煤氣發(fā)電廠鍋爐風(fēng)機(jī)調(diào)速節(jié)能探討
節(jié)能降耗資源綜合利用是企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ),也是企業(yè)增加利潤推行清潔生產(chǎn)的主要途徑。鋼鐵企業(yè)利用剩余煤氣實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn),就是保護(hù)環(huán)境節(jié)約能源的有效方法。
但是,在實(shí)現(xiàn)了熱電聯(lián)產(chǎn)的發(fā)電廠內(nèi),仍然存在著個(gè)節(jié)能運(yùn)行的問,鍋爐鼓引風(fēng)機(jī)調(diào)速方案的確定,就是其中較為典型的實(shí)例。本文試通過鍋爐風(fēng)機(jī)調(diào)速節(jié)能的探討,提出筆者的看法,以期達(dá)到拋磚引玉的目的。
1發(fā)電廠鍋爐風(fēng)機(jī)調(diào)速節(jié)能運(yùn)行的必要性煤氣發(fā)電廠中鍋爐風(fēng)機(jī)是主要的輔機(jī)設(shè)備,拖動風(fēng)機(jī)運(yùn)行的電動機(jī)具有高壓大功率的特點(diǎn),其電能消耗在廠用電指標(biāo)中所占比重很大,若能降低風(fēng)機(jī)電機(jī)的電能消耗對降低廠用電指標(biāo)提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。
鋼鐵企業(yè)中,由于原燃料的變化及工藝制度維護(hù)管理的需要,用于發(fā)電廠的煤氣量是經(jīng)常波動爐風(fēng)機(jī)的負(fù)荷發(fā)生變化。過去調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)負(fù)荷的辦法以采用擋風(fēng)板節(jié)流調(diào)節(jié)為多,使大量的電能白白浪費(fèi)在增大的局部阻力上。
另外,由于從發(fā)電機(jī)組的額定發(fā)電負(fù)荷到汽輪機(jī)的輸出功率鍋爐的蒸汽量風(fēng)機(jī)的風(fēng)量拖動風(fēng)機(jī)的電動機(jī)的額定功率,每步都存在設(shè)計(jì)裕量,因此即使有足夠的煤氣量使發(fā)電機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行,也需要適當(dāng)調(diào)節(jié)擋風(fēng)板以滿足鍋爐對風(fēng)量的要求。
由此可煤氣發(fā)電廠的鍋爐風(fēng)機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)都需要調(diào)節(jié)風(fēng)量,這就有必要選用合適的電動機(jī)調(diào)速方式,使風(fēng)機(jī)節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
2選擇鍋爐風(fēng)機(jī)調(diào)速經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的原則選用鍋爐風(fēng)機(jī)的調(diào)速方式應(yīng)從安全性經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性3方面綜合考慮。
2.1安全性鍋爐風(fēng)機(jī)是發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行的個(gè)重要環(huán)節(jié)。選擇鍋爐風(fēng)機(jī)調(diào)速方式必須以安全性為前提,而調(diào)速產(chǎn)品的安全性包括主動安全性和被動安全性。
主動安全性是指如何采用先進(jìn)合理的技術(shù)方案優(yōu)質(zhì)的元器件和先進(jìn)合理的生產(chǎn)工藝來保證調(diào)速產(chǎn)品本身的運(yùn)行安全性。
被動安全性是指當(dāng)調(diào)速產(chǎn)品運(yùn)行的環(huán)境發(fā)生故障時(shí),必須有預(yù)備措施保證鍋爐和發(fā)電機(jī)組運(yùn)行而不發(fā)生停機(jī)事故。環(huán)境故障主要包括以下幾個(gè)方面調(diào)速控制裝置的控制電源發(fā)生故障;電動機(jī)所使用的高壓電源故障,系統(tǒng)實(shí)施了高壓電源自動切換的緊急措施;003系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制信號發(fā)生階躍變化;調(diào)速控制裝置自身故障。當(dāng)發(fā)生這些故障時(shí),調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)具備將電動機(jī)轉(zhuǎn)入全速運(yùn)行的功能,而不允許將電動機(jī)停車,并且當(dāng)從調(diào)速運(yùn)行轉(zhuǎn)入全速運(yùn)行中應(yīng)該具備滿足系統(tǒng)要求的時(shí)間間隔。
