高壓斬波內(nèi)饋調(diào)速在聊城電廠的應(yīng)用.doc

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1、高壓斬波內(nèi)饋調(diào)速在聊城電廠的應(yīng)用1引言隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展和電力系統(tǒng)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)及競(jìng)價(jià)上網(wǎng)的實(shí)施，發(fā)電企業(yè)挖掘內(nèi)部潛力，節(jié)能降耗日顯重要。發(fā)電企業(yè)輔機(jī)配置容量余度較大是一個(gè)普遍問(wèn)題。另外，電力供應(yīng)飽和，發(fā)電機(jī)組的調(diào)峰任務(wù)逐步加大。因此，推行輔機(jī)電機(jī)調(diào)速節(jié)能勢(shì)在必行。電機(jī)調(diào)速不僅可以節(jié)能降耗，還可以避免調(diào)峰時(shí)電機(jī)的頻繁啟停，降低電機(jī)故障率及延長(zhǎng)電機(jī)使用年限，給企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。山東聊城熱電有限公司(原聊城發(fā)電廠)是第一個(gè)在全國(guó)電力行業(yè)采用斬波內(nèi)饋交流調(diào)速的企業(yè)，繼1997年在#2爐乙送風(fēng)機(jī)(300kW/4P-6kV)產(chǎn)品成功運(yùn)行之后，先后在其它輔機(jī)上采用斬波內(nèi)

2、饋調(diào)速，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐運(yùn)行，產(chǎn)品可靠性及性能得到檢驗(yàn)，收到了顯著的節(jié)能(35-52%)效果和經(jīng)濟(jì)效益。斬波內(nèi)饋調(diào)速在我廠的輔機(jī)應(yīng)用如表1所示。表1斬波內(nèi)饋調(diào)速應(yīng)用情況一覽表(6kV)2斬波內(nèi)饋交流調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成2.1調(diào)速控制裝置構(gòu)成;(1)調(diào)速控制裝置型號(hào)為KRH-2;(2)起動(dòng)柜、斬波柜、逆變柜(3)具有就地控制:啟動(dòng)、停止、調(diào)速、全速切換功能;具有遠(yuǎn)方控制;(4)DCS自動(dòng)控制接口，轉(zhuǎn)速指令信號(hào)4-20mA，轉(zhuǎn)速輸出信號(hào)4-20mA，自動(dòng)/手動(dòng)，調(diào)速控制ID信號(hào)。2.2斬波內(nèi)饋調(diào)速電機(jī)內(nèi)饋調(diào)速電機(jī)的安裝尺寸與原電機(jī)相同，并與斬波控制裝置成為并聯(lián)關(guān)系，當(dāng)調(diào)速控制

3、裝置意外故障時(shí)，自動(dòng)保護(hù)裝置可以自動(dòng)將電機(jī)切換成恒速運(yùn)行，不至于造成電機(jī)停運(yùn)，提高了系統(tǒng)的可靠性。3斬波內(nèi)饋調(diào)速系統(tǒng)基本原理斬波內(nèi)饋調(diào)速是一種以低壓(通常約為200-500V)控高壓(6KV-10KV)的高效率調(diào)速技術(shù)，突出特征在于“內(nèi)饋”與“斬波”兩項(xiàng)高新技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。3.1內(nèi)饋調(diào)速及其功率控制原理根據(jù)電機(jī)學(xué)的理論，電機(jī)的轉(zhuǎn)速與機(jī)械功率及電磁轉(zhuǎn)矩成如下關(guān)系:(1)式中:Ω為機(jī)械轉(zhuǎn)速PM為機(jī)械功率T為電磁轉(zhuǎn)矩又，根據(jù)能量守恒，有(2)因此5(3)其中:Pem為電磁功率，p2為轉(zhuǎn)子損耗。公式(2)表明，電機(jī)轉(zhuǎn)速可以通過(guò)電磁功率或損耗功率兩種控制獲得調(diào)節(jié)。電磁功率控

