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华北电力大学成人教育毕业设计(论文)火电厂凝结水泵变频改造摘要变频器节能主要表现在风机、水泵的应用上为了保证生产的可靠性,各种生产机械在设计配用动力驱动时,都留有一定的富余量当电机不能在满负荷下运行时,除达到动力驱动要求外,多余的力矩增加了有功功率的消耗,造成电能的浪费风机、泵类等设备传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量,其输入功率大,且大量的能源消耗在挡板、阀门的截流过程中当使用变频调速时,如果流量要求减小,通过降低泵或风机的转速即可满足要求变频调速首先要把三相或单相交流电变换为直流电(DC)然后再把直流电(DC)变换为三相或单相交流电(AC)变频器同时改变输出频率与电压,也就是改变了电机运行曲线上的n0,使电机运行曲线平行下移关键词变频改造;节流;经济;节能;凝结水泵AbstractTheinverterenergy-savingperformsinthefanwaterpumpapplication.Inordertoensureingthereliabilityoftheproductionavarietyofproductionmachinerydesignwithpower-drivenhaveleftacertainamountofsurplus.Whenthemotordoesnotrunatfullloadinadditiontopower-drivenrequirementstheextratorquetoincreasetheactivepowerconsumptionresultinginawasteofelectricity.Traditionalspeedcontroloffanspumpsandotherequipmentisadjustedbyadjustingtheinletoroutletbafflethevalveopeningtotheairflowandtowateritsinputpowerandalotofenergyconsumptioninthebezelthevalveclosureprocessin.WhenusingtheFrequencyControliftheflowrequirementisreducedbyloweringthepumporfanspeedtomeettherequirements.FirstofalltheVVVFtakethethree-phaseorsinglephaseACpowerisconvertedtodirectcurrentDC.ThencurrentDCistransformedintothree-phaseorsinglephaseACpowerAC.Atthesametimeitchangestheoutputfrequencyandvoltageinverterandchangesthemotorrunningonthecurveofn0runningdownthecurveofthemotorrunning.Keywords:Frequencytransformation;Throttle;economy;Energyconservation;Condensatepump目录摘要…………………………………………………………………………………………1Abstract……………………………………………………………………………………21绪论…………………………………………………………………………………………
51.1变频改造背景……………………………………………………………………………
51.2变频器发展情况…………………………………………………………………………52凝结水泵变频改造前材料…………………………………………………………………
62.1首阳山发电厂的基本介绍………………………………………………………………
62.2三号汽轮机基本介绍……………………………………………………………………
62.
2.1三号汽轮机介绍………………………………………………………………………
62.
2.2三号机汽轮机凝汽器介绍……………………………………………………………
62.
2.3三号机凝结水泵介绍…………………………………………………………………
72.
2.4三号机凝结水泵改造前保护简介……………………………………………………
72.
2.5三号凝结水泵改造前操作方法简介…………………………………………………73三号机凝结水泵变频改造…………………………………………………………………
93.1电动机变频器简介………………………………………………………………………
93.
1.1电动机变频器变频调速的原理………………………………………………………
93.
1.2电动机变频器结构……………………………………………………………………
93.2首阳山电厂凝结水泵变频器介绍………………………………………………………
103.
1.2凝结水泵变频器型号简介……………………………………………………………
103.
1.2凝结水泵变频器型式…………………………………………………………………
113.3凝结水泵变频改造方案…………………………………………………………………
123.
3.1凝结水泵变频电气接线改造…………………………………………………………
123.
3.2凝结水泵变频热工系统改造…………………………………………………………
123.4凝结水泵变频改造后保护………………………………………………………………
173.
4.1凝结水泵变频改造后热工保护………………………………………………………
173.
4.2凝结水泵变频改造后电气保护………………………………………………………
183.5凝结水泵变频改造后运行方式…………………………………………………………
183.
5.1凝结水泵电气接线图…………………………………………………………………
183.
5.2凝结水泵改造后运行方式……………………………………………………………
193.
5.3凝结水泵改造后操作方法……………………………………………………………
203.6凝结水泵变频改造后事故处理…………………………………………………………
223.
6.1变频器故障处理………………………………………………………………………
223.
6.2正常运行方式时事故处理……………………………………………………………
253.
6.3非正常运行方式(变频器检修)时事故处理………………………………………254凝结水泵改造经济分析……………………………………………………………………265结论…………………………………………………………………………………………27参考文献………………………………………………………………………………………28附录……………………………………………………………………………………………29致谢……………………………………………………………………………………………301绪论
1.1变频改造背景变频器主要用于交流电动机异步电机或同步电机转速的调节,是公认的交流电动机最理想、最有前途的调速方案,是企业技术改造和产品更新换代的理想调速装置其在电气传动系统中占据的地位日趋重要已获得巨大的节能效果变频器电源主电路均采用交流-直流-交流方案工频电源通过整流器变成固定的直流电压然后由大功率晶体管IGBT组成的PWM高频变换器将直流电压逆变成电压、频率可变的交流输出电源输出波形近似于正弦波用于驱动交流异步电动机实现无级调速八十年代初期日本东芝公司最先将交流变频调速技术应用于空调器中
1.2变频器发展情况变频器产生的最初用途是速度控制,但目前在国内应用较多的是节能中国是能耗大国,能源利用率很低,而能源储备不足在2003年的中国电力消耗中,60-70%为动力电,而在总容量为
5.8亿千瓦的电动机总容量中,只有不到2000万千瓦的电动机是带变频控制的据市场研究报告分析,在中国,带变动负载、具有节能潜力的电机至少有
1.8亿千瓦因此国家大力提倡节能措施,并着重推荐了变频调速技术应用变频调速,可以大大提高电机转速的控制精度,使电机在最节能的转速下运行变频器节能主要表现在风机、水泵的应用上为了保证生产的可靠性,各种生产机械在设计配用动力驱动时,都留有一定的富余量当电机不能在满负荷下运行时,除达到动力驱动要求外,多余的力矩增加了有功功率的消耗,造成电能的浪费风机、泵类等设备传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量,其输入功率大,且大量的能源消耗在挡板、阀门的截流过程中当使用变频调速时,如果流量要求减小,通过降低泵或风机的转速即可满足要求自上世纪80年代被引进中国以来,变频器作为节能应用与速度工艺控制中越来越重要的自动化设备,得到了快速发展和广泛的应用在电力、纺织与化纤、建材、石油、化工、冶金、市政、造纸、食品饮料、烟草等行业以及公用工程(中央空调、供水、水处理、电梯等)中,变频器都在发挥着重要作用2凝结水泵变频改造前材料
2.1首阳山发电厂的基本介绍大唐洛阳首阳山发电厂隶属于中国大唐集团公司,位于河南省洛阳市东27公里的偃师市城关镇商都路,是“七五”和“八五”期间建成的国家大型企业,是华中电网和河南省的主力火电厂,1985年10月开工建设,现总装机容量104万千瓦(2×22万千瓦+2×30万千瓦)目前资产总额为15亿元,现有职工2055人目前,全厂形成发电、检修、首龙集团三个管理模块,其中发电模块包括二级机构14个行政工作部、思想政治工作部、监察审计部、工会办、人力资源部、经营管理部、财务部、安全监察部、发电部、设备管理部、输煤管理部、燃料采购部、燃料质检部、设备维修部;检修模块包括设备维修部(检修公司)本部和8个部门,实施“一个机构、两块牌子”的管理体制;首龙集团模块包括公司本部及5个分公司、8个子公司、2个代管关联管理公司和2个参股公司
2.2三号汽轮机基本情况
2.
