鋒速達通風降溫系統(tǒng)
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廠房通風火電企業(yè)常用的高壓電動機調(diào)速技術(shù)應(yīng)用的比較PLC控制系
摘 要：今朝，在我國隨著火力發(fā)電企業(yè)深化改造、竟價上網(wǎng)的周全展開，若何下降發(fā)電成本，下降廠用電率，增強內(nèi)部經(jīng)管，挖潛節(jié)能，提多發(fā)電企業(yè)競爭能力，已成為火電企業(yè)迫切需要解決的問題。本文就火電企業(yè)經(jīng)常使用高壓電念頭調(diào)速技術(shù)進行深進細致的分析，并就其在現(xiàn)實運用中的優(yōu)錯誤謬誤提出了自己的看法。
1、 引言
今朝隨著國平易近經(jīng)濟穩(wěn)定延續(xù)的成長，我國的能源生產(chǎn)和能源消費已進進
世界前列，但由于能源哄騙技術(shù)和新材料運用技術(shù)的落后，在我國的火電企業(yè)中能源的哄騙效率十分低下。是以，隨著火力發(fā)電企業(yè)深化改造、竟價上網(wǎng)的周全展開，若何下降發(fā)電成本，下降廠用電率，增強內(nèi)部經(jīng)管，挖潛節(jié)能，提多發(fā)電企業(yè)競爭能力，已成為火電企業(yè)迫切需要解決的問題。
在現(xiàn)今的火電企業(yè)中，把電能轉(zhuǎn)化為機械能以完成機組的運行基本都是經(jīng)由過程電念頭來實現(xiàn)的，電念頭消耗的電能在火電企業(yè)的整體能耗中所占比例十分龐大。是以，若何削減電念頭能耗，已成為火電企業(yè)節(jié)能降耗，減低廠用電率的重要矛盾。
依照傳統(tǒng)的機電拖動原理，直流電念頭依靠機械式換向用具有優(yōu)良的靜、動態(tài)性能指標，同時具有優(yōu)秀的調(diào)速性能，但由于直流電源工程復雜，年夜容量電源供給堅苦，同時直流電念頭由于結(jié)構(gòu)復雜、造價高、維修工作量年夜、容量 轉(zhuǎn)速受換向條件的制約，在年夜容量的裝備工程中沒法運用。相反，交流電念頭結(jié)構(gòu)簡單、事故率低、維修利便在火電企業(yè)中獲得了普遍的運用，但交流電念頭調(diào)速相對堅苦，哄騙簡單的調(diào)速方案各類性能指標不能到達滿意的使用效果。隨著能源哄騙技術(shù)和新材料運用技術(shù)的完善，交流電念頭哄騙完整靠得住的調(diào)速工程，使調(diào)速性能差的錯誤謬誤完全獲得克服，極年夜的增強了裝備的平安穩(wěn)定運行能力，也為火電企業(yè)實現(xiàn)節(jié)能降耗變得加倍可行。
本文針對火電企業(yè)的主要能耗裝備?高壓電念頭，從調(diào)速技術(shù)運用成長進手，詳實細致的分析了各類交流電念頭調(diào)速工程和裝備的現(xiàn)實運用狀態(tài)，并就其在現(xiàn)實運用中的優(yōu)錯誤謬誤說明了自己的看法。
2、 交流異步電念頭調(diào)速原理
由于火電企業(yè)機組負荷隨供電量的變化需要不竭調(diào)整，使泵和風機的轉(zhuǎn)矩和輸出功率隨之變化，傳統(tǒng)的調(diào)理是經(jīng)由過程閥門和檔板的開度來實現(xiàn)的，電念頭始終處于全速運行狀態(tài)，是以存在嚴重的節(jié)省消耗，晦氣于經(jīng)濟運行。依照流體力學的理論，泵和風機的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速二次方成正比，其功率與轉(zhuǎn)速三次方成正比，是以調(diào)整其拖動裝備?電念頭的轉(zhuǎn)速就可到達節(jié)能的目的。
憑據(jù)電磁感應(yīng)原理，交流異步電念頭定子三相繞組距離120°的相角，當經(jīng)由過程三相電流后，在定子線圈中將發(fā)生旋轉(zhuǎn)磁場，依照電念頭的基來源根基理其旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速知足下式：
