内反馈串级调速系统在包头第一热电厂的应用分析
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图2 其具有以下特点: 采用特制定子绕组带附加 绕组的内反馈绕线式异步电动机, 则定子铁心中的 反馈绕组和定子绕组构成并代替了逆变变压器, 将 转差功率通过反馈绕组及定子绕组吸收并回馈至电 网, 由于调节绕组的分布作用和短距作用, 有效的 抑制了谐波污染, 由于在调节绕组侧增设了内补偿 装置, 而大大提高了功率因数。 控制部分安装了 具有智能大功率 IGBT 模块, 采用 P WM 调节技术, 配合固定逆变角的晶闸管( SCR ) 有源逆变器, , 从 而有效提高了系统的功率因数并加强了 性能可靠 性, 使系统的速度调节性能和调速范围大为提高。 3 包头第一热电厂串级调速改造概况 包头第一热电厂根据设备节能改造要求, 综合
( 包头第一热电厂 , 内蒙古 包头 014010)
摘 要: 简要介绍了内反馈调速系统在包头第一热电厂的应用, 分析了其使用中出现的问题, 从而 为其他电厂在采用这一系统时日常运行维护及设备选型方面提供参考。
关键词: 内反馈串级调速; 电机; 节能分析; 改进 中图分类号: T M921. 53 文献标识码: A 文章编号: 1007—6921( 2012) 10—0105—02
的目Baidu Nhomakorabea。 2 内反馈串级调速基本原理
串级调速是一种经典的高效节能调速方案, 采 用绕线型异步电机转子串附加电势进行调速的调速 原理, 将绕线型异步电动机的转子能量经变流装置 变换后通过逆变变压器和高压操作柜回馈给电网, 其基本原理如图 1。
图1 高频斩波串级内反馈调速系统是在传统串级调 速理论基础上, 应用现代电机技术、电力电子技术和 计算机控制技术的先进成果而产生的新一代高效调 速技术。其系统构成如图 2 所示。
2012 年 5 月 第 10 期 总第 260 期
内 蒙 古科 技 与 经 济 Inner M o ngo lia Science T echnolo gy & Economy
M ay 2012 N o . 10 T o tal N o. 260
内反馈串级调速系统在包头第一热电厂的应用分析
吴 波, 黄林忠, 严 凤
包头第一热电厂地处包头市昆都仑区, 担负着 向包钢供电、供气, 向电 网供电及向市区供热的重 任, 随着企业的发展, 根据国家上大压小政策, 包头 第一热电厂在关停部分老机组的情况下, 先后进行 了 2×125M W 机组扩建工程、2×300MW 机组异地 扩建工程, 先后于 2005 年 7 月、2008 年 12 月完工投 产, 随着新机组的先后投入, 企业所接待供热面积也 不断扩大, 并为此在原有一个老厂供热站的先后兴 建了Ⅱ、Ⅲ供热站及 2×300M W 机组供热站。经过 几年建设, 目前包头第一热电厂负责的供热面积已 达到880 万m 2, 成为包头市冬季供热的重要支撑点, 因此, 冬季供热系统负荷就成为发电厂极为重要的 公用负荷, 按照我厂目前的配置, 各供热站根据冬季 运 行方式需要, 高压辅机配置Ⅰ供热站共有 3K V / 680K W 电机 5 台, Ⅱ供热站共有 3K V / 680K W 电机 4 台, Ⅲ 供热站共 有 6K V / 1400K W 电机 3 台, 2× 300MW 机组供热站共有 6K V / 1400K W 电机 5 台, 6K V / 185K W 电机 6 台, 各站还配有数量不等的低 压电机等设备, 因此, 冬季供热设备成为我厂耗能大 户。
收稿日期: 2012- 02- 27 作者简介: 吴波( 1976- ) , 内蒙古包头人, 工程师, 毕业于 华北电力大学, 从事电气检修管理工作。
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总第 260 期
消费比, 利用供热系统大修机会, 从 2003 年开始, 逐 步对老厂三个供热站及新厂供热站高压辅机进行节