2.2經(jīng)濟(jì)性調(diào)速產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性包括兩個(gè)方面節(jié)電效果電動機(jī)的調(diào)速方式分為高效調(diào)速方式和耗能型調(diào)速方式,采用現(xiàn)代電力電子技術(shù)的高壓變頻調(diào)速和內(nèi)反饋串級調(diào)速等都屬于高效調(diào)速方式,而液力耦合器調(diào)速電磁調(diào)速等屬于耗能型調(diào)速方式,在常規(guī)的負(fù)荷變化范圍內(nèi),般高效調(diào)速方式與耗能型調(diào)速方式的節(jié)電效果相差50左右。
設(shè)備造價(jià)在滿足風(fēng)機(jī)調(diào)速性能要求的前提下,應(yīng)選擇設(shè)備造價(jià)相對低廉的調(diào)速方式,以降低設(shè)備投資回收期。
2.3技術(shù)性技術(shù)性是指調(diào)速方式是否采用了先進(jìn)的技術(shù),技術(shù)性與安全性和經(jīng)濟(jì)性又是相關(guān)的,只有采用了先進(jìn)技術(shù),才能保證調(diào)速產(chǎn)品的安全性和節(jié)電效果。
3內(nèi)反饋串級調(diào)速的系統(tǒng)構(gòu)成及調(diào)速原理內(nèi)反饋串級調(diào)速系統(tǒng)由內(nèi)反饋串級調(diào)速電機(jī)和與之配套使用的控制裝置組成。
內(nèi)反饋串級調(diào)速電機(jī)是在國家標(biāo)準(zhǔn)系列繞線型感應(yīng)電動機(jī)的定子上增設(shè)了套繞向和節(jié)距與定子繞組相同的相對稱繞組,稱為調(diào)節(jié)繞組,而將原來的定子繞組稱為主繞組,為保證合理的磁負(fù)荷,適當(dāng)加長電機(jī)定轉(zhuǎn)子鐵芯,以保證有效的鐵面積不變。因此其相同規(guī)格具有相同或相近的安裝尺寸,結(jié)構(gòu)相似。
內(nèi)反饋串級調(diào)速屬繞線型感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子串附加電勢進(jìn)行調(diào)速的理論范疇,該附加電勢就是由調(diào)節(jié)繞組從主繞組感應(yīng)過來的電勢所提供的,通過變流系統(tǒng)將該電勢串入電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組,改變其串入電勢的大小即可實(shí)現(xiàn)調(diào)速。內(nèi)反饋串級調(diào)速系統(tǒng)如由電力電子技術(shù)理論可知,經(jīng)全橋整流后的直流電壓為其中5為轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢,20為轉(zhuǎn)子開路電勢為轉(zhuǎn)差率。
經(jīng)全橋逆變器有源逆變前的直流電壓為其中3為調(diào)節(jié)繞組的線電壓小為逆變角。
這樣,改變逆變角即可改變串入電勢的大小。并進(jìn)步推得3和2,只與電網(wǎng)電壓和制造參數(shù)有關(guān),對于已制成的內(nèi)反饋串級調(diào)速電動機(jī)而言,當(dāng)電網(wǎng)電壓恒定時(shí)3和2,為常數(shù),由此可,通過改變逆變角3即可改變轉(zhuǎn)差率3實(shí)現(xiàn)調(diào)速。
同時(shí),調(diào)節(jié)繞組吸收轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差功率,并通過與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場相互作用而產(chǎn)生正向的拖動轉(zhuǎn)矩,這就使電機(jī)從電網(wǎng)吸收的有功功率減少,主繞組的有功電流隨轉(zhuǎn)速正比變化,達(dá)到調(diào)速節(jié)能的目的。
內(nèi)反饋串級調(diào)速系統(tǒng)裝有內(nèi)補(bǔ)償裝置,它在調(diào)速電機(jī)調(diào)節(jié)繞組側(cè)進(jìn)行補(bǔ)償,抵消變流系統(tǒng)產(chǎn)生的無功分量,直接改善電機(jī)的功率因數(shù),并具有濾除諧波的功能。
4高壓內(nèi)反饋串級調(diào)速與其他調(diào)速方式的鍋爐的鼓引風(fēng)機(jī)要用相匹配的電動機(jī)帶動,但電動機(jī)各種調(diào)速方式的調(diào)速效率是不同的。根據(jù)調(diào)速效率的高低可將電動機(jī)調(diào)速分為高效調(diào)速方級調(diào)速高壓變頻調(diào)速傳統(tǒng)串級調(diào)速和變極調(diào)速;低效調(diào)速方式包括液力耦合器調(diào)速電磁調(diào)速液態(tài)電阻調(diào)速等。根據(jù)有級調(diào)速和無級調(diào)速來分變極調(diào)速為有級調(diào)速,內(nèi)反饋串級調(diào)速高壓變頻調(diào)速傳統(tǒng)串級調(diào)速液力耦合器調(diào)速電磁調(diào)速液態(tài)電阻調(diào)速均為無級調(diào)速?,F(xiàn)就內(nèi)反饋串級調(diào)速與高壓變頻調(diào)速傳統(tǒng)串級調(diào)速液力耦合器調(diào)速3種常用的調(diào)速方法比較如下。
4.1與高壓變頻調(diào)速的比較高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)簡2,內(nèi)反饋串級調(diào)速系統(tǒng)簡3.