?? n0＝60f/P （r/min）
式中，f為交流電源的頻率，P為電念頭的定子級對數(shù)
由于交流異步電念頭的轉(zhuǎn)差率為
S= n0-n/n0
是以獲得交流異步電念頭的轉(zhuǎn)速為
?? n= n0 (1－S)=60f/P(1－S)
式中 n0??電念頭同步轉(zhuǎn)速
??n???電念頭異步轉(zhuǎn)速
??S???電念頭的轉(zhuǎn)差率
憑據(jù)上式可知，電念頭的轉(zhuǎn)速隨著電源頻率f或電念頭極對數(shù)P或電念頭的轉(zhuǎn)差率S變化，是以經(jīng)由過程調(diào)整電源頻率、電念頭極對數(shù)和電念頭的轉(zhuǎn)差率都可實現(xiàn)電念頭的調(diào)速。
3、 高壓電念頭調(diào)速技術(shù)的運用
依照今朝電力工程電氣設(shè)計尺度，火力發(fā)電廠各類工藝負荷如需配套200KW以上電念頭均需使用6KV電壓品級的高壓電念頭，隨著單機容量的不竭加年夜，高壓電念頭在火力發(fā)電廠的運用越來越普遍，已成為企業(yè)廠用電工程的主要用戶。是以，下降高壓電念頭的能耗成為下降企業(yè)廠用電率的關(guān)頭。
1、 高壓電念頭變極調(diào)速
依照上述公式，在頻率和轉(zhuǎn)差率不變的情況下，電念頭的轉(zhuǎn)速同極對數(shù)成
反比，所以改變電念頭繞組的極對數(shù)就能夠到達調(diào)速的目的。今朝，電念頭制造廠家凡是是經(jīng)由過程在一套電念頭定子繞組哄騙中心抽頭來改變繞組的接法以實現(xiàn)兩種轉(zhuǎn)速，這就是在電力企業(yè)中運用較為普遍的所謂雙速機電。另外，也有經(jīng)由過程在定子槽中嵌放兩套自力的分歧極對數(shù)的繞組，而每套繞組又有分歧的接線方式，以實現(xiàn)三速或更多速度變化的電念頭。這類調(diào)速方式將使電念頭的體積增年夜，自己成本增加，同時由于只能一級一級的改變轉(zhuǎn)速，不能實現(xiàn)平滑調(diào)速，一方面其調(diào)速范圍很窄，一方面在速度變化進程中將給定子繞組帶來沖擊，影響電念頭的使用壽命。是以，這類方式在火電企業(yè)的現(xiàn)實運用中只能做為年夜負荷變化時的整體速度調(diào)理，對企業(yè)的整體節(jié)能效果不年夜。
2、 高壓電念頭變轉(zhuǎn)差率調(diào)速
改變電念頭轉(zhuǎn)差率以改變電念頭轉(zhuǎn)速的方式可分為定子電壓調(diào)整法、轉(zhuǎn)子
串電阻法、串極調(diào)速法、電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速法和液力耦合器調(diào)速法等幾種。今朝在火電企業(yè)中運用較多的為串極調(diào)速和液力耦合器調(diào)速，下面就這兩種方式做重點分析。
�。�1） 轉(zhuǎn)子串極調(diào)速
這類調(diào)速方式經(jīng)由過程在轉(zhuǎn)子回路中串進一個同轉(zhuǎn)子電動勢頻率不異的三相對稱的附加電動勢，從而調(diào)整轉(zhuǎn)子回路的電動勢和電流年夜小，使異步機電部門轉(zhuǎn)子能量回饋至電網(wǎng)，以改變轉(zhuǎn)子滑差可實現(xiàn)電念頭調(diào)速。這類方式必需使用繞線式異步電念頭，哄騙嵌裝于定子繞組中的反饋繞組，采用可控硅技術(shù)改變附加電動勢的年夜小來實現(xiàn)電念頭調(diào)速。由于其沒有突破電念頭的同步轉(zhuǎn)速，所以只能在同步轉(zhuǎn)速以下范圍進行調(diào)速，調(diào)速范圍一般在70%-95%左右，調(diào)速范圍窄。另外現(xiàn)在現(xiàn)場幾近都采用鼠籠式異步電念頭，需更換機電很是麻煩，串級調(diào)速機電受轉(zhuǎn)子滑環(huán)的影響，不能做到很年夜功率，滑環(huán)維護工作量也較年夜。同時可控硅技術(shù)容易造成對電網(wǎng)的諧波污染；隨著轉(zhuǎn)速的下降，電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)也變低，需要時需接納措施進行抵償。其優(yōu)點是變頻部門容量較小，比其他高壓交流變頻調(diào)速技術(shù)成本稍低。由于其調(diào)速性能一般，且需要更換電念頭，是以今朝在火力發(fā)電企業(yè)的運用其實不普遍。
