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AS800高壓變頻器電力行業(yè)應(yīng)用案例

應(yīng)用領(lǐng)域：

電力行業(yè)

關(guān)鍵詞：

變頻器應(yīng)用案例,變頻器解決方案

相關(guān)產(chǎn)品：

AS800

上海老港再生能源利用中心日焚燒處理城市生活垃圾3000噸，配套先進(jìn)的煙氣處理系統(tǒng)以及發(fā)電設(shè)備，是亞洲最大的生活垃圾處理設(shè)施之一，也是環(huán)保要求最高的設(shè)施之一。工程于2010年8月開(kāi)工建設(shè)，2013年5月建成并投入試運(yùn)行。項(xiàng)目投產(chǎn)后，在年處理生活垃圾100萬(wàn)噸的同時(shí)，年發(fā)電量能達(dá)到約2.5億度，年上網(wǎng)電量約2億度。垃圾焚燒后的爐渣將進(jìn)行綜合再利用，如填埋場(chǎng)覆蓋材料、制磚、鋪路基等。

該項(xiàng)目使用新時(shí)達(dá)AS800系列高壓變頻器13臺(tái)，其中一次風(fēng)機(jī)4臺(tái)、給水泵6臺(tái)、循環(huán)水泵3臺(tái)。本文以該項(xiàng)目為例，介紹AS800高壓變頻器在電力行業(yè)風(fēng)機(jī)、水泵上的運(yùn)用特點(diǎn)，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的工藝、變頻器技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用效果進(jìn)行說(shuō)明。

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工藝介紹

循環(huán)水泵工藝

在循環(huán)水泵系統(tǒng)中，循環(huán)水泵實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用，凝汽器出口的熱水進(jìn)入冷卻塔，循環(huán)水的熱量傳遞給大氣溫度降低后，再經(jīng)循環(huán)水泵提升有壓力后進(jìn)入凝汽器進(jìn)行冷卻低壓缸排汽，由于系統(tǒng)水位基本穩(wěn)定，故循環(huán)水泵的揚(yáng)程也基本穩(wěn)定，也就是說(shuō)循環(huán)水泵水量的大小決定了循環(huán)水泵的耗電量。

由于機(jī)組負(fù)荷及外部環(huán)境變化，真空在不斷變化，因此需要及時(shí)調(diào)整循環(huán)水量，保證機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。在冬季正常運(yùn)行時(shí)，1臺(tái)循環(huán)水泵低速運(yùn)行足已滿(mǎn)足機(jī)組的冷卻需要；然而在溫差變化大的季節(jié)、以及負(fù)荷變化大的情況下，循環(huán)水泵雖然高、低雙速調(diào)節(jié)方式，但不能保證機(jī)組在經(jīng)濟(jì)的方式下運(yùn)行，致使工廠用電率高，發(fā)電成本高，因此有必要對(duì)水泵進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)。

利用高壓變頻器根據(jù)實(shí)際需要對(duì)循環(huán)水泵電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，進(jìn)而調(diào)節(jié)水泵冷卻水量的大小，即可以降低電動(dòng)機(jī)的功率，又能達(dá)到最有利真空控制的目的，從而既保證和改善發(fā)電機(jī)組運(yùn)行工況，又可達(dá)到節(jié)能降耗的效果。

為了降低工廠用電率，減少發(fā)電成本，上海老港再生能源利用中心決定對(duì)電廠1臺(tái)循環(huán)水泵加裝新時(shí)達(dá)AS800系列高壓變頻器，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)高效的運(yùn)行方式。

垃圾發(fā)電廠鍋爐工藝

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圖1 垃圾發(fā)電廠鍋爐工藝流程

垃圾發(fā)電廠鍋爐工藝流程見(jiàn)圖1。垃圾發(fā)電廠鍋爐系統(tǒng)包括一次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，一次風(fēng)機(jī)系統(tǒng)主要將垃圾儲(chǔ)坑里面的可燃燒氣體抽到垃圾焚燒爐，燃燒產(chǎn)生熱量供給鍋爐，產(chǎn)生蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電，同時(shí)防止氣體外泄（氣體含毒），在應(yīng)用中屬于重要設(shè)備，必須保證其運(yùn)行的可靠性。引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)是將發(fā)電過(guò)程中給爐膛形成負(fù)壓將廢氣吸走，對(duì)整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的影響也比較重要，引風(fēng)機(jī)的停機(jī)可能導(dǎo)致鍋爐滅火。

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現(xiàn)場(chǎng)AS800高壓變頻器

變頻器系統(tǒng)配置

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)負(fù)載的工況需求, 考慮到變頻器退出運(yùn)行后不影響生產(chǎn)，確保系統(tǒng)正常工作，系統(tǒng)需配置工頻旁路，當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，將電機(jī)投切到工頻下運(yùn)行。一拖一自動(dòng)旁路方案適用于要求操作方便，或者變頻器變頻運(yùn)行時(shí)故障后可以自動(dòng)切換到工頻的一拖一工況。