能改造, 先后对 Ⅰ供热# 3 热网循环泵、Ⅱ供热# 2 热网循环泵、Ⅲ供热# 3 热网循环泵电机, 新厂供热 站# 5 热网循环泵电机 进行了串级内 反馈调速改 造, 其 中Ⅰ、Ⅱ 供热 采 用的 是 哈尔 滨 九州 电 气的 Speed Mas t er T M 内反馈调速装置, 配套电机为沈 阳电机厂生产 JRN T 1410- 4/ 680K W , 属第一代内 反馈调速装置, Ⅲ供热# 1 供热泵及 2×300M W 供 热站# 5 供热泵采用了保定华仿电控生产的高频斩 波 SEC 调 速 装 置, 配套 电 机 分别 为 兰 州电 机 厂 Y RCT 560 - 4/ 1400K W 和 湘 潭 电 机 厂 生 产 Y K SL 400- 4/ 1400K W 电机, 属第二代内反馈调速 装置, 两套装置对比, 具有以下不同点: SEC 系列 装置斩波回路采用可关断的大型功率器件IG BT , 提 高了调速系统的响应速度, 使系统更为简单、可靠, 进一步提高了电机运行的功率因数。 SEC 系列装 置 将 PW M 整流技术引入到内反馈串级调速系统 中, 不仅使系统调节绕组侧电流接近正弦波, 减少 网侧谐波含量, 甚至可以产生容性无功, 用于补偿 串级调速系统产生的感性无功, 从而提高整个系统 的功率因数, 增大调速效率。 SEC 高频斩波内反 馈系统采取全数字技术应用: 控制核心采用单片机 与快速可编程逻辑器件相结合技术, 需快速反应部 分, 由快速可编程逻辑器件完成; 操作、运算、人机界 面部分由单片机完成, 既保证了控制系统的快速反 应性, 又具友好的人机界面和灵活的可扩充性, 相比 Speed Mas ter T M 操作更简便、运行更直观。 4 设备节能分析
1 现场设备采用调速方式效益分析 对现场重要设备的分析研究表明, 调速运行是
改善风机和泵类负载的节能最有效的方式[ 1- 3] 。据
统计, 这类负载用电量的 30% ～40% 消耗在调节阀 门及电网压降上, 使用中存在运行效率低的缺点, 这 样就造成了电能的巨大浪费, 与经济运行标准还有 相当大的差距。如果采用电机调速来改变流量, 则消 耗在挡板阀门上的功率就可以节省下来, 每台约可 节能 20% 以上[ 2] 。根据现场实际分析表明, 我厂冬 季供热任务的供热循环水系统所使用的热网循环泵 所接带负荷随外部环境温度影响较大: 当地区气温 偏低时, 为提高供热温度, 需要增加供热循环泵的供 水压力, 增加流量; 反之, 当地区温度偏高时, 可降低 供热温度, 减小供热循环水泵供水压力, 减少流量。 为达到有效控制流量的这个目的, 现场采用控制循 环泵出口门开度的方法来实现, 能耗浪费严重, 因 此, 通过电机调速改造, 就能实现既降低了循环泵电 机的功率损耗, 又延长了机械侧相关设备使用寿命
( 包头第一热电厂 , 内蒙古 包头 014010)
摘 要: 简要介绍了内反馈调速系统在包头第一热电厂的应用, 分析了其使用中出现的问题, 从而 为其他电厂在采用这一系统时日常运行维护及设备选型方面提供参考。
关键词: 内反馈串级调速; 电机; 节能分析; 改进 中图分类号: T M921. 53 文献标识码: A 文章编号: 1007—6921( 2012) 10—0105—02
的目Baidu Nhomakorabea。 2 内反馈串级调速基本原理
串级调速是一种经典的高效节能调速方案, 采 用绕线型异步电机转子串附加电势进行调速的调速 原理, 将绕线型异步电动机的转子能量经变流装置 变换后通过逆变变压器和高压操作柜回馈给电网, 其基本原理如图 1。
图1 高频斩波串级内反馈调速系统是在传统串级调 速理论基础上, 应用现代电机技术、电力电子技术和 计算机控制技术的先进成果而产生的新一代高效调 速技术。其系统构成如图 2 所示。
2012 年 5 月 第 10 期 总第 260 期
内 蒙 古科 技 与 经 济 Inner M o ngo lia Science T echnolo gy & Economy
M ay 2012 N o . 10 T o tal N o. 260
内反馈串级调速系统在包头第一热电厂的应用分析
吴 波, 黄林忠, 严 凤
