高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用（付金建）

1、高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用火電廠散熱及維護(hù)部分智光電氣引領(lǐng)工業(yè)電氣進(jìn)入3E時代廣州智光電氣股份 付金建2011年5月24日目錄第一部分 高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)在火電廠應(yīng)用簡介第三部分 火電廠高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)維護(hù)注意事項(xiàng)第二部分 火電廠高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)常用的散熱方式 據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國火力發(fā)電廠八種主要風(fēng)機(jī)和水泵配套的電機(jī)總?cè)萘砍^25000MW，年總用電量占全國火電發(fā)電量的。 我國火電機(jī)組的平均煤耗為400g/(kWh)，廠用電率的高低是影響供電煤耗和發(fā)電成本的主要因素之一。 目前降低廠用電率，降低發(fā)電成本，提高上網(wǎng)電能的競爭力，已成為各發(fā)電廠努力追求的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)。近幾年電網(wǎng)的負(fù)荷峰谷差越來越大，頻繁的調(diào)峰任務(wù)

2、使部分輔機(jī)仍然運(yùn)行在工頻狀態(tài)下，造成大量電能流失。 實(shí)踐證明：高壓變頻調(diào)速是效率最高、最可靠的調(diào)速形式。火電廠輔機(jī)變頻改造的必要性常見調(diào)速方式性能簡要比較火電廠輔機(jī)變頻改造的必要性 風(fēng)機(jī)、泵類進(jìn)行調(diào)速節(jié)能改造的幾個認(rèn)識誤區(qū) （1）平時生產(chǎn)工藝情況穩(wěn)定，基本不需要調(diào)節(jié)，因此沒有調(diào)速改造的需要；（2）工頻運(yùn)行電機(jī)已接近滿載，沒有節(jié)能空間，因此沒有調(diào)速改造的需要； （3）風(fēng)機(jī)或泵調(diào)速后降低了壓力，將達(dá)不到揚(yáng)程、壓力要求，因此調(diào)速改造不可行；（4）原來的控制開度等參數(shù)是長時間摸索的優(yōu)化的，調(diào)速改造后可能導(dǎo)致這些 經(jīng)驗(yàn)參數(shù)的失效，因此調(diào)速改造不宜上，應(yīng)緩行。火電廠輔機(jī)變頻改造的必要性變頻調(diào)速改造的優(yōu)勢

3、（1）節(jié)能效益顯著，風(fēng)機(jī)、泵類的變頻調(diào)速改造，與傳統(tǒng)風(fēng)門、閥門調(diào)節(jié)相比， 平均節(jié)能效果在2030，有些甚至達(dá)到70，是節(jié)能減排的重要技術(shù)手段， 被國家列入“十一五”重點(diǎn)推廣節(jié)能技術(shù)。（2）用變頻調(diào)速裝置后，電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟啟動，啟動時電流不超過電機(jī)額定電流的倍， 對電網(wǎng)無任何沖擊，電機(jī)使用壽命延長。在整個運(yùn)行范圍內(nèi)，電機(jī)可保證運(yùn)行 平穩(wěn)，損耗減小，溫升正常。（3）降低噪音、管網(wǎng)壓力波動，風(fēng)機(jī)啟動時的噪音和啟動電流非常小，無任何異常 振動和噪音。（4）采用變頻器具有過流、短路、過壓、欠壓、缺相、溫升等多項(xiàng)保護(hù)功能， 更完善地保護(hù)了電機(jī)。（5）操作簡單，運(yùn)行方便。可通過計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程給定風(fēng)量或壓力等參數(shù)，

4、實(shí)現(xiàn)智能調(diào)節(jié)，無需機(jī)械操作減輕運(yùn)行、維護(hù)人員工作強(qiáng)度與工作量。火電廠輔機(jī)變頻改造的必要性不同類型主電路中壓變頻器的特點(diǎn)比較 火電廠高壓變頻器常見的主回路形式1、手動一拖一旁路2、自動一拖一旁路火電廠高壓變頻器常見的主回路形式3、手動一拖二旁路火電廠高壓變頻器常見的主回路形式1、自動一拖二旁路（1）火電廠高壓變頻器常見的主回路形式1、自動一拖二旁路（2）目錄第一部分 高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)在火電廠應(yīng)用簡介第三部分 火電廠高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)維護(hù)注意事項(xiàng)第二部分 火電廠高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)常用的散熱方式環(huán)境溫度：-5oC至+45oC，溫度變化應(yīng)不大于5K/h 。環(huán)境濕度：2090%,變化率5%/h,無凝露 。室