為了變頻器退出運(yùn)行后不影響生產(chǎn)，確保系統(tǒng)正常工作，系統(tǒng)需配置工頻旁路，當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，將電機(jī)投切到工頻下運(yùn)行。圖2中的3個(gè)接觸器安裝在旁路柜中，為了確保不向變頻器輸出端反送電，KM2與KM3實(shí)現(xiàn)自然機(jī)械互鎖。當(dāng) KM1、KM2閉合， KM3斷開(kāi)時(shí)，電機(jī)運(yùn)行在變頻狀態(tài)；當(dāng)KM1、KM2斷開(kāi)，KM3閉合時(shí)，電機(jī)工頻運(yùn)行。

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圖2 變頻系統(tǒng)一次回路

AS800高壓變頻器技術(shù)特點(diǎn)

機(jī)械的理想動(dòng)力：輸出電流中含有的高次諧波成分極其微小，由此產(chǎn)生的脈動(dòng)力矩對(duì)軸系統(tǒng)的影響力可以忽略不計(jì)，減少了電機(jī)的震動(dòng)。

多種曲線(xiàn)選擇功能：由于密煉機(jī)機(jī)械是多級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，不同的機(jī)械會(huì)有不同特性，提供多種曲線(xiàn)算法以適應(yīng)不同的機(jī)械工藝要求。

高壓變頻必須滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)水泵負(fù)載要求，以及動(dòng)態(tài)響應(yīng)快速制動(dòng)運(yùn)行的需要。

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圖3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)輸出電流波形圖

以變頻器調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)整水量，使電機(jī)輸出的功率與水量需求基本上成正比關(guān)系，始終使電機(jī)高效率工作，以達(dá)到明顯的節(jié)電效果。

系統(tǒng)具有自動(dòng)控制旁路柜，可為配置爐前操作臺(tái)提供足夠的接點(diǎn)。

系統(tǒng)具有變頻和工頻2套控制回路，具有單模塊旁路功能，增加變頻器冗余能力。

使電機(jī)起動(dòng)、加載時(shí)的電流平緩上升，沒(méi)有任何沖擊；可使電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟停，避免反生電流造成的危害，有利于延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

通過(guò)移相整流變壓器極大地抑制了網(wǎng)側(cè)輸入諧波電流，通過(guò)多級(jí)H橋功率單元級(jí)聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)電壓疊加，得到幾近完美的高壓正弦波輸出，可直接驅(qū)動(dòng)高壓電動(dòng)機(jī)，無(wú)需加裝任何濾波器。

由于電機(jī)在高效率狀態(tài)下運(yùn)行，功率因數(shù)較高，降低了無(wú)功損耗，節(jié)約了大量電能。

應(yīng)用效果分析

節(jié)約能源。變頻器控制的風(fēng)機(jī)水泵與傳統(tǒng)控制的風(fēng)機(jī)水泵比較，節(jié)約能源是最有實(shí)際意義的，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)原料量需求情況調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)水泵的轉(zhuǎn)速是經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行狀態(tài)。

運(yùn)行成本降低。傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)水泵的運(yùn)行成本由三項(xiàng)組成：采購(gòu)成本、維護(hù)成本、能源成本。其中能源成本大約占風(fēng)機(jī)水泵運(yùn)行成本的60%。通過(guò)能源成本的降低，再加上變頻起動(dòng)后對(duì)設(shè)備的沖擊減少，維護(hù)和維修量也跟隨降低，所以運(yùn)行成本將大大降低。

延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)水泵的使用壽命。變頻器從0Hz起動(dòng)風(fēng)機(jī)水泵，它的起動(dòng)加速時(shí)間可以調(diào)整，從而減少起動(dòng)時(shí)對(duì)風(fēng)機(jī)水泵的電器部件和機(jī)械部件所造成的沖擊，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，使水泵的使用壽命延長(zhǎng)。此外，變頻控制能夠減少機(jī)組起動(dòng)時(shí)電流波動(dòng)，這一波動(dòng)電流會(huì)影響電網(wǎng)和其它設(shè)備的用電，變頻器能夠有效地將起動(dòng)電流的峰值減少到最低程度。

降低設(shè)備噪聲。根據(jù)風(fēng)機(jī)水泵的工況要求，變頻調(diào)速改造后，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度明顯減慢，因此有效地降低了風(fēng)機(jī)水泵運(yùn)行時(shí)的噪聲。

節(jié)能效益說(shuō)明。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行情況分析，現(xiàn)場(chǎng)加變頻的用電量與不加變頻的用電量相比，節(jié)能率在20%以上，給用戶(hù)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

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12MW高壓變頻器核電建設(shè)項(xiàng)目

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