�。�2） 液力耦合器調(diào)速
液力耦合器主要由泵輪、渦輪和旋轉(zhuǎn)內(nèi)套組成。經(jīng)由過程在機電軸和負載軸之間加進葉輪，調(diào)理葉輪之間液體（通常是油）的壓力，到達調(diào)理負載轉(zhuǎn)速的目的。這類調(diào)速方式實質(zhì)上是轉(zhuǎn)差功率消耗型的做法，是經(jīng)由過程純機械方式進行轉(zhuǎn)速調(diào)整的方式，存在一定的機械磨損和機械阻力，其效率隨著轉(zhuǎn)速下降越來越低，由于受執(zhí)行機構(gòu)和液壓機構(gòu)的限制，調(diào)速精度沒法保證，自動調(diào)整十分堅苦，同時其需要斷開機電與負載進行安裝，并需要一整套液壓油工程，維護工作量年夜，過一段時間就需要對軸封、軸承等部件進行更換，現(xiàn)場一般較臟，屬淘汰技術(shù)。但由于其成本較低，并可以由工藝制造廠家直接配套供貨，是以在一些新建機組中依然時有益用。隨著高壓交流變頻調(diào)速技術(shù)的成長，在一些重要和年夜型火電企業(yè)中，這類調(diào)速技術(shù)和裝備已在慢慢淘汰。
3、 高壓電念頭變頻調(diào)速
變頻裝配是近幾年隨著節(jié)能和新材料運用技術(shù)同步成長起來的新興技術(shù)，近
三年來成長十分迅猛，由于其優(yōu)秀的調(diào)速性能，穩(wěn)定的運行水平，已成為火電企業(yè)進行技術(shù)改造和節(jié)能降耗 下降廠用電率的主流趨向。高壓變頻裝配由于其對工程結(jié)構(gòu)和材料運用的要求較高，其成長有著一個從理論到實踐的漸進的進程，下面就幾種曾運用較為普遍的高壓變頻工程和裝配進行分析和比力。
�。�1） 高--低--高型變頻器工程
變頻器為低壓變頻器，采用設(shè)置裝備擺設(shè)輸進降壓變壓器和輸出升壓變壓器以實現(xiàn)高壓機電的調(diào)速。這是高壓變頻技術(shù)未成熟時的一種姑且過渡技術(shù)。由于低壓變頻器電壓低，電流不成能無限制的上升，限制了變頻器的容量。同時由于輸進和輸出變壓器的存在，使工程的效率下降，占地面積增年夜，同時發(fā)生對電網(wǎng)的諧波污染，使輸出諧波、dv/dt、共模電壓加年夜，工程效率下降。必需加裝濾波器才能適用于普通機電，否則會發(fā)生電暈放電，使電念頭盡緣損壞。
�。�2） 高--低--低型變頻器工程
變頻器為低壓變頻器，輸進側(cè)采用變壓器將高壓變?yōu)榈蛪�，將高壓機電換失落，采用特殊的低壓機電。這類做法由于采用低壓變頻器，容量也比力小，對電網(wǎng)側(cè)的諧波較年夜。在變頻器泛起故障時，機電不能投進到工頻電網(wǎng)運行，在有些不能停機的場所運用會有問題。另外，機電和電纜都要更換，增加了改造成本，工程量比力年夜。這也是高壓變頻技術(shù)未成熟時的一種姑且過渡技術(shù)。
�。�3） 直接高壓變頻器工程
隨著新材料新工藝的運用，直接高壓變頻器工程已獲得十分普遍的運用，
其不僅能夠直接下降廠用電率，下降供電煤耗，增年夜上網(wǎng)電量帶來直接的經(jīng)濟效益，而且由于改變了傳統(tǒng)的依靠用擋板和閥門調(diào)理流量致使效率低下的技術(shù)方案，使檢修和維護工作量年夜年夜下降，使裝備以致機組的平安靠得住性年夜年夜提高，削減了機組故障，同時也下降了電廠的備件和材料成本，從而帶來了龐大的隱性經(jīng)濟效益，運用高壓變頻技術(shù)已成為火電企業(yè)進行技術(shù)改造的主流趨向。今朝，高壓變頻器按中心直流濾波環(huán)節(jié)的分歧，基本可分為電壓源型和電流源型兩種技術(shù)門戶，其在成本，靠得住性，對電網(wǎng)的諧波污染，輸進功率因數(shù)，輸出諧波，dv/dt，共模電壓，工程效率，能否四象限運行等方面各有分歧。
