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风机选型与安装

大型屋顶风机_风机监控系统的开发与应用机械百科高压变频器在电


风机监控系统的开发与应用
    【英文题名】 The Development and Application of Monitor System of Blower
【作者】 郭洁;
【导师】 吴晓君;
【学位授予单位】 西安建筑科技大学;
【学科专业名称】 机械电子工程
【论文级别】 硕士
【网络出版投稿人】 西安建筑科技大学
【关键词】 风机; 监控系统; PLC可编程控制器; Modbus; Profibus; 组态王;
【英文关键词】 Fan; Monitor System; PLC; Modbus; Profibus; Kingview;
【中文摘要】 风机监控系统的监控对象是用于工业实际生产过程中的工业风机。在化工、冶金、选矿等行业中,风机是生产过程中的重要设备。风机设备的稳定可靠运行是保证整个生产过程顺利进行的必要保证。随着工业技术的不断进步,对风机监控系统在可靠性、网络扩展功能和兼容性等方面提出了更高的要求。 在用系统分析的方法对金川集团选矿厂风机系统工作流程和实际生产环境做了深入的分析,并对计算机监控的各种方式、数据采集和工业监控软件进行了分析和研究的基础上,提出了以“组态王”为核心监控软件,构建基于PLC的远程数据采集和控制系统的解决方案。 监控系统采用RS-485总线连接方式,利用Modbus通信协议,通过对下位PLC的软件编程实现了PLC与现场仪表之间的连接和通信;并且通过Profibus-DP总线方式,实现了PLC之间、PLC与监控计算机之间的连接和通信。根据工业现场的实际要求,设计了合理的外围控制电路并选择了合适的硬件设备。 利用“组态王”提供的强大的编程环境,使监控系统具有了信号采集、数据处理、动态显示、实时报警、历史报表记录等功能,实现了对风机系统主要运行参数的实时监视和风机运行过程的联锁控制。该系统经...
【英文摘要】 Monitoring object of fan monitoring system is industrial fan used in the process of industrial actual production. In the area of chemical industry, metallurgy, mineral processing industries, the fan is the key equipment of the production process. Stable and reliable operation of the fan is the basic requirements to ensure the entire production process smoothly. With the development of industrial, there will be higher requirements for the reliability, functionality and compatibility of network expansio...
【DOI】 CNKI:CDMD:2.2008.104677

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收录时间:2011年01月07日 15:12:50 来源:ccen 作者:


高压变频器在电厂风机节能中的实践与应用
    
一、概述
  中国政府在第十到第十一个“五年计划”的节能计划中,把“电机系统节能”列为重中之重,“发展电机调速节电和电力电子节电技术”,“逐步实现电动机、风机、泵类等设备和系统的经济运行”。另一方面,国家计委在“十五”计划纲要中明确提出了要“改变产业增长方式”,“鼓励采用高新技术和先进适用技术改造传统产业”,指出一个国家综合实力的重要基础是国家的装备制造业,提出“大力振兴装备制造业”的重要指导思想,“大力推进机电一体化”,形成新的经济增长点。
  从2005年中国电力企业联合会主办的中国电力论坛上获悉,目前我国的电力装机容量达到4.4亿千瓦,其中有3.25亿千瓦是火电,火电的发电量占到总发电量的82.6%。而且,火电比重过大的局面今后可能进一步加剧。火电厂中的各类辅机设备中,风机水泵类设备占了尽大部分,蕴躲着巨大的节能潜力。
  河南鹤壁同力电厂两台机组2*300MW采用东方锅炉厂生产的DG1025/18.2?II12型自然循环汽包炉,风烟系统采用双引风机、双送风机,冷一次风机热风送粉形式。风机型号分别为 FTA19?9.5?1、SFG?17.5F?C5A型。配置功率分别为2800kW、630kW、710kW 电压为6KV的三相交流异步电动机,送风机采用动叶调节,引风机采用静叶调节,一次风机工频采用进口挡板调节,这种配置的缺点是挡板两侧风压差造成节流损失,同时风机挡板执行机构为大力矩电机执行器易出故障 ,风机自动率较低。为此机组设计对一次风量的调节采用变频调速技术。以1#炉为例两台一次风机选择了东方日立(成都)电控设备有限公司生产的变频器,型号为DFVECRT?MV?900/6C变频器以达到节能降耗及进步自动化水平。目前经过对1#炉变频器的调试运行,验证收到了预期效果,安装工艺、操纵控制都有了突破性进展 。
  二、采用变频调速节能的基本原理
  2.1风机水泵的有关理论
  由电机学原理可知,交流电动机的同步转速n0与电源频率f1、磁极对数P之间的关系式为: 
   n0=60f1/P(r/min) 
   异步电动机的转差率s的定义式为: 
   s=(n0-n)/n0=1-n/n0 
   则可得异步电动机的转速表达式为: 
   n=n0(1-s)=(1-s)60f1/P 
   可见,要调节异步电动机的转速,可通过改变电源频率的方式来实现,该调速的方法即为变频调速。
  2.2风机水泵的调速节能
  由于火电机组调峰力度的加大,这些机组的负荷变化范围很大,必须实时调节风机水泵的流量。目前调节流量的方式多为节流阀调节,由于这种调节方式仅仅是改变了通道的通流阻抗,而电动机的输出功率并没有多大改变,所以浪费了大量的能源。由于流量与转速成正比,假如风性能在调速状态下运行,则可将风机挡板全开,使风道的阻力减小至最小,通过调整风机的转速来调整风量,此时风机可以始终处于高效点运行。而由于功率与转速的3次方成正比,所以通过降低转速以减少流量来达到节流目的时,所消耗的功率将降低很多。由于我国在电力设计规程上的种种原因,给水泵、引风机、送风机等以及其配套的大电机都存在着“大马拉小车”的现象。所以改造风机为调速运行,既使在满负荷时仍能带来巨大经济效益。
  三、单元串联多重化电压源型变频器的基本原理
  3.1系统结构
  DFCVERT-MV 系列无电网污染高压大功率变频器是采用直接“高-高”的变换形式,由多个功率单元构成多重化串连的拓扑结构,每个单元输出固定的低压电平,再由多个单元串连叠加为所需的高压。以6kV每相六单元串联为例,电压叠加如图3-1所示,变频器电路原理示意图如图3-2所示。每相由六个相同的功率单元串联而成,相电压为3464V。每个功率单元输出有效值Ve=577V,峰值输出电压 。
   
  图3-1 6kV变频器电压叠加示意图
  多重化串连结构使用低压器件实现了高压输出,降低了对功率器件的耐压要求。它对电网谐波污染非常小,输进电流谐波畸变率小于4%,满足IEEE519-1992的谐波抑制标准;输进功率因数高,不必采用输进谐波滤波器和功率因数补偿装置;输出波形接近正弦波,不存在输出谐波引起的电机发热和转矩脉动、噪音、输出dv/dt、共模电压等题目,对普通异步电机不必加输出滤波器就可以直接使用。
   
  图3-2 6级6kV变频器电路原理示意图
  3.2功率单元
  功率单元主要由输进熔断器、三相全桥式整流器、预充电回路、电容器组、IGBT逆变桥、直流母线和旁通回路构成,同时还包括电源、驱动、保护监测、通讯等组件组成的控制电路。单元结构如图3-3所示。各功率单元具有完全相同的结构,有互换性。
  功率单元由移相变压器的一组副边供电,通过三相全桥整流器将交流输进整流为直流,并将能量储存在电容组中。电容组根据单元电压选择并联或串连,如母线电压为815V,则将三组电容串连起来以满足耐压要求,每组电容根据单元容量的大小选择并联个数。控制部分通过冗余设计的电源板从直流母线上取电,接收主控系统发送的PWM信号并通过控制IGBT的工作状态,输出PWM电压波形。
  监控电路实时监控IGBT和直流母线的状态,将状态反馈回主控系统。在单元出现重故障时,主控将打开功率单元的旁通回路,使单元进进旁通状态,避免整个变频器停机。
  每个单元输出PWM波,将每相N功率单元的输出电压叠加,产生多重化的相电压波形,使相电压产生出2N+1个电压台阶,六个功率单元输出的PWM波形及叠加之后的相电压波形如图3-4所示。
   