2.1三号汽轮机介绍我厂三号汽轮机为日本日立公司制造的亚临界、中间再热、双缸双排汽、冲动冷凝式汽轮机,汽轮机型号为TCDF—
33.5,1995年10月18日投产运行额定出力为300MW;最大出力为333MW;主蒸汽压力为
16.67MPa;主蒸汽温度为538℃;再热蒸汽温度为538℃;额定调节级压力为
12.75MPa,低压缸排汽压力为
0.0049MPa(绝对压力);转速3000rpm,从机头向发电机看逆时针旋转;额定出力时主蒸汽流量
939.509t/h,额定出力时再热蒸汽流量
769.599t/h,额定出力时排汽量包括BFPT
590.768t/h;末级叶片长度851mm
33.5英寸;汽轮机级数为26级,高压缸8级,中压6级,低压缸2×6级;高压调门CV阀4个,左侧布置面对机头#1上、#2下,右侧布置面对机头#3上、#4下;发电机I阶轴系临界转速为1391rpm,高中压转子轴系临界转速为2064rpm,低压转子轴系临界转速为2170rpm,发电机Ⅱ阶轴系临界转速为3571rpm;高中压转子重
15.084t,低压转子重量
46.616t;径向轴承型式为椭圆形上进油,推力轴承型式为巴氏合金楔型;盘车装置型式由交流电机驱动,自动离合,盘车转速约为
1.88rpm
2.
2.2三号汽轮机凝汽器介绍我厂凝汽器材质为TP304(0Cr18Ni9)不锈钢管,排管方式为鱼刺式排管,冷却面积为19600m2;冷却水进口温度为20℃,循环水温升为
9.8℃;冷却水压力为
0.45MPa水室底板处;冷却水量为33600t/h,排汽压力为
4.9kPa绝对压力,排汽流量为616t/h;管内冷却水流速为
2.04m/s;管子总数为26504根(空冷区2652根,主冷区23852根);冷却管清洁系数为
0.85,凝结水含氧量≤30ug/l;半边凝汽器运行时机组可带75%额定
2.
2.3三号机凝结水泵介绍凝结水泵用于输送火力发电厂凝汽器中的凝结水,我厂每台机凝结水系统配备有两台凝结水泵,正常运行中一台运行,一台备用我厂凝泵为立式多级筒袋式结构,吸入与吐出接口分别位于泵筒体和吐出座上,水润滑轴承,卡环式筒形联轴器,型号为9LDTN—6A,流量为
759.6m3/h,出口压力为
2.91~
2.95MPa,介质温度最大流量时为
33.5℃,汽蚀余度为
3.5m,电机功率为1000kW,额定电流为
118.8A,额定转速为1480rpm
2.
2.4三号机凝结水泵改造前保护简介改造前机组A、B凝结水泵均为工频运行方式,正常情况下,一台泵运行,另一台泵备用每月进行一次定期切换锁逻辑为
①运行泵跳闸,延时3秒,联锁启动备用泵;
②一台凝泵运行,同时“凝结水母管压力低低”信号触发时,联锁启动备用泵除氧器水位调节通过控制凝结水调门开度,以改变凝结水流量实现,凝汽器水位调节通过控制补水调门开度,以改变补水流量实现
2.
2.5三号凝结水泵改造前操作方法简介1)3A凝结水泵正常启动
1.检查#3机A凝结水泵电机绝缘良好
2.检查#3机A凝结水泵入口门在全开状态
3.检查#3机A凝结水泵密封水投入正常
4.检查#3机A凝结水泵电机推力轴承油箱油位正常
5.查#3机凝结器水位正常
6.在OIS上检查#3机A凝结水泵具备启动条件
7.启动#3机A凝结水泵
8.检查#3机A凝结水泵出口门自动开启,否则,应手动开启
9.就地检查#3机A凝结水泵运行正常
10.检查#3机凝结水母管压力正常2)3A凝结水泵正常停止
1.检查#3机排汽缸温度不高
2.检查#3机凝结水母管压力正常
3.在OIS上检查#3机B凝结水泵不具备联动条件
4.停止#3机A凝结水泵运行
5.检查#3机A凝结水泵出口门自动关闭,否则,应手动关
6.检查#3机A凝结水泵不倒转3)3A凝结水泵运行切为3B凝结水泵运行
1.检查#3机B凝结水泵电机绝缘良好
2.检查#3机B凝结水泵入口门在全开状态
3.检查#3机B凝结水泵密封水投入正常
4.检查#3机B凝结水泵电机推力轴承油箱油位正常
5.查#3机凝结器水位正常
6.在OIS上检查#3机B凝结水泵具备启动条件
7.启动#3机B凝结水泵
8.检查#3机B凝结水泵出口门自动开启,否则,应手动开启
9.就地检查#3机B凝结水泵运行正常
10.检查#3机凝结水母管压力正常,且有所升高
11.停止#3机A凝结水泵运行
12.检查#3机A凝结水泵出口门自动关闭,否则,应手动关
13.检查#3机A凝结水泵不倒转
14.检查#3机凝结水母管压力正常4)3B同3A(略)3三号机凝结水泵变频改造
3.1电动机变频器简介
3.