5、內(nèi)，海拔1000m以下，無腐蝕性、爆炸性氣體、灰塵，無陽光直射 針對現(xiàn)場不同的環(huán)境，現(xiàn)總結(jié)出五種變頻器散熱方式，供大家參考：風(fēng)道散熱、空調(diào)散熱、空氣水冷器散熱、組合散熱、密閉自循環(huán)散熱。高壓變頻器對環(huán)境的要求主要針對于現(xiàn)場環(huán)境清潔、空氣中灰塵少、并且環(huán)境溫度能夠滿足設(shè)備運(yùn)行溫度要求的可采用風(fēng)道散熱設(shè)計(jì) 。如果變頻器柜頂風(fēng)機(jī)距出風(fēng)口較近（小于米，中間無轉(zhuǎn)折），出風(fēng)口可不加裝輔助排風(fēng)機(jī)；如果出風(fēng)口的現(xiàn)場施工存在不便，風(fēng)道需有轉(zhuǎn)折，則可以考慮加裝風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫排風(fēng)，排風(fēng)機(jī)的排風(fēng)量必須不小于變頻器柜頂風(fēng)機(jī)的排風(fēng)量。注意事項(xiàng)：進(jìn)風(fēng)口面積必須足夠大，防止室內(nèi)形成負(fù)壓，產(chǎn)生高海拔效應(yīng)，人為的降低設(shè)備系統(tǒng)容量。進(jìn)風(fēng)

6、口必須加裝方便拆卸的防塵濾網(wǎng)，防塵濾網(wǎng)必須定期更換、沖洗。風(fēng)道材料：采用噴漆的冷軋鋼板、白鐵皮或者不銹鋼。進(jìn)風(fēng)口的下邊沿一般在墻壁距地面處。風(fēng)道散熱的優(yōu)缺點(diǎn) ：成本低，可靠性高，散熱效果良好 ，可靠性高；不能使用于現(xiàn)場比較臟，灰塵比較大的環(huán)境。風(fēng)道散熱方式風(fēng)道散熱效果的好壞與變頻系統(tǒng)放置的地點(diǎn)、進(jìn)風(fēng)口位置、出風(fēng)口位置有著密切的關(guān)系。出風(fēng)口與周圍障礙物的距離不得小于1m，不得放置在迎風(fēng)處，出風(fēng)口所在環(huán)境的壓強(qiáng)不得高于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，不得向密閉的環(huán)境、放置有發(fā)熱的電器環(huán)境、高溫的環(huán)境等等排放變頻系統(tǒng)熱風(fēng)。由于我們使用的風(fēng)機(jī)正常情況是逆時針旋轉(zhuǎn)，因此設(shè)計(jì)出風(fēng)口時不得逆著風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向放置。進(jìn)風(fēng)口要遠(yuǎn)離灰

7、塵源、遠(yuǎn)離熱源、盡量靠近變頻系統(tǒng)吸風(fēng)的地方。風(fēng)道出口風(fēng)速一般控制在10m/s以內(nèi)。風(fēng)道散熱方式變頻器總的排風(fēng)量為單個風(fēng)機(jī)排風(fēng)量乘以風(fēng)機(jī)數(shù)量 。系統(tǒng)的通風(fēng)量Qf，假定進(jìn)風(fēng)口的風(fēng)速V不超過3 m/s，由Qf =SV可知，進(jìn)風(fēng)口的面積SQf /V。如果進(jìn)風(fēng)面積越小，則進(jìn)風(fēng)速度就越大，那么空氣所攜帶的灰塵就會越多、顆粒就會越大，防塵濾網(wǎng)就很容易積灰阻塞，從而使維護(hù)的工作量加大、變頻室容易造成負(fù)壓現(xiàn)象散熱效果不好。風(fēng)冷系統(tǒng)的散熱原理： Q=tQfCp （Q：系統(tǒng)總的損耗功率，t：空氣進(jìn)口與出口的溫差 ，Qf：總的通風(fēng)量 ，Cp：空氣的比熱，：空氣的密度。風(fēng)道散熱方式系統(tǒng)安裝離墻壁較近、出風(fēng)口至墻體無障礙