高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)由臺高壓鼠籠型電動機(jī)臺隔離變壓器和臺變頻器組成。通過電力半導(dǎo)體器件改變高壓電動機(jī)定子繞組所接電源的頻率來實(shí)現(xiàn)調(diào)速。適用所有恒轉(zhuǎn)矩和遞減轉(zhuǎn)矩負(fù)載。
高壓變頻調(diào)速必須有干式隔離變壓器,此干式變壓器除增加系統(tǒng)成本外,也給系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來隱患,在實(shí)踐中有燒毀干式隔離變壓器的報(bào)道;內(nèi)反饋串級調(diào)速沒有隔離變壓器。
高壓變頻調(diào)速器接于高壓電源與電機(jī)定子繞組之間,控制的最大容量為電機(jī)的額定容量,而且必須處理耐壓問。因此高壓變頻調(diào)速器的造價(jià)很高,體積龐大,維護(hù)較困難;而內(nèi)反饋串級調(diào)速控制裝置接于電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組和調(diào)節(jié)繞組之間,耐壓問容易處理,且控制的容量為從轉(zhuǎn)子繞組取出的容量而不是電機(jī)的額定容量,對于風(fēng)機(jī)類負(fù)載,此容量最大僅為電機(jī)額定容量的半。故對于控制相同容量的電機(jī)來說,內(nèi)反饋串級調(diào)速控制裝置的容量僅為高壓變頻器容量的半,因而內(nèi)反饋串級調(diào)速控制裝置的造價(jià)較低,體積較小,便于維護(hù)。
3在變頻器故障時(shí),若要使電動機(jī)轉(zhuǎn)入全速運(yùn)行工頻下運(yùn)行,還需增加旁路裝置,這不僅需要增加投資,而且切換時(shí)間較長;而在內(nèi)反饋串級調(diào)速控制裝置故障時(shí),其調(diào)速系統(tǒng)可做到將電動機(jī)自動轉(zhuǎn)入全速運(yùn)行工頻下運(yùn)行。
內(nèi)反饋串級調(diào)速控制裝置與高壓變頻器主要由電力半導(dǎo)體器件構(gòu)成,裝置本身的效率相當(dāng)約9798,但由于在控制相同容量的高壓電機(jī)時(shí),內(nèi)反饋串級調(diào)速控制裝置所控制的容量僅為高壓變頻器所控制容量的半,因而其能量損耗僅為高壓變頻器的半,調(diào)速效率比高壓變頻器的調(diào)速效率要高。5,若考慮到隔離變壓器的損耗,高壓變頻調(diào)速的效率還會低些。
內(nèi)反饋串級調(diào)速與高壓變頻調(diào)速均具有平滑無級調(diào)速性能,但高壓變頻器調(diào)速范圍更大調(diào)速精度更高用于乳制生產(chǎn)線極為合適。然而對于風(fēng)機(jī)類負(fù)載,負(fù)載本身特性決定其調(diào)速范圍不需太大50100的調(diào)速范圍足夠,對調(diào)速精度要求不高。另外煤氣鍋爐的保安負(fù)荷般在額定出力的50左右,因此,對于風(fēng)機(jī)調(diào)速,高壓變頻調(diào)速的調(diào)速性能顯得過剩。
器啟動方式,具有啟動轉(zhuǎn)矩大,啟動電流小的特點(diǎn),對于轉(zhuǎn)動慣量較大的風(fēng)機(jī)負(fù)載能很快啟動;而高壓變頻調(diào)速具有軟啟動特性,啟動電流可以從零開始,但這是以犧牲啟動轉(zhuǎn)矩為代價(jià)的,對于轉(zhuǎn)動慣量較大的風(fēng)機(jī)負(fù)載,啟動時(shí)間較長。
因此,內(nèi)反饋串級調(diào)速與高壓變頻調(diào)速相比具有造價(jià)低體積小效率相對較高的優(yōu)點(diǎn)和調(diào)速范圍不大調(diào)速精度不高的缺點(diǎn)。對于風(fēng)機(jī)來說,高壓變頻調(diào)速的性能沒有得到充分的利用,也不是很經(jīng)濟(jì)。
