斩波内馈调速技术在电厂一次风机中的应用

关键词： 发电 企业

随着电力行业改革的不断深化, 电力企业逐步由生产型向经营型转变, 由高能耗企业向节约型企业发展。为提高企业效益, 降低发电成本将是发电企业长期坚持的目标。为此, 节能降耗工作便成为发电企业生产经营管理的重要内容。在火力发电厂中, 风机是主要的耗电设备, 这些设备都是长期连续运行并常常处于变负荷运行状态, 节能潜力巨大。我厂#8机组额定容量300MW, 于2007年1月投产, 该机组两台风机没应用斩波内馈调速技术;#9机组额定容量300MW, 于2007年12月投产, 两台一次风机应用了斩波内馈调速技术进行改造, 两台机组比较, #9机组节能效果明显。

1 一次风机系统介绍

#9炉配两台离心式一次风机, 风机采用电机定速运转, 入口电动动叶调整风机出力, 一台一次风机容量为50%BMCR (锅炉最大连续负荷) 。其具体参数如下。

风机型号:2008AB/1135;风压:18849.3Pa;风量:211320m2/h;进口温度:20℃;转速:1480r/min;轴功率:1291.4kW;电机型号:YKK5604;额定功率:1600kW;额定电压:6000V。

2 一次风机斩波内馈调速的基本原理

电机调速的功率控制原理 (简称P理论) 是内馈调速的理论基础, 其内容为:电机调速的实质是通过改变电机的机械功率来实现调速。当电机机械功率增大时, 转速升高;反之转速下降。实现电机调速选择控制定子 (如变频调速) 还是选择控制转子 (如斩波内馈调速) 同属功率控制, 只是控制的对象不同, 没有本质的区别。

根据电机调速的P理论, 内馈调速的实质在于将转子的部分电磁功率移出, 使余下的转子功率转化为机械功率, 因此移出的功率越多, 转化的机械功率越少, 电机转速则越低。

如图1 (内馈调速能量原理图) , 电机调速时, 转子的部分功率 (Pes) 通过电传导馈入内馈绕组。如果忽略损耗, 内馈绕组所获得的功率 (Ps) 与转子移出的功率相等 (Pes) 。因转子的部分功率被移出, 使得输出的轴功率 (Pm) 减少, 电机转速下降, 这样, 移出的功率越多, 输出的轴功率越少, 转速就越低, 反之则相反。当移出功率为零时, 电机转速最高。

内馈绕组的功率如何传输?这是内馈调速中至关重要的问题。内馈绕组在接受转子馈入功率的同时, 又通过旋转磁场这一电磁通道, 将能量送还给转子, 因此, 这部分功率是在转子——要电源供给, 定子绕组仅提供转子的输出功率, 即轴功率, 使电机实现高效率的节能运行。

3 斩波内馈调速与变频调速的对比

与变频调速相比, 其主要优势有以下几方面。

(1) 由于转子电压较低, 斩波内馈调速在转子侧进行控制, 因此不受电源电压的限制, 从而实现高压电机, 低压控制。

(2) 基于全部功率、部分控制, 斩波内馈调速控制装置的容量, 可按调速需要, 在小于电机额定容量的范围内选择。而变频调速的控制装置的容量在必须大于或等于电机额定容量。

(3) 由于定转子的电磁隔离作用, 内馈调速对电网谐波的影响, 远远小于变频调速对电网谐波的影响。

4 斩波的作用和意义

斩波器的作用相当于一高速开关按一定的频率, 周期性的接通和关断。通过控制斩波器的开通时间, 就可以实现对逆变电流的控制, 从而控制反馈到内馈绕组的功率, 实现电机的速度调节。其意义在于:

(1) 有源逆变器的功率因数可以高达0.9, 且恒定不变。

(2) 逆变电流的谐波有效值降低, 仅为移向控制的15%, 使得电机定子电流畸变明显减少。

(3) 使有源逆变器的额定容量仅为电机容量的14.8%, 又因触发简单, 使得系统可靠性大为提高。

(4) 附加电源容量仅为电机容量的14.8%, 对于内馈调速电机来说, 可大大内馈绕组所占的空间, 简化制造工艺, 降低生产成本。

5 节能效果分析

(1) 我厂#8炉一次风机为全速运行, 通过挡板调节风压, 而#9炉采用斩波调速运行方式, 即挡板全开, 通过斩波实现变速调整风压。根据实际发电量基本相同情况 (平均约220MW) , 对4月20日至4月29日共10天一次风机电量统计如表。

(2) 对#9炉一次风机5月13日全速运行和14日调速运行的实际运行功率进行比较如表1, 表2。

从表2可以看出, #9炉一次风机在调速运行比全速运行时瞬时节约有功功率为113kW, 如果在机组240MW同样负荷下分析, 瞬时节约有功功率大约为150KW, 则每月节约电量约为108000KW·h。

6 存在问题

(1) 斩波内馈调速系统正常运行过程中, 一次风机电流波动较大。

(2) 在炉膛负压出现大幅波动的情况下, 调速系统处理能力不够, 容易由调速运行切回到全速运行, 增加事故处理难度。

(3) 调速系统的变压器在正常运行的过程中, 发热量很大, 温度很高, 曾出现过变压器着火燃烧事故。

7 结语

斩波内馈调速技术在我厂的应用中, 节能效果是明显的, 这说明根据实际情况, 利用新型技术对现有设备进行改造是可以达到节约电能的目的的。但也要看到目前该系统所存在的问题, 若该系统能进一步保证其运行的稳定性, 相信可以为我国的节能降耗工作做出更大的贡献。

摘要：在电厂开展节能降耗工作中, 对一次风机进行节能改造, 节电效果一般在30%～40%以上, 介绍了我发电厂一次风机进行改造的背景、改造方案、节能效果, 并分析了一次风机在调速运行中存在的问题, 同时提出了建议。

关键词：节能降耗,斩波内馈调速,一次风机

参考文献

[1] 斩波内馈调速系统.中国保定北方调速有限公司.

[2] 吴民强.泵与风机的节能技术[M].中国水利电力出版社.