8、物的現(xiàn)場，通過風(fēng)機(jī)風(fēng)道接口直接安裝風(fēng)道將熱風(fēng)排出室外。如下圖所示：風(fēng)道散熱方式此方法主要使用于房間較小且障礙物較多或者室內(nèi)變頻器較多的現(xiàn)場，并且將系統(tǒng)的散熱風(fēng)機(jī)改成前后出風(fēng)的形式。如圖所示：風(fēng)道散熱方式如果變頻器柜頂風(fēng)機(jī)距出風(fēng)口較遠(yuǎn)或者出風(fēng)口的現(xiàn)場施工存在不便，風(fēng)道需有轉(zhuǎn)折，則可以考慮加裝風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫排風(fēng)，排風(fēng)機(jī)的排風(fēng)量必須不小于變頻器柜頂風(fēng)機(jī)的排風(fēng)量。如圖所示：風(fēng)道散熱方式為了更好的使系統(tǒng)散熱，在墻壁上加裝排風(fēng)機(jī)（1臺或者多臺），其排風(fēng)量一定不能小于系統(tǒng)總風(fēng)機(jī)的排風(fēng)量。如圖所示：風(fēng)道散熱方式此方式主要針對系統(tǒng)出風(fēng)臨墻，開放式進(jìn)風(fēng)，避免系統(tǒng)吹出的熱風(fēng)再次進(jìn)入系統(tǒng)再循環(huán)，同時由于出風(fēng)口至墻體間有障礙

9、物，不能安裝風(fēng)道或隔層的現(xiàn)場，導(dǎo)風(fēng)板的角度與系統(tǒng)離墻的距離有關(guān)，排風(fēng)機(jī)的安裝高度與系統(tǒng)離墻距離及導(dǎo)風(fēng)板的角度有關(guān)，如下圖所示：風(fēng)道散熱方式變頻器安裝空調(diào)時，要求變頻器控制室空間盡可能小，并且做好密封?？照{(diào)容量的確定原則：按照變頻器的發(fā)熱量和控制室環(huán)境實(shí)用面積來選擇空調(diào)的容量。變頻器發(fā)熱根據(jù)運(yùn)行工況選擇，考慮一定的裕量。按照房間實(shí)用面積計(jì)算空間單獨(dú)空間制冷所需的空調(diào)容量，一般每平方米可以按照150瓦特計(jì)算。空調(diào)總體的制冷量應(yīng)為變頻器的發(fā)熱量加上空間制冷所需的制冷量。所謂的空調(diào)“匹”數(shù)，原指輸入功率的大小，包括壓縮機(jī)、風(fēng)扇電機(jī)及電控部分所消耗的能量，制冷量以輸出功率的多少計(jì)算。 一般來說，1匹空調(diào)

10、的制冷量大致為2000大卡，換算成國際單位應(yīng)乘以，故1匹之制冷量應(yīng)為2000大卡1.162=2324(W)， 這里的W(瓦)即表示制冷量 ?？照{(diào)散熱方式優(yōu)點(diǎn)：由于室內(nèi)外空氣沒有直接流通，容易保證室內(nèi)環(huán)境清潔。比如現(xiàn)場環(huán)境灰塵比較大或者冶金行業(yè)灰塵中含有導(dǎo)電粉塵的項(xiàng)目都可以選用。缺點(diǎn)：空調(diào)的可靠性會影響變頻器的穩(wěn)定運(yùn)行，空調(diào)費(fèi)用高，運(yùn)行費(fèi)用高，即一次投入和后期維護(hù)費(fèi)用高。由于空調(diào)的可靠性會影響變頻器的穩(wěn)定運(yùn)行，因此一定要選用多臺小空調(diào)散熱的形式?？照{(diào)散熱方式此方式主要運(yùn)用在中小型系統(tǒng)散熱上，如圖所示：空調(diào)散熱方式此方式主要運(yùn)用在中型系統(tǒng)散熱上或者房子空間比較緊湊的現(xiàn)場，如圖所示：空調(diào)散熱方式對于

11、電廠、化工等行業(yè)有大量循環(huán)水或冷凍水的現(xiàn)場，宜采用空氣水冷器散熱方式?？諝馑鋮s系統(tǒng)(簡稱空冷器)是一種利用高效、環(huán)保、節(jié)能的冷卻系統(tǒng)，其應(yīng)用技術(shù)在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位。從變頻器出來的熱風(fēng)，經(jīng)過風(fēng)道連接到內(nèi)有固定水冷管的散熱器中，散熱器中通過溫度低于33的冷水，熱風(fēng)經(jīng)過散熱片后，將熱量傳遞給冷水，變成冷風(fēng)從散熱片吹出，熱量被循環(huán)冷卻水帶走，保證了變頻器控制室內(nèi)的溫度恒定。其外形及原理如下圖所示： 空氣水冷器散熱方式必須安裝在密閉保溫的環(huán)境中,安放設(shè)備的空間要盡可能小。流入空冷器的水為循環(huán)水，為保護(hù)設(shè)備，要求循環(huán)水的PH值為中性,且無腐蝕損壞銅鐵的雜質(zhì),進(jìn)水的水壓一般為0.2Mpa,進(jìn)水溫度33。空