4.2與傳統(tǒng)的串級調(diào)速比較傳統(tǒng)的串級調(diào)速是將普通的繞線型感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)差功率從電機(jī)轉(zhuǎn)子引出,并通過變流系統(tǒng)的變換后,再經(jīng)逆變變壓器和高壓操作柜送回電網(wǎng),4.由于逆變變壓器是集中繞組,對諧波的抑制能力不如內(nèi)反饋串級調(diào)速電機(jī)的調(diào)節(jié)繞組其短距和分布作用對空間諧波有很強(qiáng)的抑制能力,因此其諧波污染大;由于沒有內(nèi)補(bǔ)償系統(tǒng),功率因數(shù)低,逆變變壓器的容量約為電機(jī)額定容量的半,且體積大,成本高。與內(nèi)反饋串級調(diào)速相比,內(nèi)反饋串級調(diào)速的調(diào)速性能更好,而且取消了逆變變壓器及其附屬設(shè)備的設(shè)備費(fèi)用和設(shè)備占地,使整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更簡單更緊湊,具有更高的效率和更好的安全性。
4.3與液力偶合器調(diào)速比較液力偶合器調(diào)速屬耗能型調(diào)速方式,有如下缺點(diǎn)在調(diào)速過程中有滑差損耗,該損耗最大可達(dá)電機(jī)額定功率的14.8;軸向長度較大,必須改變電機(jī)基礎(chǔ);故障時(shí)不能轉(zhuǎn)換到全速運(yùn)行。盡管該調(diào)速方綜上所述,內(nèi)反饋串級調(diào)速的50100調(diào)速范圍完全能夠滿足風(fēng)機(jī)的調(diào)速節(jié)能運(yùn)行,屬高效調(diào)速方式,而且設(shè)備造價(jià)較低。實(shí)踐明,般13年即可通過節(jié)電效益回收全部設(shè)備投資,是符合我國國情的拖動大中型風(fēng)機(jī)調(diào)速節(jié)能運(yùn)行的較為理想5工程實(shí)例某鋼鐵廠自備電站有臺利用高爐煤氣發(fā)電75100,其發(fā)電量也隨之變化,原來采用擋風(fēng)板來調(diào)節(jié)風(fēng)量,造成大量電能浪費(fèi)。2001年月對該發(fā)電機(jī)組鍋爐送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)采用了內(nèi)反饋串級調(diào)速產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)速節(jié)能改造,并成功實(shí)現(xiàn)了與,3系統(tǒng)的接口,于同年12月投入運(yùn)行。改造前后的年度電耗統(tǒng)計(jì)1.
引風(fēng)機(jī)耗電量送風(fēng)機(jī)耗電量鍋爐年耗電量單耗改造前改造后節(jié)電率由1可以看出,改造后節(jié)電效果明顯,經(jīng)濟(jì)效益顯著。
設(shè)備經(jīng)過近兩年運(yùn)行考驗(yàn),運(yùn)行安全穩(wěn)定,維護(hù)方便。
6結(jié)論高壓內(nèi)反饋串級調(diào)速是種高效率的調(diào)速方95+100,具有優(yōu)良的性能價(jià)格比,技術(shù)先進(jìn),經(jīng)濟(jì)適用,安全可靠,節(jié)電效果顯著,適合于電廠鍋爐風(fēng)機(jī)調(diào)速節(jié)能運(yùn)行。
王勵(lì)濤。內(nèi)反饋串級調(diào)速技術(shù)在電廠的應(yīng)用刀。中國電力,王勵(lì)濤。高壓內(nèi)反饋串級調(diào)速在風(fēng)機(jī)水泵調(diào)速節(jié)能運(yùn)行中上接第10頁屬度用空格分開。如果隸屬度為零,則在隸屬度字段中不涉及,計(jì)算時(shí)自動視為零,以減小建庫工作量。
5小結(jié)機(jī)器聯(lián)想技術(shù)與般數(shù)據(jù)庫技術(shù)相比,有較高因此非常適用于計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械功能原理設(shè)計(jì)系統(tǒng)。本文提出的機(jī)器聯(lián)想方法,已成功應(yīng)用于中南林學(xué)院青年教師科研基金項(xiàng)目計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械功能原理設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究中,證明是可行的。
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