1.1电动机变频器变频调速的原理变频调速首先要把三相或单相交流电变换为直流电(DC)然后再把直流电(DC)变换为三相或单相交流电(AC)变频器同时改变输出频率与电压,也就是改变了电机运行曲线上的n0,使电机运行曲线平行下移因此变频器可以使电机以较小的启动电流,获得较大的启动转矩,即变频器可以启动重载负荷异步电机的转速方程是n=60f1-s/p,其中n为电动机的转数,f为电源频率,s为转差率,p为定子旋转磁场的极对数,所以从这个公式就可以看出,要想改变电动机的转速,可以改变f,s,p这三个量中的任意一个,就能够实现调速,其中改变电源频率f是比较方便和有效的方法,只要改变了电源频率f就能够改变电动机的转速,先看看下面这个公式其中u是电源电压,e是定子绕组的感应电动势,f是电源频率,n为绕组线圈匝数,k为绕组分布系数,Φ为磁通量,从这个公式我们可以看出,如果减小f的话,电源电压U还不变,那么Φ必然变大,因为电机的磁路设计都是按照一定的磁通量设计的,如果Φ增大,那么磁路有可能就进入了饱和状态,所以必须保证Φ为恒定,所以相应的也应该减小电源电压U,同理,f增大,U也要增大,我们必须保证u/f为一个常量
3.
1.2电动机变频器结构变频器的主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分,主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器,直流回路的滤波是电容电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器,其直流回路滤波是电感我厂为电压型它由三部分构成,将工频电源变换为直流功率的“整流器”,吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”,以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”1)整流器 最近大量使用的是二极管的变流器,它把工频电源变换为直流电源也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器,由于其功率方向可逆,可以进行再生运转2)平波回路 在整流器整流后的直流电压中,含有电源6倍频率的脉动电压,此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动为了抑制电压波动,采用电感和电容吸收脉动电压(电流)装置容量小时,如果电源和主电路构成器件有余量,可以省去电感采用简单的平波回路3)逆变器 同整流器相反,逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率,以所确定的时间使6个开关器件导通、关断就可以得到3相交流输出以电压型pwm逆变器为例示出开关时间和电压波形 4)控制电路控制电路是给异步电动机供电(电压、频率可调)的主电路提供控制信号的回路,它有频率、电压的“运算电路,主电路的“电压、电流检测电路”,电动机的“速度检测电路”,将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”,以及逆变器和电动机的“保护电路”组成
4.1)运算电路将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算,决定逆变器的输出电压、频率
4.2)电压、电流检测电路与主回路电位隔离检测电压、电流等
4.3)驱动电路驱动主电路器件的电路它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断
4.4)速度检测电路:以装在异步电动机轴机上的速度检测器tg、plg等的信号为速度信号,送入运算回路,根据指令和运算可使电动机按指令速度运转
4.5)保护电路:检测主电路的电压、电流等,当发生过载或过电压等异常时,为了防止逆变器和异步电动机损坏,使逆变器停止工作或抑制电压、电流值
3.2首阳山电厂凝结水泵变频器介绍
3.
1.2凝结水泵变频器型号简介我厂3号机组凝结水泵变频器为东方日立(成都)电控设备有限公司监督,上海变压器厂制造型号为ZTSGF-1320/6,主要参数如下1)额定容量一次侧1325kVA;二次侧1320kVA;三次侧5kVA;2)额定电压6kV/620V×18/380V3)额定电流
127.5A/
68.3A×18/
7.6A4)频率50Hz5)相数36)接线组别6kV侧星形(中性点不接地);620V侧延边三角形;380V侧星形(中性点接地)7)阻抗电压
5.85%8)冷却方式AF9)绝缘等级H级10)总重3780kg
3.
1.2凝结水泵变频器型式我厂高压变频调速系统采用直接“高—高”变换形式,为单元串联多电平拓朴结构,主体结构由多组功率模块串并联而成,从而由各组低压叠加而产生需要的高压输出,它对电网谐波污染小,输入电流谐波畸变小于3%,电网输入电压谐波畸变小于3%,直接满足IEEE519-1992的谐波抑制标准,输入功率因数高,不必采用输入谐波滤波器和功率因数补偿装置;输出波形质量好,输出电流谐波畸变小于3%,不存在谐波引起的电机附加发热和转矩脉动、噪音、输出dv/dt、共模电压等问题,不必加输出滤波器,就可以使用普通的异步电机,变频系统共有24个功率单元,每8个功率单元串连构成一相,其硬件配置图、系统图如下图3-1硬件配置图图3-2采用直列并列化的大容量变频器
3.3凝结水泵变频改造方案
3.
3.1凝结水泵变频电气接线改造我厂凝结水泵变频改造后新增加一台高压变频器与两台变频器出线开关柜,A、B凝结水泵工频电源开关采用原来的开关变频器与A、B凝结水泵采用一拖二的的控制方式,正常情况下一台凝泵变频工作,另一台凝泵工频备用,其供电回路示意图如下图3-3凝结水泵改造计划电气接线图
3.