12、冷器的冷卻量是由變頻系統(tǒng)的發(fā)熱量決定的，一般要保留一定的裕量?？绽淦鞯木S護(hù)簡單易行,一般半年維護(hù)1次。材料： 散熱片-銅鋁復(fù)合翅片（碳鋼管），外殼-不銹鋼（鍍鋅板）安裝時還需要的輔助設(shè)備：普通水泵、流量計(jì)、調(diào)節(jié)閥門、過濾器、水管等?？绽淦鞯募夹g(shù)條件如下：進(jìn)水溫度：33（越低越好），工作水壓：0.2MPa 出風(fēng)溫度：40 耗水量：1千瓦時所產(chǎn)生的熱量大概需要的水量優(yōu)點(diǎn)：環(huán)保、室內(nèi)清潔、可靠性高、運(yùn)行費(fèi)用低、維護(hù)次數(shù)少。缺點(diǎn)：冷卻水的溫度不能太高，一次性投入費(fèi)用高?？諝馑淦魃岱绞截?fù)載額定功率KW ，負(fù)載最大運(yùn)行功率KW ；歷史最高環(huán)境溫度 ，歷史最低環(huán)境溫度 ；海拔高度m ；冷卻水情況 ：PH

13、值及腐蝕性、是否有懸浮物及雜質(zhì)、是否加裝過濾器、能提供的最小流量m3/h、最高溫度、母管最大壓力Mpa、母管最小壓力Mpa；要求最高室內(nèi)環(huán)境溫度 ；空氣水冷器散熱系統(tǒng)希望設(shè)計(jì)的安裝方式 ：懸掛方式 、制作靜壓箱方式 、風(fēng)道+風(fēng)機(jī)強(qiáng)制循環(huán)方式 ；比較詳細(xì)的變頻系統(tǒng)安裝布局圖。 空氣水冷器散熱方式設(shè)計(jì)調(diào)查空冷器在搬運(yùn)、安裝過程中必須要小心，避免損傷換熱片以及換熱水管；安裝時必須分清空冷器的進(jìn)出水管，否則將嚴(yán)重影響系統(tǒng)散熱器；安裝后進(jìn)行水側(cè)的氣密性試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力應(yīng)大于實(shí)際工作壓力的1.2 倍；空冷器啟動前應(yīng)放盡腔內(nèi)的空氣，以提高傳熱效率，其步驟：A）松開進(jìn)出集水管端的放氣螺塞，關(guān)閉出水管閥門；B）緩

14、慢打開冷卻水的進(jìn)水閥，使冷卻水從集水管放氣孔溢出為止，然后擰緊放氣螺塞，關(guān)閉進(jìn)水閥； C）當(dāng)水溫升高510后，打開空冷熱器的進(jìn)水閥（注意：切忌快速打開進(jìn)水閥，因冷卻器水大量流過空水冷換熱器時，會使換熱器表面長期形成一層導(dǎo)熱性很差的“過冷層”），再打開熱介質(zhì)的出入閥，使之處于流動狀態(tài)，然后注意調(diào)整空水冷換熱器介質(zhì)的流量，使熱介質(zhì)保持在最佳使用溫度；空冷器長期停止使用維護(hù)注意事項(xiàng)：冬季停用的空水冷換熱器應(yīng)放盡腔內(nèi)水，以防凍裂熱交換器，夏天散熱器不工作時，其內(nèi)腔應(yīng)灌滿水，以減少內(nèi)腔銹蝕 ?？諝馑淦魃岱绞桨惭b注意事項(xiàng)冷卻器散熱容量不足 ；房間密閉效果差、到處泄露熱空氣 ；冷卻水的溫度比較高 ；空冷

