)差功率,IGBT斬波器由PWM信號控制,形成可變的轉(zhuǎn)子回路等效電勢。

2)SAVER系列斬波內(nèi)饋調(diào)速系統(tǒng)是由高壓開關柜、內(nèi)反饋調(diào)速電機、斬波內(nèi)饋調(diào)速裝置及遠方控制系統(tǒng)組成。斬波內(nèi)饋調(diào)速裝置由起動柜和變頻柜組成。

斬波內(nèi)饋調(diào)速裝置主要由以下幾個部分組成:

 

 

起動柜內(nèi)部說明

起動柜內(nèi)部主要包括起動裝置、整流器(ZP1-6)、控制、操作部分及顯示。

       起動裝置主要包括頻敏變阻器(PBR)、真空接觸器(KM1-3)。大型電動機,特別是繞線式電動機,在電機起動時會對電網(wǎng)造成較大的沖擊,產(chǎn)生一個較大的起動電流。為減少起動電流,使電機平穩(wěn)起動,在調(diào)速裝置中,加設了自動切換的起動裝置。在電機起動時, KM1閉合, KM2打開,電機轉(zhuǎn)子串入頻敏變阻器PBR。頻敏變阻器的電阻與流過的電流的頻率成正比關系,當電機起動時,電機轉(zhuǎn)速為零,轉(zhuǎn)子電流頻率最高,為工頻頻率,此時頻敏變阻器阻值也較高,從而限制了起動電流。隨著電機轉(zhuǎn)速的增加,轉(zhuǎn)子電流頻率逐漸減少,頻敏變阻器阻值也逐漸減小。當電機轉(zhuǎn)速達到設定值時,裝置自動將KM2閉合,切除頻敏變阻器,電機進入全速工作狀態(tài)或調(diào)速工作狀態(tài)(根據(jù)觸摸屏設定而定),完成起動過程。

整流器

整流單元為三相橋式整流,將轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)換為直流電流。

逆變器

       逆變部分為三相全橋有源逆變器,裝置工作于調(diào)速狀態(tài)時,將經(jīng)斬波控制后的轉(zhuǎn)差功率逆變至內(nèi)反饋繞組或逆變變壓器。逆變觸發(fā)角為最小的固定值,克服了移相觸發(fā)對觸發(fā)脈沖和換相要求嚴格、脈沖移動范圍大、抗干擾能力差、易顛覆、功率因數(shù)低等缺點。

控制、操作部分及顯示

       主要包括觸摸屏、普通按鈕、顯示儀表、可編程控制器、小型斷路器、電源、鑰匙開關及對外接線端子排。起動柜有兩種操作、顯示部分,別為觸摸屏和普通按鈕及顯示表計部分。兩種操作相互獨立。觸摸屏可進行邏輯切換、升降速、系統(tǒng)設置等操作(詳見第五章)。內(nèi)部普通按鈕可進行邏輯切換。顯示儀表可顯示一次電流、轉(zhuǎn)子電壓(直流),轉(zhuǎn)子電流(直流),轉(zhuǎn)速,反饋電壓,反饋電流。可編程控制器用來進行自動控制。小型斷路器分三相交流和直流兩部分,同時給電源供電。鑰匙開關控制柜內(nèi)所有控制電源,包括直流、交流電,在運行過程中嚴禁斷開。

變頻柜內(nèi)部說明

變頻柜內(nèi)主要包括斬波器、驅(qū)動板、及控制板組成。

        電路工作時,逆變器的逆變角恒處于最小βmin處不變,轉(zhuǎn)子回路附加電勢調(diào)節(jié)由斬波開關來完成。斬波開關以恒頻調(diào)寬方式工作,即工作頻率一定,而開關導通時間可調(diào)。這樣,通過調(diào)節(jié)斬波開關導通時間與斬波周期的比率(即占空比或PWM調(diào)制脈寬),來改變串入轉(zhuǎn)子回路的等效電勢的大小,從而改變轉(zhuǎn)子電流,來達到調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速的目的。

3)SAVER系列斬波內(nèi)饋調(diào)速系統(tǒng)的主要特點

Ø   平滑無級調(diào)速性能:在調(diào)速范圍內(nèi)實現(xiàn)平滑無級調(diào)速。

Ø   調(diào)速效率高:由于調(diào)速控制裝置僅控制電機的部分容量,所以其損耗更小,調(diào)速效率更高,節(jié)電效果更好。

Ø   良好的起動性能:采用頻敏變阻器起動方式,起動轉(zhuǎn)矩大,起動電流小,起動迅速,整個起動過程自動切換。

Ø   靈活方便的調(diào)速控制方式:可實現(xiàn)調(diào)速運行與全速運行的轉(zhuǎn)換,開環(huán)運行與閉環(huán)運行轉(zhuǎn)換(或手動運行與自動運行的轉(zhuǎn)換),就地控制與遠方控制的轉(zhuǎn)換。可方便實現(xiàn)與DCS 系統(tǒng)或其它計算機網(wǎng)絡連接。

Ø   充分的過載能力:電機的最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)不低于國家標準所規(guī)定的1.8倍。

Ø   理想的靜態(tài)精度:斬波內(nèi)饋調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)精度≥99.8%,完全滿足風機、水泵類負載的要求。

Ø   理想的動態(tài)精度:采用轉(zhuǎn)速與電流雙閉環(huán)控制,既保證了轉(zhuǎn)速的動態(tài)精度又能有效抑制過載電流。

Ø   完善的保護措施:除常規(guī)的過壓、過流等保護措施外,當系統(tǒng)故障時,系統(tǒng)的故障檢測裝置能將電機轉(zhuǎn)入用戶可選擇的全速運行或停車,同時提供文字或燈光報警。

Ø   主斬波回路采用可自關斷的大型功率器件IGBT系統(tǒng)更為簡單,可靠。

Ø   全部電力電子功率器件散熱均采用熱管散熱與強制風冷相結合技術,散熱效果更好,系統(tǒng)更可靠。

Ø   電子線路采用微機控制和鎖相環(huán)脈沖控制,自動化程度高、抗干擾能力強。

Ø   多重隔離和抗干擾設計,裝置具有很強的抗干擾能力。<

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