3.2凝结水泵变频热工系统改造在OIS上实现A、B凝结水泵的启停,变频器的启停,A、B凝结水泵的联锁,工频、变频运行方式之间的闭锁除氧器水位调节,在变频方式下,通过变频器控制凝泵转速,以改变凝结水流量来实现;在工频方式下,通过控制凝结水调门开度,以改变凝结水流量实现凝汽器水位调节方式不变1) 需要增加的I/O信号如下表序号信号名称信号类型信号去向凝泵变频器控制指令(隔离)AO热工-电气凝泵变频运行电流AI电气-热工凝结水泵电机转速AI电气-热工变频器运行指令DO热工-电气变频器停机指令DO热工-电气凝泵变频电源开关合闸指令DO热工-电气凝泵变频电源开关跳闸指令DO热工-电气3A凝结水泵变频开关合闸指令DO热工-电气3A凝结水泵变频开关跳闸指令DO热工-电气3B凝结水泵变频开关合闸指令DO热工-电气3B凝结水泵变频开关跳闸指令DO热工-电气变频器待机状态(变频器请求运行信号)DI电气-热工变频器运行/停止状态DI电气-热工变频器重故障DI电气-热工变频器轻故障DI电气-热工变频器远方/就地控制状态DI电气-热工凝结水泵变频电源开关运行状态DI电气-热工凝结水泵变频电源开关停止状态DI电气-热工3A凝结水泵变频开关运行状态DI电气-热工3A凝结水泵变频开关停止状态DI电气-热工3B凝结水泵变频开关运行状态DI电气-热工3B凝结水泵变频开关停止状态DI电气-热工说明DCS开关量输出指令为3秒脉冲量,在电气回路中实现保持;表3-1需要增加的I/O信号2)SCS部分实现功能
2.1)联锁逻辑正常情况下,一台凝泵变频运行,另一台凝泵工频备用,当联锁开关投入时
2.
1.1)一台凝泵变频正常运行时
①运行变频泵(4DL/5DL)跳闸,延时3秒;
②变频泵(4DL/5DL)运行,同时“凝结水母管压力低低”信号触发以上2个条件中任一条件满足,联锁启动备用工频泵(2DL/1DL);
2.
1.2)一台凝泵工频正常运行时
①运行工频泵(1DL/2DL)跳闸,延时3秒;
②工频泵(1DL/2DL)运行,同时“凝结水母管压力低低”信号触发以上2个条件中任一条件满足,联锁启动备用工频泵(2DL/1DL);
2.
1.3)变频器跳闸时,联锁动作以下设备
①联锁跳闸变频器电源开关(3DL);
②联锁停运运行变频泵(4DL/5DL);
③延时3秒,联锁启动备用工频泵;
2.
1.4)变频器重故障,变频器仍在运行方式时,联锁动作以下设备
①联锁停运变频器;
②联锁跳闸变频器电源开关(3DL);
③联锁停运运行变频泵(4DL/5DL),
④延时3秒,联锁启动备用工频泵;
2.
1.5)变频器电源开关(3DL)跳闸时,联锁动作以下设备
①联锁停运变频器;
②联锁停运运行变频泵(4DL/5DL),
③延时3秒,联锁启动备用工频泵;
2.
1.6凝结水泵启动时,对应出口门联开,凝结水泵停止时,对应出口门联关;
2.
1.7凝结水泵启动失败时,在光字牌上报警
2.2)闭锁逻辑
2.
2.1)1DL/2DL开关(原凝结水泵工频合闸开关)允许启动条件
①4DL/5DL开关在断开位置;
②A/B凝结水泵准备好(入口门开到位,凝汽器水位不低,没有跳闸条件);
③操作站状态正常以上3个条件同时具备,方可允许启动;
2.
2.2)3DL开关(变频器电源开关)允许启动条件
①变频器没有重故障,
②变频器在停止状态以上2个条件同时具备,方可允许启动;
2.
2.3)变频器允许启动条件
①变频器没有重故障,
②变频器控制在运方状态,
③变频器在待机状态,
④3DL开关(变频器电源开关)在合闸位置,
⑤4DL或5DL开关在合闸位置,
⑥4DL、5DL开关不能同时在合闸位置以上6个条件同时具备,方可允许启动;
2.
2.4)4DL/5DL开关(凝结水泵变频合闸开关)允许启动条件
①1DL/2DL开关在断开位置,
②4DL和5DL开关都在断开位置,
③3DL开关在合闸位置,
④A/B凝结水泵准备好(入口门开到位,凝汽器水位不低,没有跳闸条件),
⑤操作站状态正常以上5条件同时具备,方可允许启动;
2.
2.5)现场设备已在运行(合闸)状态,闭锁该台设备启动(合闸)指令现场设备已在停止(分闸)状态,闭锁该台设备停止(分闸)指令3)MCS部分实现功能
3.1)除氧器水位调节方式不变,仍然采用串级三冲量调节方式,调节变量为除氧器水位,前馈信号为给水流量,反馈信号为凝结水流量;
3.2)增加凝泵变频调节操作器(M/A站),除氧器水位调节器(PID)与原除氧器水位调门操作器、凝泵变频调节操作器采用一拖二方式除氧器水位调门操作器、凝泵变频调节操作器任意一个投入自动,除氧器水位调节器(PID)即投入自动
3.3)变频工作方式
①变频器在运行状态;
②4DL或5DL开关在合闸位置以上两个条件同时具备,除氧器水位调节即处于变频工作方式,否则为工频工作方式
3.4)在变频工作方式下,自动状态,凝泵变频调节操作器接受PID调节器输出信号,控制凝泵转速;手动状态,运行人员通过凝泵变频调节操作器手动输出控制凝泵转速,此时除氧器水位设定值应跟踪除氧器水位信号,PID调节器输出应跟踪变频器M/A站手动输出指令;
3.
4.1)切手动条件
①除氧器水位信号坏质量;
②控制输出信号坏质量;
③除氧器水位高高;
④汽机跳闸;
⑤除氧器水位调门操作器在自动状态;
⑥设定值与实际水位偏差大于400mm;
⑦变频器轻故障以上7个条件,任一条件满足,系统自动切为手动调节方式
3.
4.2)跟踪条件
①除氧器水位高高;
②汽机跳闸;
③变频器停止状态;
④A、B凝结水泵变频开关(4DL、5DL)均在停止状态,以上4个条件中任一条件满足,变频器M/A站输出跟踪0%指令;
3.5)在工频工作方式下,自动状态,除氧器水位调门操作器接受PID调节器输出信号,控制除氧器水位调门开度;手动状态,运行人员通过凝泵变频调节操作器手动输出控制除氧器水位调门开度,此时除氧器水位设定值应跟踪除氧器水位信号,PID调节器输出应跟踪调门M/A站手动输出指令;
3.