  图3-3 变频器功率单元
   
  图3-4 变频器的单元输出波形及相电压叠加波形
  3.3移相变压器
  移相变压器电气原理如图3-5所示: 变压器(以输进6kV变压器为例)原边绕组为6kV, 副边共十八个绕组分为三相。每个绕组为延边三角形接法,分别有±5o 、±15o 、±25o 等移相角度,每个绕组接一个功率单元。这种移相接法可以有效地消除35次以下的谐波。因此,采用移相变压器进行隔离降压,不会对电网造成超过国家标准的谐波干扰。
   
  图3-5 移相变压器柜电气原理图
  四、可靠性分析
  设备改造原则上应以最可靠的系统、最少的投进、最短的时间、带来最好的效益。当然可靠性始终还是要放在首位,为了保证系统的连续运行,我们为变频器配备了工频和变频自动切换功能。当变频器需正常检验或故障时,变频器可自动切换到工频旁路运行;当变频器正常检验完成后,电动机可在工频旁路运行的情况下自动投进变频运行。具体的系统见图4-1。我们通过现场反复的试验证实,整个切换过程在几秒中内即可完成,对系统没有任何扰动,可保证系统的安全连续运行,铁皮厂房通风降温,整个改造没有任何风险。
  五、经济效益分析
  由于在相同条件下风压和流量的大小与电机电流的大小成正比所以这里只用工频运行档板调节时的电机电流和变频调节时变频器的输进电流作一比较从而说明节电效果 
  在机组变工况运行时电源侧电流见表一 (24次均匀值)
  表一
  风机名称 工频档板调节时电流(A) 变频调节时输进电流(A)
  
  3A一次风机 机组出力 均匀电流 机组出力 对应电流
              300MW      85.0 300MW    40.88
             ,平面式负压风机; 250MW     71.0 250MW    38.17
               220MW    65.0 220MW    33.2
              200MW     60.1  200MW    29.2
             170MW      54.4 170MW    28.1
              150MW     52.1 150MW     26.8
  
  3B一次风机 机组出力 均匀电流 机组出力 对应电流
   300MW 86.1 300MW 42.6
   250MW 72.8 250MW 40.4
   220MW 66.5 220MW 36.2
   200MW 59.7 200MW 27.9
   170MW 59.1 170MW 27.1
   150MW 58.9 150MW 26.8
  以下公式可估算出节电的结果
  P= U. I. COSΦ
  P??电功率 I??电流 U??电压
  COSΦ?功率因数 一次风机为0.84 变频器为0.98
  根据P=I.U. .COSΦ可得计算结果见表二
  表二
  风机名称 工频时电源输出功率(KW) 变频时电源输出功率(KW)
  3A一次风机 710 488.7
  3B一次风机 710 510.1
  总 功 率 1420 998.8
  根据表二可得出#1炉每小时可节能421.2度电
  以上只是利用电流的变化做一比较,在实际运用中各种运行工况的不同节能效果也不一样。所以实际节能要比估算的结果有一定的出进,但从结果上看节能还是非常明显的。
  六、结束语
  我厂#1炉变频器自2005年安装调试,2005年5月正式投进运行。在调试及运行中变频器经历了多种方式的考验,突破了变频器与相关设备相匹配的各种难点,实践证实高压变频装置节能效果明显,实现了电机的软启动,也减少了风道的振动。总之东方日立(成都)电控设备有限公司生产的变频器在#1 炉风机系统中应用是很成功的。随着变频技术的发展作为大容量传动的国产高压变频调速技术也得到了广泛的应用,在电力行业对于很多高压大功率的辅机设备推广和采用变频技术不仅可以取得相当明显的节能效果,而且也得到了国家产业政策的支持,代表了今后更多行业节能技术的方向。目前很多行业越来越多的职员对此都形成广泛的共叫。 
   
  参考文献
  [1] 吴忠智 吴加林 变频器应用手册 机械产业出版社
  [2] 韩安荣 通用变频器及其应用 机械产业出版社
  [3] 东方日立 用户手册 东方日立(成都)电控设备有限公司
   