電流源型變頻器采用年夜電感作為中心直流濾波環(huán)節(jié)。整流電路一般采用晶閘管和GTO做為功率器件，經(jīng)由過程接納電流PWM控制，以改善輸進電流波形，可接納多重化技術(shù)，哄騙12或18脈沖整流技術(shù)，保證優(yōu)秀的輸進波形。逆變部門一般使用晶閘管或GTO作為功率器件，采用功率器件串接的方式，到達工程的耐壓要求，驅(qū)動功率較低。由于存在著年夜的平波電抗器和快速電流調(diào)理器，所以過電流庇護比力容易，無需熔斷器和熔斷庇護電路，削減了器件數(shù)目，提高了工程靠得住性。同時，由于采用了對稱的整流電路，雖然直流環(huán)節(jié)電流的標的目的不能改變，但整流電壓可以反向(當整流電路工作在有源逆變狀態(tài)時)，可以使在降速工況下負載反饋的能量回饋電網(wǎng)，實現(xiàn)工程的四象限運行。但由于此類變頻器采用器件直接串聯(lián)，因各器件的動態(tài)電阻和極電容分歧，必然會發(fā)生動態(tài)和靜態(tài)的均壓問題，均壓電阻會消耗一部門功率，影響工程的效率。
電壓源型三電平變頻器采用二極管整流，電容儲能，IGBT或IGCT逆變。三電平的逆變形式，采用中心點鉗位的方式，解決了兩個器件串聯(lián)的難題，使輸出波形比兩電平好。這類變頻器由于采用高壓器件，輸出側(cè)的dv/dt仿照照舊比力嚴重，需要采用輸出濾波器，但濾波器會使工程效率下降，同時影響靠得住性，由于輸進采用對稱三電平整流結(jié)構(gòu)，可做到輸進功率可調(diào)，輸進諧波較低。可以實現(xiàn)工程的四象限運行，具有較好的動態(tài)性能。這類變頻器的冗余設(shè)計比力堅苦，工程靠得住性整體較低。
電壓源型功率模塊串聯(lián)多電平變頻器采用低壓變頻器串聯(lián)的方式實現(xiàn)高壓，輸進側(cè)采用移相降壓型變壓器，實現(xiàn)18脈沖以上的整流方式，知足國際上對電網(wǎng)諧波的最嚴酷的要求。在帶負載時，電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)可到達95%以上。在輸出側(cè)采用多級PWM技術(shù)，dv/dt小，諧波少，知足普通異步機電的需要。功率電路采用尺度模塊化設(shè)計，更換簡單，所用器件在采購也比力容易。這類變頻器采用低壓IGBT作為逆變元件，與采用高壓IGBT的三電平變頻器相比，功率元件數(shù)目較多，但技術(shù)上較成熟。由于多重化技術(shù)就是每相由幾個低壓PWM功率單元串聯(lián)組成，各功率單元由一個多繞組的隔離變壓器供電，每一個功率單元承受全數(shù)的輸出電流，但僅承受1/5的輸出相電壓和1/15的輸出功率，是以基本不存在均壓問題，但沒法實現(xiàn)能量反饋和四象限運行。由于整流變壓器與功率模塊的連線較多，是以變壓器不能與變頻器分隔放置，在空間有限的場所不是很靈活。
4、 竣事語
隨著全國節(jié)能運動的深進展開，若何節(jié)能降耗 下降廠用電率已成為火電企業(yè)提高競爭力的一件年夜事。從以上分析來看，直接高壓變頻器工程出格是具有高壓整流逆變元件的電流源型變頻器和功率模塊串聯(lián)多電平電壓源型變頻器以其優(yōu)秀的調(diào)速性能和電源順應(yīng)能力具有十分廣漠的運用前景，采用這類技術(shù)不僅能夠到達節(jié)能的目的，也能夠使裝備處于最好的運行狀態(tài)，年夜年夜提高了運行效率，極年夜地提高了裝備的自動化控制水平。但由于今朝此技術(shù)采用的元器件價格較高，致使工程的整體價格較高，致使一些企業(yè)運用還不十分普遍。隨著技術(shù)的成長，哄騙直接高壓變頻器工程勢必成為火電企業(yè)追求裝備穩(wěn)定運行，減低能源消耗的主流趨向。
參考文獻：
1、 李遵基. 變頻控制原理及運用. 華北電力年夜學.