5.1)切手动条件
①除氧器水位信号坏质量;
②控制输出信号坏质量;
③除氧器水位高高;
④汽机跳闸;
⑤凝泵变频调节操作器在自动状态;
⑥设定值与实际水位偏差大于400mm以上6个条件,任一条件满足,系统自动切为手动调节方式
3.
5.2)跟踪条件
①除氧器水位高高;
②汽机跳闸以上2个条件中任一条件满足,水位调门M/A站输出跟踪0%指令;
3.6)除氧器水位高低报警、联锁定值不变;
3.7)自动方式下,输出控制指令范围为60%-100%(暂定),手动方式下,输出范围为0%-100%;4)OIS画面
4.1)在凝结水系统画面上,取消原凝结水泵启动/停止操作标签,仅保留运行/停止状态显示和报警显示
4.2)增加变频器与A、B凝结水泵控制回路画面,并作为凝结水系统画面的弹出子画面;
4.3)变频器与凝结水泵控制回路画面实现的操作和状态显示
4.4)添加凝泵变频器启动/停止操作标签和状态显示;
4.5)添加凝泵变频电源开关合闸/分闸操作标签和状态显示;
4.6)分别添加A、B凝泵变频开关合闸/分闸操作标签和状态显示;
4.7)分别添加A、B凝泵工频开关合闸/分闸操作标签和状态显示;
4.8)A、B凝泵的运行状态信号取自该泵的工频和变频两种运行方式,工频运行方式状态显示为红色,变频运行方式状态显示为紫红色;
4.9)添加除氧器水位变频调节操作标签和手/自动状态显示标签;
4.10)添加凝泵变频器轻故障报警标签(黄色),添加凝泵变频器重故障报警标签(红色);
4.11)凝泵变频器输出频率50Hz或30Hz(暂定),在OIS上发“变频器输出频率高/低”报警;
4.12)变频器电源开关(3DL)运行、停止状态同时存在或同时消失时,在OIS上进行状态报警;
4.13运行凝结水泵变频开关(4DL/5DL)运行、停止状态同时存在或同时消失,在OIS上进行状态报警;5)电气设备改动情况
5.1)变频改造需要安装高压变频调速系统1套和高压开关柜2个设备总外形尺寸6460×1260×2420设备总重
7.5吨变压器重4吨
5.2)系统接地采用原电缆夹层接地网,屏柜底座采用焊接方式与接地网相连接.
5.3)变频装置功率损耗
52.8KW,结合6kV3A(6kV4A)、6kV3B(6kV4B)段开关柜散热考虑,6kV3A(6kV4A)、6kV3B(6kV4B)段安装四台10匹空调安装配电箱一个,配电箱安装4个3相60A漏电空气开关,2个2相32A漏电空气开关,总电源取自#3机(#4机)照明段备用间隔
5.4)变频器控制电源取自UPS电源负荷柜容量220V5KVA
5.5)在6kV3A(6kV4A)段北侧增加一台高压变频器与两台变频器出线开关柜(变频器控制柜与6kV3A/6kV4A段开关柜并柜),变频器电源开关取用6kV3B(6kV4B)段#21间隔,3A、3B凝结水泵工频电源开关采用原来的开关
5.6)敷设电缆序号电缆编号电缆型号起始位置终止位置长度备注控制电缆13NJSBB-01KVVP22-4*
1.56K3B段#21间隔#3机#11PCU柜200米电流4~20mA信号23NJSBB-02KVVP22-4*
1.56K3B段#21间隔#3机DCS中间继电器柜200米变频器电源DCS跳合指令33NJSBB-03KVVP22-7*
1.56K3B段#21间隔#3机凝结水变频控制柜20米变频器紧急分断、高压合闸允许43NJSBB-04KVVP22-6*
1.06K3B段#21间隔#3机#11PCU柜200米变频器电源状态信号63NJSBB-06KVV22-2*6#3机凝结水泵变频控制柜#3机UPS电源负荷柜200米交流电源73NJSBB-07KVVP22-7*
1.5#3机凝结水泵变频控制柜#3机DCS中间继电器柜200米变频器DCS启停指令83NJSBB-08KVVP22-7*
1.5#3机凝结水泵变频控制柜#3机#11PCU柜200米转速控制信号93NJSBB-09KVVP22-14*
1.0#3机凝结水泵变频控制柜#3机#11PCU柜200米反馈信号6个103ANJSBB-01KVVP22-7*
1.5#3机3A凝结水泵变频开关柜#3机DCS中间继电器柜200米DCS跳合指令113ANJSBB-02KVVP22-7*
1.5#3机3A凝结水泵变频开关柜#3机3A凝结水泵工频开关柜20米工频开关和变频开关相互闭锁合闸123ANJSBB-03KVVP22-6*
1.0#3机3A凝结水泵变频开关柜#3机#11PCU柜200米状态信号133BNJSBB-01KVVP22-7*
1.5#3机3B凝结水泵变频开关柜#3机DCS中间继电器柜200米DCS跳合指令143BNJSBB-02KVVP22-7*
1.5#3机3B凝结水泵变频开关柜#3机3B凝结水泵工频开关柜20米工频开关和变频开关相互闭锁合闸153BNJSBB-03KVVP22-6*
1.0#3机3B凝结水泵变频开关柜#3机#11PCU柜200米状态信号163NJSBB-10KVVP22-4*
1.5#3机凝结水变频控制柜6K3B段#21间隔20米变频电源开关位置信号一次电缆 13NJSBBY-01YJV22-3*95#3机凝结水泵变频变压器柜6K3B段#21间隔20米 23NJSBBY-02YJV22-3*95#3机凝结水泵变频变压器柜#3机3A凝结水泵变频开关柜6米 33NJSBBY-03YJV22-3*95#3机3A凝结水泵变频开关柜#3机3A凝结水泵工频开关柜20米 43NJSBBY-04YJV22-3*95#3机3B凝结水泵变频开关柜#3机3B凝结水泵工频开关柜20米 表3-2凝泵变频敷设电缆列表
3.4凝结水泵变频改造后保护
3.