包头第一热电厂地处包头市昆都仑区, 担负着 向包钢供电、供气, 向电 网供电及向市区供热的重 任, 随着企业的发展, 根据国家上大压小政策, 包头 第一热电厂在关停部分老机组的情况下, 先后进行 了 2×125M W 机组扩建工程、2×300MW 机组异地 扩建工程, 先后于 2005 年 7 月、2008 年 12 月完工投 产, 随着新机组的先后投入, 企业所接待供热面积也 不断扩大, 并为此在原有一个老厂供热站的先后兴 建了Ⅱ、Ⅲ供热站及 2×300M W 机组供热站。经过 几年建设, 目前包头第一热电厂负责的供热面积已 达到880 万m 2, 成为包头市冬季供热的重要支撑点, 因此, 冬季供热系统负荷就成为发电厂极为重要的 公用负荷, 按照我厂目前的配置, 各供热站根据冬季 运 行方式需要, 高压辅机配置Ⅰ供热站共有 3K V / 680K W 电机 5 台, Ⅱ供热站共有 3K V / 680K W 电机 4 台, Ⅲ 供热站共 有 6K V / 1400K W 电机 3 台, 2× 300MW 机组供热站共有 6K V / 1400K W 电机 5 台, 6K V / 185K W 电机 6 台, 各站还配有数量不等的低 压电机等设备, 因此, 冬季供热设备成为我厂耗能大 户。
收稿日期: 2012- 02- 27 作者简介: 吴波( 1976- ) , 内蒙古包头人, 工程师, 毕业于 华北电力大学, 从事电气检修管理工作。
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总第 260 期
消费比, 利用供热系统大修机会, 从 2003 年开始, 逐 步对老厂三个供热站及新厂供热站高压辅机进行节
能改造, 先后对 Ⅰ供热# 3 热网循环泵、Ⅱ供热# 2 热网循环泵、Ⅲ供热# 3 热网循环泵电机, 新厂供热 站# 5 热网循环泵电机 进行了串级内 反馈调速改 造, 其 中Ⅰ、Ⅱ 供热 采 用的 是 哈尔 滨 九州 电 气的 Speed Mas t er T M 内反馈调速装置, 配套电机为沈 阳电机厂生产 JRN T 1410- 4/ 680K W , 属第一代内 反馈调速装置, Ⅲ供热# 1 供热泵及 2×300M W 供 热站# 5 供热泵采用了保定华仿电控生产的高频斩 波 SEC 调 速 装 置, 配套 电 机 分别 为 兰 州电 机 厂 Y RCT 560 - 4/ 1400K W 和 湘 潭 电 机 厂 生 产 Y K SL 400- 4/ 1400K W 电机, 属第二代内反馈调速 装置, 两套装置对比, 具有以下不同点: SEC 系列 装置斩波回路采用可关断的大型功率器件IG BT , 提 高了调速系统的响应速度, 使系统更为简单、可靠, 进一步提高了电机运行的功率因数。 SEC 系列装 置 将 PW M 整流技术引入到内反馈串级调速系统 中, 不仅使系统调节绕组侧电流接近正弦波, 减少 网侧谐波含量, 甚至可以产生容性无功, 用于补偿 串级调速系统产生的感性无功, 从而提高整个系统 的功率因数, 增大调速效率。 SEC 高频斩波内反 馈系统采取全数字技术应用: 控制核心采用单片机 与快速可编程逻辑器件相结合技术, 需快速反应部 分, 由快速可编程逻辑器件完成; 操作、运算、人机界 面部分由单片机完成, 既保证了控制系统的快速反 应性, 又具友好的人机界面和灵活的可扩充性, 相比 Speed Mas ter T M 操作更简便、运行更直观。 4 设备节能分析
1 现场设备采用调速方式效益分析 对现场重要设备的分析研究表明, 调速运行是
改善风机和泵类负载的节能最有效的方式[ 1- 3] 。据
统计, 这类负载用电量的 30% ～40% 消耗在调节阀 门及电网压降上, 使用中存在运行效率低的缺点, 这 样就造成了电能的巨大浪费, 与经济运行标准还有 相当大的差距。如果采用电机调速来改变流量, 则消 耗在挡板阀门上的功率就可以节省下来, 每台约可 节能 20% 以上[ 2] 。根据现场实际分析表明, 我厂冬 季供热任务的供热循环水系统所使用的热网循环泵 所接带负荷随外部环境温度影响较大: 当地区气温 偏低时, 为提高供热温度, 需要增加供热循环泵的供 水压力, 增加流量; 反之, 当地区温度偏高时, 可降低 供热温度, 减小供热循环水泵供水压力, 减少流量。 为达到有效控制流量的这个目的, 现场采用控制循 环泵出口门开度的方法来实现, 能耗浪费严重, 因 此, 通过电机调速改造, 就能实现既降低了循环泵电 机的功率损耗, 又延长了机械侧相关设备使用寿命