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合康HIVERT水冷型高壓變頻器在兆光發電鍋爐引風機上的應用

瀏覽次數: 日期:2018-1-25 10:26:34

摘要:本文介紹合康水冷型高壓變頻器應用于兆光發電2*600MW機組鍋爐引風機,提供改造經驗。實踐證明水冷散熱是大功率變頻器穩定運行重要因素,對設備穩定運行提供了保證。

關鍵詞:鍋爐引風機,水冷型高壓變頻器 


引言

山西兆光發電有限責任公司(簡稱“兆光發電”)位于山西省臨汾地區霍州市,地處電力網架樞紐及負荷中心,是山西格盟國際能源有限公司控股、北京能源投資(集團)有限公司參股,共同投資建設的現代化大型環保發電企業。目前裝機總容量1800MW,一期工程為2×300MW亞臨界直接空冷機組,于 2005年9月投產發電;二期工程為2×600MW超臨界雙缸雙排汽直接空冷機組,于2009年9月投產發電。

針對山西兆光發電有限責任公司二期2×600MW超臨界雙缸雙排汽直接空冷機組鍋爐引風機節能改造的需求,我公司對2臺600MW機組4臺引風機進行了高壓水冷型變頻器改造。


鍋爐引風機工藝簡介及要求

鍋爐屬于火力發電廠三大主體之一,鍋爐煙氣空氣系統向鍋爐提供所需要的熱風(二次風),向磨煤機提供熱、冷一次風,干燥給煤機出口進入磨煤機的原煤,對給煤機和磨煤機提供密封空氣,而鍋爐引風機在煙氣空氣系統中起到將鍋爐燃燒產生的煙氣通過煙囪排放到大氣中的作用。在整個工藝中鍋爐引風機起到至關重要的作用。2×600MW超臨界雙缸雙排汽直接空冷機組每臺機組設置2臺引風機,每臺引風機選用靜葉可調軸流風機,通過調節靜葉的角度來調整空氣的進入風機的流量。通過變頻器調速代替風機靜葉調節可增加節能空間。

引風機在整個工藝系統中起到關鍵作用,對變頻器穩定運行提出了更高的要求。對于高壓變頻器的穩定性來說,變頻器的散熱問題是保證變頻器穩定運行重要因素。目前國內變頻器以風冷為主要散熱方式,隨著變頻器容量的不斷提高,風冷散熱方式已滿足不了大功率變頻器散熱要求。對于大功率的變頻器,水冷散熱無疑是最好的散熱方式。


水冷型變頻器改造應用方案

3.1方案概述

本次改造主要對2臺600MW機組4臺鍋爐引風機進行變頻器改造,鍋爐引風機高壓電機型號YBPKK1000-6,額定功率6.85MW,額定電壓6KV,額定電流736A.根據現場工藝及運行數據,選擇合康自主生產的水冷型高壓變頻器HIVERT- Y06/1000W,額定輸出電流1000A.


3.2 水冷型變頻器主回路運行及接線應用方案

變頻器采用“一拖一”手動旁路方式。如圖一

變頻運行:QS1、QS22閉合,QS21斷開,由合閘斷路器QF為變頻器供電,再通過變頻器本地或遠程啟動電機變頻運行;

工頻定速運行:QS1、QS22斷開,QS21閉合,由合閘斷路器QF直接啟動電機定速運行;

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圖一

而水冷型變頻器由變壓器和功率單元組成,如圖二。變壓器采用強迫油循環水冷卻式油浸變壓器,原邊為Y接法,與進線高壓直接相連,副邊繞組為延邊三角形接法,為功率單元提供電源。功率單元經串聯疊波升壓后,三相輸出Y接,得到驅動電機的可變頻三相高壓電。

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圖二


3.3水冷型高壓變頻器水冷系統具體應用方案

3.3.1 移相變壓器冷卻系統

采用油水換熱冷卻類型,變壓器工作時產生的熱量,因變壓器本體浸泡在冷卻油中,熱量傳遞給冷卻油。在油泵的作用下,強迫冷卻油流動,熱油從油箱上端流出,通過封閉的管道流經油水熱換器時與冷卻水進行熱交換,熱油中的熱量被冷卻水帶走,冷卻后的油沿管道重新回到油箱,以此循環實現變壓器散熱。


3.3.2功率單元冷卻系統

功率單元冷卻系統由功率單元柜,純水冷卻單元柜和全自動濾水器組成。水冷分內循環和外循環兩部分,變頻器內部功率單元采用水冷板散熱,去離子水通過管道進入水冷板,將IGBT等功率元件熱量傳遞給去離子水,熱量由去離子水帶走,進入水-水交換器。水水交換器通過外循環水換熱,熱量由外循環水帶走,冷水進入單元水冷板繼續循環。如圖三

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圖三

外循環水水源取自電廠開式循環冷卻水,開式水具備能夠滿足變頻器散熱需要的流量,但水中雜質較多,容易堵塞過濾網。通過增加全自動反沖洗過濾裝置去除水中雜質,避免了堵塞。


3.3.3水冷系統主要設備選型及主要參數

1.變頻器內循環冷卻水

選擇同飛制冷設備公司純水冷卻單元,型號為LCUF-130/65-W/W-G.

技術參數

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2.二次冷卻水源

現場提供開式循環冷卻水,進水管道中增加自動反沖洗裝置。   


3.3.4 電廠DCS控制改造

高壓變頻器控制系統采用雙回路供電,可實現無擾切換,確保變頻器控制回路穩定。

變頻器具有與現場分散控制系統DCS的用戶接口,變頻器根據DCS控制指令,控制電機啟動,停止以及調速。變頻器裝置,純水冷單元柜和全自動濾水器通過硬連接線方式向DCS反饋設備狀態信號和故障報警等信號。在現有的DCS系統增加鍋爐引風機變頻器控制功能。


3.3.5現場運行情況及效益分析

設備投運至今穩定運行已半年之久,采用水冷型變頻器,體積小,冷卻效率高。在實際運行中表現出優異的性能和高可靠的穩定性。

1. 增加變頻器調速系統后,電機通過變頻器實現軟啟動,改善了風機啟動性能,延長了電機使用壽命,降低了電機啟動時沖擊電流,減少對廠用電的沖擊。

2. 采用變頻器調速后,電機轉速降低,主設備及相應的輔助設備如軸承等磨損較改造前減輕,維護周期和設備運行收壽命將延長。

3. 使用水冷型高壓變頻器,設備噪音小,運行環境好,變頻器柜體尺寸減小,節省了變頻器占地空間。通過水冷散熱,使設備及環境溫度達到穩定的溫度,有限的降低了IGBT截溫。

4. 設備節能效果,達到了預期的節能效果。


總結

兆光發電二期2×600MW超臨界雙缸雙排汽直接空冷機組鍋爐引風機改為變頻調速控制后,設備運行穩定,廠用電量得到大幅度降低,節能效果明顯,取得了明顯的經濟效益。同時鍋爐調節特性及運行工況都得到了改善,機組自動投入率明顯提高,從而提高了機組運行的安全可靠性。可見變頻調速技術在節能降耗,提高自動化控制水平方面具有很大的優點,值得廣泛推廣應用。


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