4.1凝结水泵变频改造后热工保护1)凝结水泵热机保护凝汽器水位≤200mm跳凝结水泵2)凝结水流量低≤50t/h跳凝结水泵
3.
4.2凝结水泵变频改造后电气保护凝结水泵电机保护配置情况如下序号保护名称型号生产厂家保护定值压板编号动作方式1过流保护BEI-50/51BASLER瞬时动作电流=28A反时限始动电流=
3.6A时限曲线L时间度盘
3.3跳闸2过负荷保护2E动作值100%匝数2时间度盘23跳闸3零序保护BEI-51BASLER瞬时动作电流=
0.5A反时限始动电流=
0.5A时限曲线B2时间度盘
080.5s瞬时动作发信号,反时限动作延时跳闸4低电压保护TX接L.Vt=10s小母线跳闸表3-3凝结水泵电机保护表
3.5凝结水泵变频改造后运行方式
3.
5.1凝结水泵电气接线图1DL----#3机A凝结水泵工频开关2DL----#3机B凝结水泵工频开关3DL----#3机凝结水泵变频电源开关4DL----#3机A凝结水泵变频开关5DL----#3机B凝结水泵变频开关图3-4凝结水泵变频改造后电气接线图
3.
5.2凝结水泵改造后运行方式凝结水泵改造后正常方式采用变频运行方式一台凝泵变频运行,另一台凝泵工频备用,联锁开关投入若运行泵跳闸,联锁启动备用泵工频开关1)正常方式时各开关状态
1.1)3A凝结水泵变频运行、3B凝结水泵工频备用3DL、4DL开关在运行状态,2DL开关在热备用状态,联锁投入(当3A凝结水泵变频运行中跳闸,联动3B凝结水泵工频运行),1DL、5DL开关在试验位置、操作及动力保险取下,5DL开关二次插件插上
1.2)3B凝结水泵变频运行、3A凝结水泵工频备用3DL、5DL开关在运行状态,1DL开关在热备用状态,联锁投入(当3B凝结水泵变频运行中跳闸,联动3A凝结水泵工频运行),2DL、4DL开关在试验位置、操作及动力保险取下,4DL开关二次插件插上2)凝泵变频器检修
2.1)凝泵变频器检修,凝结水泵为工频运行方式,一台泵运行,另一台泵备用,联锁开关投入若运行泵跳闸,联锁启动备用泵工频开关3)变频器检修时各开关状态
3.1)变频器检修时变频器电源开关(3DL)在检修状态
3.2)变频器检修时3A、3B凝泵变频开关(4DL、5DL)应在柜外位置,操作保险取下,联系电气短接3A、3B凝泵变频开关闭锁同侧工频开关的状态接点
3.3)3A、3B凝泵的工频开关(1DL、2DL)根据泵的运行要求在运行状态、热备用状态或检修状态4)一台凝结水泵检修
4.1)一台凝结水泵检修,运行泵采用变频运行方式,联锁开关退出
4.2)一台凝结水泵检修时各开关状态
4.3)运行泵变频开关在运行状态工频开关摇至试验位置、操作保险取下
4.4)检修泵工频开关按要求做措施
4.5)检修泵的变频开关应在柜外位置,操作保险取下,联系电气将其闭锁另侧变频开关的状态接点短接
3.
5.3凝结水泵改造后操作方法1)3A凝结水泵变频检修后启动
1.检查3号机A凝结水泵工频电源1DL开关在试验位置,
2.检查3号机B凝结水泵变频电源5DL开关在试验位置
3.确认3号机凝结水泵联锁退出,
4.在3号机OIS上调出三号机A变频凝结水泵启停操作画面
5.合上3号机凝结水泵变频器电源3DL开关
6.合上3号机B变频凝结水泵电源4DL开关
7.启动3号机凝结水泵变频器运行
8.检查3号机A凝结水泵出口门自动开启
9.检查3号机A凝结水泵运行情况,若运行不正常,立即停止运行,重新做安措,继续检修工作若运行正常,根据工况需要决定是否停运2)3A凝泵变频运行切3B凝泵变频运行
1.退出3号机凝泵联锁
2.合上3B凝泵工频开关
3.操作变频调节器降低3A凝结水泵频率至10Hz
4.停止3A凝结水泵变频器运行
5.断开3A凝泵变频开关
6.取下3A凝泵变频开关操作保险
7.将3A凝泵变频开关摇至试验位置(二次插件不能拔下)
8.将3A凝泵工频开关转为热备用状态
9.合上3A凝泵工频开关
10.断开3B凝泵工频开关
11.取下3B凝泵工频开关操作保险
12.将3B凝泵工频开关摇至试验位置(二次插件不能拔下)
13.将3B凝泵变频开关转为热备用状态
14.合上3B凝泵变频开关
15.启动3号机凝结水泵变频器运行
16.监视3B凝结水泵频率自动升至10Hz
17.操作变频调节器增加凝结水泵转速至适当值
18.断开3A凝泵工频开关
19.投入凝泵联锁3)3A凝泵变频运行切3B凝泵工频运行
1.退出3号机凝泵联锁
2.合上3B凝泵工频开关
3.操作变频调节器降低A凝结水泵频率至10Hz
4.停止3号机凝结水泵变频器运行
5.断开3A凝泵变频开关
6.取下3A凝泵变频开关操作保险
7.将3A凝泵变频开关摇至试验位置(二次插件不能拔下)
8.将3A凝泵工频开关转为热备用状态
9.投入3号机凝泵联锁4)3A凝泵工频运行切3B凝泵变频运行
1.退出3号机凝泵联锁
2.取下3B凝泵工频开关操作保险,
3.将3B凝泵工频开关摇至试验位置,
4.3B凝泵变频开关转为热备用状态
5.合上3B凝泵变频开关
6.断开3A凝泵工频开关
7.投入3号机凝泵联锁5)3A凝泵工频运行切3B凝泵工频运行如果#3机凝泵变频器较长时间故障,定期切换需要将3A凝泵工频运行切3B凝泵工频运行(3B凝泵在工频备用状态)时
1.合上3B凝泵工频开关
2.断开3A凝泵工频开关6)凝结水泵变频正常启动操作顺序
1.合上变频器电源开关3DL
2.合上A凝结水泵变频开关4DL(B凝结水泵变频开关5DL)
3.启动凝结水泵变频器运行
4.监视A(B)凝结水泵频率自动升至10Hz
5.操作变频调节器增加凝结水泵转速至适当值7)凝结水泵变频停运操作顺序
1.操作变频调节器降低凝结水泵频率至10Hz
2.停止凝结水泵变频器运行
3.监视A凝结水泵频率自动减至0Hz
4.断开A凝结水泵变频开关4DL(B凝结水泵变频开关5DL)
5.断开变频器电源开关3DL8)3B凝结水泵切换同3A凝结水泵(略)
3.6凝结水泵变频改造后事故处理
3.