15、器水管內(nèi)有空氣 ；空冷器散熱片表面堵塞、空氣無法流通；空冷器換熱性能下降 。空氣水冷器散熱方式散熱效果差的原因分析此方式主要運(yùn)用在中小型系統(tǒng)散熱上，如圖所示：空氣水冷器散熱方式此方式主要運(yùn)用在中型系統(tǒng)散熱上或者房子空間比較緊湊的現(xiàn)場，如圖所示：空氣水冷器散熱方式空氣水冷器散熱方式空氣水冷器散熱方式此方式主要針對大功率系統(tǒng)，室外灰塵少且空氣粉塵不含導(dǎo)電顆粒，并且能夠提供滿足空冷器技術(shù)條件的冷卻水。此方式將變壓器柜與功率模塊柜用隔熱板隔開，綜合了風(fēng)道與空冷器兩種散熱的優(yōu)點(diǎn)，并且可以充分利用移相隔離變壓器H級絕緣（ 180）的性能。我司移相隔離變壓器允許溫升110K，因此可以運(yùn)用在環(huán)境溫度比較高的現(xiàn)

16、場?？绽淦鞯睦鋮s量可以按照系統(tǒng)發(fā)熱量的一半來匹配。此方式安裝比較靈活，可以優(yōu)選風(fēng)道與空冷器類安裝形式。組合散熱方式組合散熱方式此方式主要針對大功率系統(tǒng)，室外灰塵少且空氣粉塵不含導(dǎo)電顆粒。此方式將變壓器柜與功率模塊柜用隔熱板隔開，綜合了風(fēng)道與空調(diào)兩種散熱的優(yōu)點(diǎn)，并且可以充分利用移相隔離變壓器H級絕緣（ 180）的性能。移相隔離變壓器允許溫升110K，因此可以運(yùn)用在環(huán)境溫度比較高的現(xiàn)場?？照{(diào)的制冷量可以按照系統(tǒng)發(fā)熱量的一半來匹配。此方式安裝比較靈活，可以優(yōu)選風(fēng)道與空調(diào)類安裝形式組合散熱方式組合散熱方式針對環(huán)境條件差、現(xiàn)場空間狹小，在中小型系統(tǒng)上可采用密閉自循環(huán)散熱裝置。此裝置與變頻器功率柜一體化設(shè)

17、計(jì)，附著于功率柜頂部 。如果現(xiàn)場不能提供滿足空冷器技術(shù)條件的冷卻水，可以采用增加制冷壓縮機(jī)組 的方式，制冷壓縮機(jī)組安裝于變頻器柜附近 。優(yōu)點(diǎn)：不需要為變頻器再獨(dú)立建筑房屋 ，避免環(huán)境溫度和粉塵對設(shè)備的不利影響 ，維護(hù)工作簡單，可靠性高。若散熱裝置有損壞，打開有機(jī)玻璃門后，變頻系統(tǒng)仍能斷時正常運(yùn)行。由于該系統(tǒng)循環(huán)水是密閉循環(huán)的，如現(xiàn)場室外溫度過低，可以在循環(huán)水內(nèi)添加防凍劑。缺點(diǎn)：一次性投入費(fèi)用較高。變頻器密閉自循環(huán)散熱方式變頻器密閉自循環(huán)散熱方式目錄第一部分 高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)在火電廠應(yīng)用簡介第三部分 火電廠高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)維護(hù)注意事項(xiàng)第二部分 火電廠高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)常用的散熱方式 系統(tǒng)運(yùn)行前準(zhǔn)備

18、工作 系統(tǒng)啟動操作 系統(tǒng)停機(jī)操作 系統(tǒng)停機(jī)檢修操作 系統(tǒng)由變頻轉(zhuǎn)工頻運(yùn)行操作 系統(tǒng)由工頻轉(zhuǎn)變頻運(yùn)行操作42高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的操作說明文件 系統(tǒng)啟動操作 系統(tǒng)停機(jī)操作 43高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的啟動與停機(jī)操作 在高壓開關(guān)未斷開時，禁止操作旁路柜刀閘。 操作旁路柜刀閘時，先按刀閘電磁鎖，電磁鎖上紅色指示燈未亮?xí)r，表示不允許操作刀閘，請確認(rèn)后再操作，切勿強(qiáng)行操作刀閘。 對高壓輸入、輸出電纜搖絕緣時，必須保證輸入、輸出刀閘均處于斷開位置。44旁路柜開關(guān)操作注意事項(xiàng) 斷開高壓開關(guān)30分鐘后才允許打開功率柜柜門；確認(rèn)單元箱“直流無壓” 時，才允許接觸單元箱。 拆功率單元箱光纖及輸入輸出電纜時要注意不要折彎及擠壓光纖。 拆卸及安裝柜內(nèi)螺釘時，注意螺釘、平墊等不要掉進(jìn)功率柜體內(nèi)部，不慎掉