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應(yīng)用設(shè)計(jì)

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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(zé)任公司凝結(jié)水泵的應(yīng)用

斬波內(nèi)饋調(diào)速系統(tǒng)在烏斯太發(fā)電有限責(zé)任公司凝結(jié)水泵的應(yīng)用

 

 

摘要:斬波內(nèi)饋調(diào)速系統(tǒng)是應(yīng)用于高壓大容量異步電動(dòng)機(jī)節(jié)能調(diào)速領(lǐng)域的一種比較先進(jìn)的調(diào)速系統(tǒng)。本文介紹了凝結(jié)水泵應(yīng)用斬波內(nèi)饋調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。

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

前言:風(fēng)機(jī)和水泵在國民經(jīng)濟(jì)各部門中應(yīng)用的數(shù)量眾多,分布面極廣,耗電量巨大。據(jù)有關(guān)部門的統(tǒng)計(jì),全國風(fēng)機(jī)、水泵電動(dòng)機(jī)裝機(jī)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(fēng)機(jī)和水泵運(yùn)行中還有很大的節(jié)能潛力,其潛力挖掘的焦點(diǎn)是提高風(fēng)機(jī)和水泵的運(yùn)行效率。據(jù)估計(jì),提高風(fēng)機(jī)和水泵系統(tǒng)運(yùn)行效率的節(jié)能潛力可達(dá)(300~500)億kW·h/年,相當(dāng)于6~10個(gè)裝機(jī)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(zé)任公司位于內(nèi)蒙古烏海市,風(fēng)機(jī)和水泵是我廠最主要的耗電設(shè)備,加上這些設(shè)備都是長期連續(xù)運(yùn)行和常常處于低負(fù)荷及變負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài),其節(jié)能潛力巨大。發(fā)電廠輔機(jī)電動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,直接關(guān)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(jià)上網(wǎng)等政策的逐步實(shí)施,降低廠用電率,降低發(fā)電成本提高電價(jià)競爭力,已成為各發(fā)電廠努力追求的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)。

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

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

    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(dá)節(jié)能設(shè)備科技有限公司在傳統(tǒng)串級調(diào)速理論基礎(chǔ)上,和當(dāng)代先進(jìn)電力電子技術(shù)、交流調(diào)速技術(shù)、微機(jī)控制技術(shù)而發(fā)展起來的最新成果。其獨(dú)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(shù),使其在眾多風(fēng)機(jī)和水泵用高壓大中功率電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方案中獨(dú)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(jié)構(gòu)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(jī)轉(zhuǎn)速,并將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差功率回饋給電機(jī)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(gòu)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(guān)柜、內(nèi)反饋調(diào)速電機(jī)、斬波內(nèi)饋調(diào)速裝置及遠(yuǎn)方控制系統(tǒng)組成。斬波內(nèi)饋調(diào)速裝置由起動(dòng)柜和變頻柜組成。

斬波內(nèi)饋調(diào)速裝置主要由以下幾個(gè)部分組成:

 

 

起動(dòng)柜內(nèi)部說明

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

       起動(dòng)裝置主要包括頻敏變阻器(PBR)、真空接觸器(KM1-3)。大型電動(dòng)機(jī),特別是繞線式電動(dòng)機(jī),在電機(jī)起動(dòng)時(shí)會(huì)對電網(wǎng)造成較大的沖擊,產(chǎn)生一個(gè)較大的起動(dòng)電流。為減少起動(dòng)電流,使電機(jī)平穩(wěn)起動(dòng),在調(diào)速裝置中,加設(shè)了自動(dòng)切換的起動(dòng)裝置。在電機(jī)起動(dòng)時(shí), KM1閉合, KM2打開,電機(jī)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(guān)系,當(dāng)電機(jī)起動(dòng)時(shí),電機(jī)轉(zhuǎn)速為零,轉(zhuǎn)子電流頻率最高,為工頻頻率,此時(shí)頻敏變阻器阻值也較高,從而限制了起動(dòng)電流。隨著電機(jī)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(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定值時(shí),裝置自動(dòng)將KM2閉合,切除頻敏變阻器,電機(jī)進(jìn)入全速工作狀態(tài)或調(diào)速工作狀態(tài)(根據(jù)觸摸屏設(shè)定而定),完成起動(dòng)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(shí),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(yán)格、脈沖移動(dòng)范圍大、抗干擾能力差、易顛覆、功率因數(shù)低等缺點(diǎn)。

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(guān)及對外接線端子排。起動(dòng)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(jì)部分。兩種操作相互獨(dú)立。觸摸屏可進(jìn)行邏輯切換、升降速、系統(tǒng)設(shè)置等操作(詳見第五章)。內(nèi)部普通按鈕可進(jìn)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(jìn)行自動(dòng)控制。小型斷路器分三相交流和直流兩部分,同時(shí)給電源供電。鑰匙開關(guān)控制柜內(nèi)所有控制電源,包括直流、交流電,在運(yùn)行過程中嚴(yán)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(dòng)板、及控制板組成。

        電路工作時(shí),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(guān)來完成。斬波開關(guān)以恒頻調(diào)寬方式工作,即工作頻率一定,而開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間可調(diào)。這樣,通過調(diào)節(jié)斬波開關(guān)導(dǎo)通時(shí)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(dá)到調(diào)節(jié)電機(jī)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(diǎn)

Ø   平滑無級調(diào)速性能:在調(diào)速范圍內(nèi)實(shí)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(jī)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(dòng)性能:采用頻敏變阻器起動(dòng)方式,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,起動(dòng)電流小,起動(dòng)迅速,整個(gè)起動(dòng)過程自動(dòng)切換。

Ø   靈活方便的調(diào)速控制方式:可實(shí)現(xiàn)調(diào)速運(yùn)行與全速運(yùn)行的轉(zhuǎn)換,開環(huán)運(yùn)行與閉環(huán)運(yùn)行轉(zhuǎn)換(或手動(dòng)運(yùn)行與自動(dòng)運(yùn)行的轉(zhuǎn)換),就地控制與遠(yuǎn)方控制的轉(zhuǎn)換??煞奖銓?shí)現(xiàn)與DCS 系統(tǒng)或其它計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接。

Ø   充分的過載能力:電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)不低于國家標(biāo)準(zhǔn)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(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載的要求。

Ø   理想的動(dòng)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(dòng)態(tài)精度又能有效抑制過載電流。

Ø   完善的保護(hù)措施:除常規(guī)的過壓、過流等保護(hù)措施外,當(dāng)系統(tǒng)故障時(shí),系統(tǒng)的故障檢測裝置能將電機(jī)轉(zhuǎn)入用戶可選擇的全速運(yùn)行或停車,同時(shí)提供文字或燈光報(bào)警。

Ø   主斬波回路采用可自關(guān)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(qiáng)制風(fēng)冷相結(jié)合技術(shù),散熱效果更好,系統(tǒng)更可靠。

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

Ø   多重隔離和抗干擾設(shè)計(jì),裝置具有很強(qiáng)的抗干擾能力。<

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