6.1变频器故障处理1)变频器轻故障
1.1)控制电源掉电解释指UPS输入侧交流220V电源消失这种情况下电源必须及时恢复,因为单靠UPS只能维持20-30分钟,此时只能由直流电源单独供电原因分析失电,电缆短路,变频器控制柜空气开关跳开,UPS或控制系统存在短路现象致使空气开关跳开
1.2)直流电源掉电解释指控制系统直流220V电源消失此时只能由交流电源单独供电原因分析失电,电缆短路,变频器控制柜空气开关跳开,控制系统存在短路现象致使空气开关跳开
1.3)功率单元旁路解释指功率单元出现下述故障单元欠电压,缺相,驱动故障,过热等,如果故障单元级数未超过设定级数,设备将处于功率单元旁路运行状态如果一级功率单元中有一个功率单元出现上述故障,一级功率单元将被旁路运行
1.4)变压器轻度过热解释当变压器的三相温度有任一相超过变压器报警温度后,就会发出变压器超温报警温度控制器过热报警参数按如下步骤检查和设定按SET,PV显示-cd-,用Δ或▽将SV显示值修改为1005(参数设定密码);按SET,PV显示-AH-,用Δ或▽将SV显示值修改为
140.0(超温保护值);按SET,PV显示-AL-,用Δ或▽将SV显示值修改为
130.0(超温报警值);按SET,确认修改后的参数值原因分析变压器柜顶风机停转;变压器冷风机故障;温度探头断路;温控仪故障造成误报;变压器绕组接触不良
1.5)触摸屏触摸故障解释触摸功能无法实现原因分析触摸屏驱动程序损坏;触摸屏感应元件故障
1.6)模拟给定掉线解释模拟给定4-20ma信号低于设定最低掉线值(为
2.5mA)原因分析DCS给定信号故障;接线接触不良;PLC模拟输入口故障
1.7)控制器无响应解释控制器与工控机无法正常通讯通常控制器正常工作时主控板运行指示灯处于闪动状态;常亮或常灭皆属异常状态原因分析主控板故障;主控板与底板插槽接触不良;控制器与工控机通讯电缆故障或不紧固2)变频器重故障
2.1)变压器严重过热解释变压器严重过热节点闭合原因变压器副边接线绝缘不良,装置过载运行,环境温度是否过高,变压器的冷却风机不正常,风路不通畅,变压器温度探头接线接触不良或断路,温度控制仪故障,温度控制仪过热保护参数不合理,参数被非法复位或修改系统缺省设定的变压器过热保护温度为140℃
2.2)PLC无响应解释工控机试图和PLC建立通讯没有成功原因分析工控机和PLC的通讯电缆和接头故障,确认PLC是否处于RUN位置,PLC故障,工控机485通讯卡损坏
2.3)变频器过流解释变频器输出电流超过内部整定电流软件整定:变频器实际电流值超过额定电流值120%并超过一分钟或过载150%超过三秒造成变频器跳闸硬件整定实际反馈电流值超过主控板硬件电路调整值原因分析变频器主控板硬件检测回路故障或整定值漂移;模拟接口板检测回路故障;霍尔电流传感器故障;电流传感器到模拟接口板之间的接线不良;变频器软件检测参数设置不当;电机过载;功率单元存在重故障;变频器输出到电机的电缆故障或输出接线柜螺钉烧断造成缺相
2.3)功率单元重故障解释分为旁路和不可旁路两种类型可旁路故障包括单元欠电压,缺相,驱动故障,过热,循检故障等不可旁路故障包括单元直流母线过电压,光纤故障,单元过流
2.4)单元过电压解释功率单元检测输入侧电压超过内部整定值原因分析电网侧电压过高或瞬间电压波动过大;功率单元单元控制板内过压整定值漂移;功率单元控制板故障;同一级内其他功率单元故障无输出且未旁路运行,造成该功率单元直流母线电压偏高;主控箱光纤板故障或CPU板故障3)单元欠电压解释功率单元检测输入侧电压低于内部整定值原因分析电网侧电压偏低或瞬间网侧电压波动太大;功率单元单元控制板内过压整定值漂移;功率单元控制板故障;功率单元输入侧整流回路故障;主控箱光纤板故障或PLC板故障;电网断电
3.1)缺相解释功率单元检测到输入侧电压低于缺相整定值原因分析功率单元输入侧保险故障断开;网侧输入侧电压低于额定电压的65%或缺相;变压器到功率单元的绕组出现缺相;绕组或接线柜接线不良或接线柜连接螺钉断开;
3.2)驱动故障解释功率单元检测输出回路有故障原因分析功率单元主回路输出部分故障(IGBT输出整流桥,可控硅);单元驱动板故障;单元控制板故障;变频器输出到电机回路(包括相关元件)缺相或短路;主控箱光纤板故障或CPU故障;变频器运行中带载拉闸
3.3)过热解释功率单元检测到模块温度超过内部整定值原因分析环境温度超过允许值;功率单元内功率元件质量不好;单元柜风机没有正常工作;进风口和出风口不畅通;装置长时间过载运行;功率单元温度继电器故障
3.4)光纤故障解释主控板检测不到从功率单元传来的信息原因分析功率单元控制电源故障;主控箱光纤板故障;功率单元输入回路整流桥炸毁;功率单元单元控制板故障;功率单元以及控制器的光纤连接头脱落;光纤折断;光纤头脏;
3.5)单元过电流解释功率单元检测到输出电流超过内部整定值原因分析功率单元输出回路故障;电机绝缘不好;装置过载运行;负载存在机械故障;启动时过电流;功率单元主控板故障
3.