  作者简介:
  刘培忠 男 发电部副部长 长期从事电厂治理、节能改造等工作
  金新胜 男 发电部电气专责 长期从事电厂电气工作

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收录时间:2011年03月12日 18:30:38 来源:未知 作者:



华能平凉发电公司一次风机变频改造
    摘  要:为响应国家节能号召,减少不可再生能源的消耗,强化电力企业节能治理,努力降低能耗是必由之路。本文通过对一次风机四种运行工况下对应的定速和变频数据进行对比,有力地说明了变频装置的节电效果与推广价值。


         关键词:变频 节能 一次风机


         一、前言


           火力发电厂既是电能生产企业,也是耗能大户,要进步发电厂综合效益,必须降低厂用电率和发电煤耗。由于电的能价比高,在资金有限的情况下,积极引进节电项目能创造更大的效益。如大家所知,火力发电厂辅机出力随发电机负荷的大小而变化,一次风机作为主要辅机,基本上采用控制风机挡板的开度来调节,而作为电动机消耗的能量变化则不大,以致于造成很大一部分能量损耗。改为变频调节后,通过改变电机转速控制风压,实现调整需要,减少节流损失,终极达到节电目的。本文以我公司一次风机变频改造项目为实例,采用北京合康亿盛科技有限公司生产的高压变频器,说明变频装置在电力行业技术改造中的广阔应用远景。


        


图1


         二、改造方案


           机组正常运行工况,两台一次风机运行。为了节约投资,我们对所有机组两台一次风机电动机进行了变频改造,保存现有的一次风机电动机和高压开关,分别增加一台高压变频器,考虑6kV开关室位置情况,在一次风机四周建设变频器小间。一次风机电动机采用变频控制方式,一次风调节挡板仍保存,一次风控制逻辑在DCS系统内设计编制,增加一次风机变频控制站,实现了手、自动控制及无扰切换等功能。


           一次风机变频运行时,调节挡板保持全开,一次风通过改变一次风机电动机转速来调节;变频器出现故障时,风机跳闸后,手动切换至工频定速运行,调节挡板同时也自动参与一次风压控制。


           风机变频运行向定速切换时,应停运风机,手动切换一次回路后,按原启动方式投进运行。


           变频器接进原电气回路如图1所示。合康亿盛的一次风机变频装置的手动旁路由三把刀闸组成,其中QS2和QS3属于单刀双掷刀闸,一个在合位时,另一个必定在分位。


           一次风机电机进行变频改造后,原先DCS系统对一次风系统的控制方式发生了根本改变,必须对所有设计一次风系统的顺控、自动逻辑和画面进行全面修改,增加变频模式下操纵、顺控启停、事故联锁、协调控制等功能。


         三、变频器主要技术规范


           1.安装、投运变频器装置后原电机不加任何改动可直接应用。


           2.6kV主电源故障时,变频器在3秒钟内不停机,一旦主电源重新受电,装置系统能自动恢复正常工作而无需运行职员的任何干预,以满足主电源母线切换的需要。


           3.变频器内部通讯采用光纤连接,以进步通讯速度和抗干扰能力,变频器内部强弱电信号分开布置光电隔离、铁壳屏蔽,对本体控制系统就地控制柜没有谐波影响,柜内设有屏蔽端子和接地设施。变频装置冷却系统可靠,考虑冗余配置。单台冷却风机故障不影响系统正常运行,并报警远传到控制室。每一套冷却装置拆装方便,并不影响变频装置的安全可靠运行。


           4.变频装置提供电动机所需的过载、过流、过压、欠压、过热、缺相保护以及进线变压器的保护和变频器过载,变频器过热等保护功能。


           5.变频装置动力电源和控制电源分开供电,动力电源为变频调速系统内部供电,生产厂房通风降温设备,控制电源独立于动力电源系统。控制电源故障时,变频器不能立即停机,能保持运行半小时以上,以便维护职员处理电源故障。变频器自备UPS,可维持30min。变频器可在输出不带电机的情况下进行空载调试,也可在使用380VAC进行空载调试。