2、 李遵基. 高壓變頻器國內(nèi)電廠運用實例.北京中能長城控股公司.
對PLC控制工程在火電廠運用中存在的問題進行了分析探討，具體介紹了電磁干擾問題的防范措施，說明經(jīng)由過程優(yōu)化電源工程、PLC工程靠得住接地，可以確認 PLC控制工程穩(wěn)定運行。
隨著計較機和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的成長，PLC(Programmable Logic contller)可編程邏輯控制器)以其壯大的功能和高度的靠得住性在火電廠控制工程中獲得了普遍的運用，它的靠得住性關(guān)系到火電廠各年夜工程的平安運行，甚至影響到機組和電網(wǎng)運行的平安性和經(jīng)濟性。隨著使用年限的增加，在機組運行時代所發(fā)生的各類事故中，因PLC工程故障引發(fā)的機組事故已占一定的比例，是以PLC控制工程故障及其防范便成為今朝需要思慮息爭決的問題。
1 存在問題
發(fā)電站的情況空間存在極強的電磁場，發(fā)機電的電壓高達數(shù)千伏、電流高達數(shù)百安，開關(guān)站的輸出電壓高達數(shù)十千伏或數(shù)百千伏。由于現(xiàn)場條件的限制，有時某段數(shù)百米長的強電電纜和旌旗燈號線不能有用的分隔，甚至只能在統(tǒng)一電纜溝內(nèi)。這樣，高電壓、年夜電流接通和通斷時發(fā)生的強電干擾可能會在PLC輸進線上發(fā)生感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流，這類干擾輕則會造成丈量數(shù)據(jù)顯示不準，重則足以使PLC的光電耦合器中的發(fā)光二極管發(fā)光，致使PLC發(fā)生誤動作。這類現(xiàn)象在現(xiàn)場經(jīng)常發(fā)生，如：陜西金泰氯堿化工自備電站為3×130t/h+2×25MW火機電組，其中輸煤工程、化學水處置工程、水源井工程均運用了帶有上位機的PLC控制工程，而在汽鍋吹灰工程、除灰、靜電除塵、磨煤機稀油站、汽機膠球清洗工程等運用了小型PLC控制工程。輸煤PLC程控工程，曾屢次泛起2號A皮帶白啟動，檢查發(fā)現(xiàn)其輸進、輸出回路各有高達57V的感應(yīng)電壓，使其輸進光電隔離器(DC24V驅(qū)動)動作，致使接觸器吸合將2號A皮帶啟動。隨后該電站接納了抗干擾措施，在負載兩頭并接了RC涌浪吸收器，到今朝為止再未發(fā)生過類似現(xiàn)象。
2 防范措施
PLC內(nèi)部用光電耦合器、小型繼電器和光電可控硅等器件來實現(xiàn)開關(guān)量旌旗燈號的隔離，PLC的模擬量模塊一般也接納了光電耦合器隔離措施。這些措施不僅能削減或消除外部干擾對工程的影響，還可以庇護CPU模塊，使之免受外部來的高電壓的風險，是以一般沒有需要在PLC外部再設(shè)置干擾隔離器件。
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