6.2正常运行方式时事故处理变频器故障,则变频器电源开关、运行泵变频开关跳闸,备用泵工频开关应联动,出口门联开,速将除氧器上水调门手动关小控制好凝结水流量直至当前负荷对应凝结水流量,处理过程中,视除氧器水位下降情况应及时减负荷,保持汽包水位较低水位运行如不联动,应手启备用泵工频开关若备用泵联动或启动后又跳,不查清原因不得再启备用泵此时若判断原跳闸泵本身无故障时,可摇原跳闸泵变频开关至试验位置,原跳闸泵工频开关送电,并启动工频开关运行变频器电源开关没跳闸,运行泵变频开关跳闸,备用泵工频开关应联动;不联动,手启备用泵工频开关若备用泵联动或启动后又跳,不查清原因不得再启备用泵此时若判断原跳闸泵本身无故障时,可摇原跳闸泵变频开关至试验位置,原跳闸泵工频开关送电,并启动工频开关运行如处理中凝结水中断时间长,严密监视大机排气缸温度及凝汽器水位,必要时及时将输送泵倒至凝结水母管,如凝汽器水位持续升高,大机真空无法维持,达停机值时停机大机转速2000RPM以下破真空,热井放水
3.
6.3非正常运行方式(变频器检修)时事故处理运行泵工频开关跳闸,备用泵工频开关应联动,否则手启备用泵工频开关备用泵工频开关启动失败,则必须全面检查确认跳闸泵或备用泵无故障时,方可再启跳闸泵或备用泵工频开关一次单台凝泵变频运行,变频器故障跳闸时,若检查跳闸泵本身无故障,可摇跳闸泵变频开关至试验位置,将其工频开关送电,启动工频开关运行处理事故过程中要密切注意除氧器和凝汽器水位,防止因除氧器水位低引起给水泵跳闸,防止凝汽器满水如凝汽器水位持续升高,大机真空无法维持,达停机值时停机4凝结水泵改造经济分析变频设计是用于需要频繁调节流量、负荷变动较大的地方才能体现出变频泵的优势,比如说,一台泵供水,最大流量的时候需要50m3/h,而最小流量的时候仅有10m3/h,这个时候就要按照大流量配备水泵,小流量要求的时候可以减频减速来实现这样就比关闭出口阀门来调节流量体现出节能的优势稳定的供求关系方面体现不出变频的节能优势,但是可以通过变频实现后级某个参量的稳定,如离子膜盐水供水泵,受控于盐水高位槽(旭化成工艺)或者超精盐水罐(氯工程工艺)液位的稳定,比通过调节泵出口流量调节阀调节流量的方式要稳定可靠的多,投资也会省一大块另一个变频的用途是用于精密控制,比如流量控制严格的情况下,可以通过控制泵的转速来实现 表4-1机组各种负荷状态下凝泵变频运行时电机电流机组各种负荷状态下凝泵变频运行时电机电流机组负荷电机电流(A)300MW62260MW50180MW24200MW30220MW34 凝结水泵变频改造是我厂在机组小修中进行的一个比较大的技术改造项目该项目彻底改变了过去依靠调节出口门控制凝结水流量的局面,改造为变频调速后,机组工况在50%-55%的情况下,厂用电率较以前降低
0.8%,单台凝结水泵消耗功率由730kW降低为200kW,节电率在70%左右,仅此一项,供电煤耗将降低3克左右按我厂平均每年发电60亿kwh来算,可节约燃煤为按每吨5000大卡煤700元来计算,每年可节约通过以上简单计算已充分说明我厂变频改造取得了令人满意的效果,在煤价攀升的阶段也获得了可观的经济效益5结论总结我们投入变频器在各行业的实际运用,它具有显着的节电和改进工艺控制水平的效果,是工业自动化一个核心的执行部件未来,变频器将朝着根据行业客户细分化的不同要求而专门定制的方向发展;同时产品将进一步体现出低端、中端、高端不同应用功能的差异化发展趋势高端产品将朝着集同步异步控制、开环闭环控制及伺服功能于一体,兼具强大网络通讯功能的方向发展本次毕业设计使我们在学习阶段的最后一个环节,是对所学知识的综合应用,是一种再学习再提高的过程本次在设计过程中,主要以我厂实际情况为基本材料,从变频改造前设备运行状态出发,到分析变频器变频原理,再设计出改造方案,然后分析改造后运行方式及改造后的各种操作最后对变频器的不同故障进行了分析处理,通过对比改造前后的供电煤耗率,可计算出大概可以取得的经济效益,充分说明了本次凝结水泵变频改造取得了成功,达到了预期的节能目标,取得了巨大的经济效益通过对本次变频改造的设计和分析,为了继续降低电耗和煤耗,充分利用本次改造的经验和教训,下一步我厂要继续利用机组小修机会对耗电大户吸风机、送风机及一次风机进行变频改造,争取取得更大的经济效益,参考文献
[1]日立公司.东方日立高压大功率变频器产品技术手册.2006
[2]刘荣莉.火电厂动力设备.中国电力出版社.2007
[3]大唐首阳山发电厂发电部.300MW机组集控运行规程.2009
[4]国家电力公司.汽轮发电机运行规程.1999
[5]国家电力公司.电力安全工作规程.2001
[6]大唐首阳山发电厂发电部.运行操作票库.2001附录图1凝结水泵出口开关触头接线图图1凝结水泵出口开关二次接线图致谢通过本次对我厂凝结水泵变频改造的毕业设计,让我受益匪浅,也明白了很多东西只有自己亲自去做才能有更深的理解同时由于时间有限,还有很多问题没有彻底解决,在今后的工作和学习中,我一定会继续努力,做到活到老,学到老在本次毕业设计过程中得到了华北电力大学董清老师的指导,并对论文提出了宝贵意见,在此对董老师表示特别感谢PAGE16。