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浅谈变频电动执行机构在电厂的应用

点击次数:1183    发布时间:2016-01-18

1、概述
    电动执行机构是把电能转化成机械能、拖动各类生产机械的zui重要、也是zui基本的工具,由于生产工艺的要求和勤俭能源的需要,可调速电动执行机构一直成为科技人员的研究对象,其运用也越来越普遍。在可调速电动执行机构的成长进程中曾泛起过直流调速、调压调速、电磁调速、电液耦合调速和滑差调速等各类调速方式,可是,以上各类调速方式在现实运用中都存在着局限性和错误谬误。随着电力电子技术、自动控制技术、计较机技术的迅猛成长,一种新型的、智能的、集各类高精尖技术于一体的可调速电动执行机构发生了,这就是变频电动执行机构。
    随着变频技术的日益成熟,变频电动执行机构以其独具的性能获得越来越普遍的运用,与其它的可调速电动执行机构相比有以下优点:
    a.启动电流小、对生产机械无冲击,可以年夜年夜延长装备的使用寿命。
    b.智能化水平高、自诊断功能和庇护功能齐全,装备的平安性、靠得住性提高。
    c.安装简单、使用利便、维护成本年夜年夜下降。
    d.机械特征好、动态响应速度快、可提高控制系统的调理品质。
    e.风机、泵类等高耗电装备采用变频调速后可下降耗能、勤俭成本、提率。
2、变频装配原理
    变频电动执行机构是由变频装配(变频器)和电动头组成的可调速执行机构,电动头的转速和转向由变频装配控制,依照生产工艺的要求工作。其理论依据是下面公式:
    n=-s)
    no=60f/p
    其中:
    n——电动头转速
    no——同步转速
    s——滑差
    f——输进电压频率
    D——电念头极对数
    从上面公式看出,改变电念头转速的方式有三种:一是改变滑差:二是改变电动头极对数;三是改变输进电压频率。经由过程引进变频装配把固定的电网频率转换成电动头所需要的频率来实现电动头的调速就是变频电动执行机构工作的理论根蒂根基。
    变频装配一般分为交一交、交一直一交两种实现方式。交一交型变频器的调理范围小、功率因数低、谐波。现在的变频装配都采用交一直一交的实现方式,其主要组成分四部门:整流器、滤波器、逆变器和以CPU为焦点的控制。
    整流器采用可控元件接成三相全控桥,把输进的三相交流电转变成电压可调的直流电。
    滤波器主要是为了获得较为平直的直流电、吸收电动头回馈的能量实现紧急刹车制动功能。
    逆变器采用"门极可关断晶闸管"GTO、"功率晶体管"GTR、"尽缘栅双级型晶体管"IGBT等元件,采用脉宽PWM调制或矢量控制等方式将直流电逆变为频率可调的交流电。
    以CPU为焦点的控制庇护部门是整个变频装配的指挥中心、其经由过程输进CPU的软件法式来完成控制、庇护等各类功能,而且实现与DCS、PLC及其它控制系统的接口。
    变频装配按其工作电压还有高压、低压之分,高压变频器又可分为直接高压型和高一低一高型。各类类型的变频器有分歧的运用场所,即使是不异类型的变频器因其技术上的差异也有着分歧的品质和价格。因而在变频电动执行机构的使用中要科学的选择变频器和电动头,力图的性能价格比。
    变频电动执行机构中的电动头就是异步电动头,可是因使用的场所和变频装配采用的技术分歧,有的可以使用普通的异步电动头,有的需选用专用的电动头。是以,对原来采用异步电动头定速运行的执行机构进行变频改造时要慎重研究:是否可以保留原电动头,若是保留原电动头还需科学的选择变频装配。
3、变频电动执行机构在火电厂的运用
   变频电动执行机构是国外首先研制成功的,国内运用较早的是石油化工、矿山机械等行业,电力行业zui初是从给粉机起头使用变频调速的,这是由于给粉机使用低压电念头,低压变频器成熟较早、安装简单、对电动头进行变频改造比力容易。给粉机采用变频调速后不仅取得了显著的经济效益,与采用传统的机械调速装配相比还有以下许多优点:给粉机下粉平均,煤粉自流现象削减,汽锅燃烧稳定;燃料控制系统调理范围加宽,保护功能和事故处置能力增强。正由于此,部门电厂相继对给粉电动头和直吹式燃烧系统的给煤机进行了变频改造,而且都获得了的运行效果。
   随着高压变频技术的日益成熟,高压变频电动执行机构在电力行业逐渐起头使用,斟酌到节能效果,国内使用高压变频装配的装备主要集中在送风机、引风机、灰浆泵、低加疏水泵、升压水泵和凝结水泵上,国外已有在给水泵上使用高压变频装配的例子。
   例如,在没有变频电动执行机构之前,火机电组一直采用电动头按定速运行,经由过程调理送、引风机导叶或挡板的开度来控制汽锅炉膛的风量。而200MW以上机组的送、引风机都采用高压功率电动头,耗电量,由此酿成的节省损失浪费年夜量的厂用电,很不经济,而且由于非线形和响应速度慢影响自动的投进和调理品质。因而,一些老电厂已或正在斟酌采用变频电动执行机构对风量的控制方式进行改造,斟酌到采用整体的变频电动执行机构虽然有诸多优点,可是改造成本高,而原有送、引风机的电念头在容量品级、防护品级等指标上都能知足变频调速的要求,所以都是在保留原有装备的根蒂根基上增加变频装配,方式有两种:一种方式是,增加的变频装配与原电气控制线路并联,经由过程切换开关选择控制电动头运行的通路。采用这类方式,当变频装配故障或检修时,可以使电动头恢复到原本的控制方式,不影响整个机组的运行,可是两个控制通路之间需加连锁,以免短路。第二种方式是,往失落原本的电气控制线路,直接采用变频器控制电念头的运行。

    对老机组耗能高的高压机电装备采用上述方式改造后不仅改善了相关控制系统的调理品质,提高了控制系统的稳定性和靠得住性,更重要的是节省了厂用电。所以越来越遭到电厂的重视,如庆华能新华电厂对引风机和灰浆泵进行了变频改造:安徽铜陵电厂对低加疏水泵进行了变频改造;清河电厂对引风机进行了变频改造。改造后都取得了较好的经济效益和社会效益。
    4、结论
    显然,用变频电动执行机构取代许多传统电动执行机构是勤俭能源、改善工艺流程、提高控制系统品质的有用手段。可是,夜部门变频装配依赖进口,价格昂贵、一次性投进高,普遍使用变频电动执行机构还不现实,对老机组中采用变频调速后节能效果显著的执行机构进行改造、追求高性能价格比的解决方案应当成为研究的重点。
   在对老机组改造中采用变频调速装配的同时,在新建机组设计中尽量采用变频电动执行机构,这样可以免二次投进的浪费;同时,为变频电动执行机构设计的专用变频电动头有散热效果好、电磁损失少、比普通电动头更节能等优点,可以使整个变频电动执行机构工作效率更高。