4、制改變的是理想空載轉(zhuǎn)速，調(diào)速是高效率的;損耗功率控制增大轉(zhuǎn)速降，調(diào)速是低效率的。所有調(diào)速方法都?xì)w屬于功率控制原理之中。這一原理便是內(nèi)饋調(diào)速發(fā)明人屈維謙率先提出的"電機(jī)調(diào)速的功率控制理論"(即P理論)。由于電磁轉(zhuǎn)矩在調(diào)速穩(wěn)態(tài)時(shí)，取決于負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩一經(jīng)為客觀的工況所確定之后，電磁轉(zhuǎn)矩就隨之被決定了，因此，電磁轉(zhuǎn)矩不僅與調(diào)速控制無(wú)關(guān)，而且不能隨意改變。動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩對(duì)轉(zhuǎn)速的作用只表現(xiàn)在調(diào)速的過(guò)渡過(guò)程中，轉(zhuǎn)矩的變化是功率控制和轉(zhuǎn)速響應(yīng)滯后的結(jié)果，在一定的功率控制作用下，動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速響應(yīng)自動(dòng)減小，直至新的負(fù)載平衡時(shí)為零。因此，電機(jī)轉(zhuǎn)速只能通過(guò)功率控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。內(nèi)饋調(diào)

5、速是基于轉(zhuǎn)子的高效率電磁功率控制調(diào)速，通過(guò)將轉(zhuǎn)子的部分功率(即電轉(zhuǎn)差功率)移出來(lái)，使轉(zhuǎn)子的凈電磁功率發(fā)生改變，于是根據(jù)P理論，電機(jī)轉(zhuǎn)速就相應(yīng)得到控制。為了獲得高性能的調(diào)速，加強(qiáng)電機(jī)調(diào)速的內(nèi)因，內(nèi)饋調(diào)速在電機(jī)定子上另外設(shè)置了內(nèi)饋繞組，用來(lái)接受電轉(zhuǎn)差功率，有源逆變器使內(nèi)饋繞組工作在發(fā)電狀態(tài)，通過(guò)電磁感應(yīng)將功率反饋給電機(jī)定子。使定子的有功功率基本與機(jī)械輸出功率相平衡，內(nèi)饋調(diào)速因此而得名。與變頻調(diào)速相比，斬波內(nèi)饋調(diào)速只是控制對(duì)象不同，兩者遵循的是同一原理，因此并不存在本質(zhì)的區(qū)別。圖1斬波內(nèi)饋功率圓圖及系統(tǒng)圖3.2斬波的作用與意義斬波器的作用相當(dāng)于按一定的頻率、周期性地接通

6、和關(guān)斷的高速開(kāi)關(guān)?？刂茢夭ǖ恼伎毡?，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變電流的控制，也就是控制了反饋到內(nèi)部?jī)?nèi)饋繞組的電流和功率，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)饋調(diào)速。其意義在于:(1)使有源逆變器的功率因數(shù)可以高達(dá)0.9，且恒定不變。(2)逆變電流的諧波有效值可以降低到移相控制的15%左右。使內(nèi)饋電機(jī)的定子電流畸變小于5%。(3)有源逆變器的額定容量?jī)H為電機(jī)容量的14.8%，加上觸發(fā)簡(jiǎn)單，使可靠性大為提高。(4)附加電源容量亦為電機(jī)容量的14.8%，對(duì)于內(nèi)饋調(diào)速電機(jī)，可大大減小內(nèi)饋繞組所占的鐵心空間，簡(jiǎn)化工藝，降低成本。4斬波內(nèi)饋調(diào)速系統(tǒng)的控制及運(yùn)行方式由于系統(tǒng)調(diào)速范圍及運(yùn)行特性的需要，設(shè)置了頻敏變阻器

7、啟動(dòng)和調(diào)速停止方式。(1)啟動(dòng)時(shí)，直接控制高壓開(kāi)關(guān)柜，電機(jī)經(jīng)頻敏啟動(dòng)，可以減小啟動(dòng)電流并增大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。(2)調(diào)速運(yùn)行時(shí)，直流回路存在較大的電磁能量，如果直接停電，將產(chǎn)生過(guò)電壓使可控硅損壞。所以調(diào)速停車時(shí)，設(shè)置的邏輯控制會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)到全速后再停車。事故停電有斷電和過(guò)壓保護(hù)，防止了設(shè)備的損壞。5(3)該調(diào)速設(shè)備可以在不停機(jī)的情況下自檢。即設(shè)備可在全速運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，可以用低電壓小電流模擬調(diào)速運(yùn)行，這樣可在不影響運(yùn)行的情況下檢測(cè)斬波器和逆變器是否正常，給檢修帶來(lái)極大的方便。(4)在集控室實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方操作。該方式與本機(jī)操作相同，且更加方便;(5)DCS控制方式。遠(yuǎn)方操作指令在給定4-

8、20mA控