灯泡贯流式水轮发电机组冷却风机变频技术运用

学术论文 2018-08-28 16:21:22
  节能降耗是电厂生产管理的一项重要工作,对于降低生产成本、提升经济效益、增强企业生存能力具有重要的意义。因此要求我们进一步提高全员节能意识,加强节能管理,降低资源消耗,加快节能技改,通过各项措施,把节能降耗工作推向一个新的高度,从而最大限度地提高我们的经济效益。 
  一、改造背景 
  灯泡贯流式机组的发电机在一个密闭的灯泡体内,并置于水流流道中,因此直径受到水轮机流道尺寸的限制,与立式发电机相比,其具有直径小,铁心长度达,通风散热条件差的缺点,而且发电机容量越大,其通风散热越困难。 
  为使发电机组运行时发电机温度得到有效控制,经分析认为影响发电机散热的主要问题在于冷却风机风压不足,冷风无法贯穿转子支架,从而无法使发电机较好的散热,需更换冷却风机。将原6台每台电机功率7.5KW的轴流风机全部更换为电机功率11KW的离心风机,更换后的离心风机风压大,贯穿能力强,能够保证发电机组较好地散热。经过观察对比,风机更换后效果明显,特别在机组负荷较高时,发电机温度较以前有明显降低。虽然冷却风机的功耗明显增加了,但这换来的是机组满负荷运行,因此,风机增加的功耗相对机组出力的增加显然是有很大的价值的。但是,当机组长时间在不满负荷运行的工况下,显然这些离心风机的功耗偏大。因此,优先考虑采用变频调速方式实现节能。 
  二、变频节能技术的运用 
  变频技术,就是通过技术手段,来改变用电设备的供电频率,进而达到控制设备输出功率的目的。对于异步电动机,它是通过变频调速改变轴输出功率,达到减少输入功率节省电能的目的。是感应式异步电动机节能的重要技术手段之一。风机变频控制系统主要由PLC、变频器、温度传感器、动力控制线路以及6台风机等组成。温度反馈实现闭环PLC变频器控制。PLC根据发电机温度反馈信号,自动控制变频器输出频率,从而实现风机闭环变频控制。风机变频控制使通过温度变送器和变频器组成的闭环调节系统来实现基本恒温控制,通过控制风机运行频率从而达到控制发电机温度的目的,并实现有效节能。风机在开机时全部投入,待机组温度稳定后,根据温度自动调整风机运行频率,停机完成后全部退出,因此,正常开机运行过程中,风机不存在轮换问题;机组停机完成后,为保持发电机内部温度,避免发电机容易受潮,可保留三台风,分两组(单号、双号)定时轮换运行。为确保系统的可靠运行,控制电路设计有完善的保护措施,首先,对各风机电机的工频和变频运行接触器实行互锁,严禁变频器的输出端接到工频电源上;其次,在PLC 输出端子和交流接触器线圈之间通过中间继电器实现强、弱电之间的隔离,在主电路中设置热继电器和空气开关等实现对电机的保护。 
  (1)工作原理 
  控制系统主要由可编程控制器、变频器、切换继电器、温度变送器等部分组成。通过温度变送器将发电机内的温度信号转变成电信号输入PLC,同时将机组功率信号引入PLC,根据输入量与设定量的差及其变化率,经处理后输出4~20mA的模拟信号(频率信号)至变频调速器,由变频调速器控制6台风机的转速来调节风机风压,从而实现改变风机输出功率,达到节能效果。 
  机组开机时,全部风机投入工频运行4小时后,发电机负荷低于18000KW且机组温度低于设定值,当发电机温度仍然不能低于目标范围下限,PLC 自动继续保持工频运行;当发电机温度低于目标范围下限,PLC 自动将所有风机电机切换到变频运行,根据温度上升或下降变化调节风机频率增加或减少;当变频器工作在频率设定上限值,发电机温度仍然高于目标范围,PLC 自动将所有风机电机切换到工频运行;当变频器工作在频率设定下限值,发电机温度仍然低于目标范围,PLC 自动将所有风机电机保持在频率下限运行;当变频器工作在变频状态下,发电机温度稳定在目标范围内,PLC自动保持输出频率不变。机组停机完成后保留3台在接近频率下限运行,投入加热器,2小时自动轮换另外3台风机,以单双号轮换运行,既节能又能保持发电机内部温度,避免发电机容易受潮。 
  (2)运行方式 
  1.全自动平稳切换,基本恒温控制:变频全自动功能是该系统最基本的功能,系统自动完成对多台风机起动、停止、变频的全部操作过程。 
  2.手动:当PLC、温度传感器故障或变频器故障时,为确保发电机散热,6台冷却风机可以人为根据温度给定频率变频运行或工频运行。 
  (3)电控程序设计 
  为了保证在发电机温度稳定的前提下,通过变频控制实现节能。机组开机令发出时,全部风机投入工频运行4小时后,以下三个条件:A.机组负荷小于18000KW、B.机组温度小于设定值、C.发电机温度低于目标控制范围的下限,此三个条件任何一个或一个以上不满足,PLC 自动继续保持工频运行。 同时满足此三个条件(A、B、C三个条件),则PLC进入变频控制,根据当前负荷范围对应的目标温度控制值输出对应的风机运行频率。 
  三、结语 
  综上所述,通过变频技术的运用使贯流式机组冷却通风系统更加完善,在保证发电机温度得到有效控制的前提下,更加节能,特别是枯水期机组在低负荷运行情况下,保证机组有效散热的同时,降低风机本身功耗,提高了电厂的经济效益。 
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