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利德华福高压变频器及配套设施空水冷在纳雍二电厂的应用

2014-07-22 16:582480中国节能网
 一、前言
  火力发电厂在脱硫系统(FGD)改造后,为了克服FGD挡板、吸收塔及内部部件引起的烟气压降,在FGD原烟气侧需配置一台增压风机,脱硫烟气压力控制系统根据原烟气挡板前的压力,通过控制增压风机的静叶导流角度,来控制送入FGD系统的烟气速度,以保证原烟气挡板前压力稳定,适应锅炉的负荷变化。增压风机为静叶可调轴流风机。。
  二、概况
  纳雍发电二厂大型火力发电企业,目前共有4台300MW燃煤发电机组,采用湿法脱硫工艺,满足脱硫环保要求。锅炉烟气经电除尘后,通过增压风机进入吸收塔,脱除SO2、SO3,将后续一系列的化学反应以及工艺过程后,最终将脱硫后的烟气排放进大气,减少环境污染。纳雍二厂于2010年开始采用变频改造已达到国家要求的节能减排目标,其中有24台辅机采用了利德华福HARSVEST-VA型变频器进行节能改造。
  三、风机采用变频的可行性

  由上知,采用调节风机速度来减小风量,风机改按速度N2运行,工作特性为曲线②,风机工作在C点,风量仍然为Q2,但压力为H2。
  相比B、C两点,风机减少的轴功率为:ΔP=PB- PC=(H3 –H2)×Q2
在风道阻力特性不变的情况下,风机的风量Q、压力H、轴功率P和转速N之间满足如下关系(相似定理):
  Q∝N,H∝N2,P∝N3
  所以有:通过调速方式改变风机风量,风量下降一半时,风机轴功率将下降。
  四、 HARSVERT-A06/485型高压变频器原理
  变频装置采用多电平串联技术,由移相变压器、功率单元和主控制器组成。每个功率单元结构以及电气性能完全一致,可以互换,其构造为基本的交—直-交逆变电路,整流侧为三相全桥整流电路,通过IGBT逆变桥进行PWM控制,从而得出单个功率单元的输出电压,通过对多个单元的波形进行重组叠加后获得的阶梯正弦PWM波形,这种波形正弦度好,dv/dt小,可减小对电缆和电机的绝缘损坏,无需输出滤波器;同事,电机的谐波损耗大大减小,消除机械振动,减小轴承和叶片的机械应力。
  为了充分保证系统的可靠性,采用如下主回路方案:

  此方案是自动旁路的典型方案。原理是由3个高压开关QF1、QF2和QF3和高压开关QF、电动机M组成。要求QF2和QF3合闸回路之间的存在机械、电气、互锁逻辑,不能同时闭合。变频运行时,QF3断开,QF1和QF2闭合;工频运行时,QF1和QF2断开,QF3闭合。高压开关QF、电动机M为现场原有设备。
  五、 变频器配套设施
  由于HARSVERT-A06/485型高压变频器由移相变压器、功率单元和主控制器组成。在变频器的效率约为96%,理论上有4%左右的能量损耗掉了。其中,一次设备变压器与功率单元占主要部分,如果控制回路忽略不计,可以认为这两大部分的损耗约占50%左右。
  应用于此增压风机的变频器功率为4000KW,按额定功率的4%计算,那么在额定运行时的发热量:4000KWx4%=160KW,此发热量将散失在变频器的室内环境中。为了保证设备的正常使用,设备的散热问题亟须解决。有如下方法:
  1、自然风冷却。此方式投资低,对环境要求高,受到设备周边环境影响极大,不适合粉尘较大、空气潮湿的现场使用,无法保障对设备的长期稳定运行。
  2、采用空调冷却。采用空调的环境好,如果按一匹空调的制冷量大约2.5KW/P,此设备按额定发热量160KW的额定发热量计算,160KW÷2.5=64匹。可以得出,如果采用空调冷却,空调的采购,以及长期运行所花费的电量十分巨大,并且维护成本较高。
  与以上两种方式相比,采用我公司设计的空水冷系统配套装置能充分解决问题。
  空水冷系统原理:
高压变频器在密闭的室内运行,设备柜顶加装一个风罩,通过FD-1、FD-2、FD-3、 FD-4、FD-5、FD-6 制作的风管对高压变频器柜顶散失出来的热量引出,外边加装一个增压风机透过安装在墙体的FD-7(水冷却器)进行后,冷却风量循环至高压变频器室内再次对高压变频器本体冷却。

  对于使用空调而言,冷却成本极低,投资不大。仅需提供FD-7的循环冷却水以及用于对风道增压进行循环的低压电机即可。环境卫生,冷却效率高,长期投资少,维护方便。
  六、 总结
  采用高压变频装置后,根据用户粗略统计,正常负荷运行比之工频运行减少电流50A左右,尤其在低负荷运行时,效果尤为明显,对于工频启动时造成的电网冲击以及机械冲击明显减少,减少电机维护两,节约检修维护成本,同时电机的寿命大幅度延长。

 
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