           6.当6kV母线上电动机成组启动时,对变频器运行无影响。系统的共模电压由进线变压器承担,不大于20kV,电动机不承受共模电压。变频器瞬时失电后,假如超过5个周波,变频器自动使输出功率为零,使电容上的容量输出时间较长。待输进电压恢复正常后,重新提升输出频率到给定值,此过程由加减时间控制,不应有初始化时间。假如失电时间超过3秒,则变频器保护停机,需要系统复位后才能重新启动。


         四、经济效益分析


           (一)直接经济效益


           我公司共4台300MW机组,每台机组有2台一次风机电机。一次风机采用上海鼓风机厂生产的1788B/1224型单吸离心式风机,单台风量82.2M3/S,其配套电动机采用上海电机厂生产的YKK500-4型电机,额定电压6KV,额定电流175.4A,额定功率1600KW,转速1484rpm。


           为了摸准2#机组一次风机改造前后效益,在2008年7月中旬进行了3#机组一次风机改造后效率试验。试验参数主要有一次风机电流、一次风压力。试验时,一次风机调整门全开,随着机组负荷变化,一次风机通过转速调整一次风压力。本次试验共有四个工况,机组负荷分别为:180MW、200MW、250MW、300MW。


           从试验中一次风机运行功率参数来看,在一次风机改造前,机组负荷越小,一次风系统节流损失越大;改造后,系统阻力损失大幅下降,相应的功率也就节省下来了,所以在低负荷时节电效果明显。


           参照2007年1-12月份负荷变化工况,统计规律为1、2、3、11、12月份为电力系统高峰时段,4、5、6、7、8、9、10月份为电力系统低谷时段,并且机组调峰比较频繁。假如按全年运行7000小时计算,合计可节电4383984kWh,按照0.207元/kWh价格计算,合计约节省90万元,三到四年可收回全部投资。具体计算见下表:


        


           (二)间接经济效益


           1.改造前一次风机工频启动时,电动机承受8-10倍的冲击电流,而采用变频启动后,电动机由于软启动,启动电流小,启动过程平稳,对电网和电机没有冲击,对风机也不产生大的启动转矩冲击,可延长设备使用寿命,降低维修用度,减少维修改造量。


           2.采用变频运行后,由于电机轴功率下降,一次风机转速降低,减轻了机械振动和噪声,可延长设备使用寿命,改善了劳动环境。


           3.变频器保护功能齐全,质量可靠,可进步控制可靠性。


           4.采用变频运行后,一次风稳定可靠,进步了一次风系统运行稳定性。


         五、结论


           一次风机变频器投进运行后,运行良好,调节平稳,运行电流明显下降,调节范围宽泛,具有明显的节电效能,达到了预期的收益。


           改造前后试验数据表明一次风机采用变频调速的运行效率明显比定速运行采用调节阀调节时高,尤其是机组低负荷运行时。


           一次风机电动机采用变频器调速,调速范围大,电动机转速稳定,动态响应性能好,调节性能平稳,有利于一次风系统运行稳定可靠,改善了机组调节品质。


           采用变频技术降低电耗效果明显,符合国家节能政策,达到了节约能源,降低厂用电的目的,值得进一步推广应用。


???? 1 烟气在副筒内旋流速度不够,出口气体中时有带沫情况,引起引风机振动。解决风机带水题目有两种方式:第一副筒的进口收口负气速进步到15~17m/s,同时在副筒底部增加液封槽,防止底部漏气;第二在进引风机之前增设一挡板除沫器。两种方式均可解决风机带水题目。 2 洗涤液pH值控制在12~12.8运行时间较长时,管道及喷头会出现堵塞。应加强操纵治理,定期清理喷头,防止pH值过高而结垢、堵塞喷嘴和溢流槽,也要防止pH值过低,导致脱硫效率下降。 3 文氏管到主塔(水膜除尘器)之间设计采用水平管,易结灰影响通径面积,最多运行1个月就将彻底清理1次。假如改为斜管(5°)则可解决积灰易堵的题目。 夏丽红 相关阅读:

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