發(fā)電站直接空冷系統(tǒng)(空冷島)，由于具有環(huán)保、節(jié)能及節(jié)水等主要特點(diǎn)，在國內(nèi)外火力發(fā)電廠的建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。鄂爾多斯某電力公司為增建一臺60?MW機(jī)組作為背壓機(jī)組的后置機(jī)，采用東方汽輪機(jī)有限公司低壓中溫直接空冷凝汽式汽輪機(jī)。本期工程有1臺機(jī)組(圖1)，每臺空冷機(jī)組配置12臺風(fēng)機(jī)，每臺風(fēng)機(jī)配置1臺變頻器。
由于空冷風(fēng)機(jī)是按照裝置的最大處理量和最高月平均溫度計(jì)算設(shè)計(jì)，在不同的季節(jié)、不同的處理量的情況下，所需的風(fēng)量相差很大。采用合康HID300A系列變頻控制后，可根據(jù)不同氣候條件改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，空冷風(fēng)機(jī)的風(fēng)量可隨處理量、原油性質(zhì)及氣溫的變化而變化，從而減少了能源的浪費(fèi)。當(dāng)所需風(fēng)量比較少時(shí)，變頻器在滿足機(jī)組正常工況需求的情形下，使電機(jī)在低轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，減少噪音及對機(jī)械的磨損，延長設(shè)備使用壽命并降低維修費(fèi)用。
空冷風(fēng)機(jī)變頻柜的選型要求
現(xiàn)場空冷風(fēng)機(jī)系統(tǒng)對變頻柜的選型有以下要求：
空冷變頻器及變頻器電源開關(guān)采用組柜方式(單柜單回路)，柜體采用固定安裝結(jié)構(gòu)，下出線方式。變頻柜主電源采用與進(jìn)線柜母排連接方式，防護(hù)等級不低于IP42;每臺柜內(nèi)主控制回路至少應(yīng)包括：進(jìn)線刀熔開關(guān)或塑殼斷路器、直流電抗器、輸入濾波器、變頻器及輸出電抗器等;其他控制回路根據(jù)控制要求配置變壓器及所有提供必要功能的電氣設(shè)備，包括變頻器及所有安裝在控制柜內(nèi)所需的設(shè)備。變頻器應(yīng)配通信接口(通信協(xié)議為ModbusRS485)。為了變頻系統(tǒng)的散熱考慮，所用輸出電抗器必須安裝在變頻器外或選用一體型式，使電廠各級母線電壓上的諧波分量滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求;變頻器將完成整個(gè)風(fēng)機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的運(yùn)行，頻率范圍在旋轉(zhuǎn)速度的0%～110%之內(nèi)。并考慮由電纜、濾波器以及變頻器放置于變頻器柜內(nèi)的降容等導(dǎo)致的功率損失;變頻器必需能夠?qū)D(zhuǎn)動的風(fēng)機(jī)電機(jī)進(jìn)行啟動(雙向重啟動);變頻器安裝于變頻器柜內(nèi)，在變頻器殼體的前門要安裝一個(gè)按鍵界面(控制板)，以便通過變頻器實(shí)現(xiàn)對風(fēng)機(jī)的操作以及對AC驅(qū)動裝置調(diào)節(jié)器校正等;控制柜的設(shè)計(jì)要考慮由功率損失引起的冷卻和散熱要求。氣流不得被內(nèi)置的裝置阻隔。在柜頂上安裝風(fēng)扇，變換器區(qū)域的空氣入口必須滿足設(shè)計(jì)環(huán)境要求。
圖1空冷機(jī)組
空冷風(fēng)機(jī)變頻控制系統(tǒng)
根據(jù)凝結(jié)水和蒸汽的流動方向，直接空冷系統(tǒng)可以分為順流式、逆流式及順逆混合式三種工作方式。順流式是指汽輪機(jī)排汽沿配氣管由上而下進(jìn)入空冷凝汽器，冷凝后的凝結(jié)水的流動方向與蒸汽流動方向相同。反方向流動的便是逆流式。在直接空冷系統(tǒng)中，既要提供傳熱性能，又需放置凝結(jié)水凍結(jié)，空冷凝汽器基本都采用順逆流聯(lián)合方式。
本項(xiàng)目直接空冷系統(tǒng)采用順流為主、逆流為輔的方式，其中8臺變頻風(fēng)機(jī)為順流式啟動，4臺變頻風(fēng)機(jī)為逆流式啟動。系統(tǒng)工作時(shí)，首先逆流風(fēng)機(jī)先啟動，隨著蒸汽流量的增加，背壓升高，逆流風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加。當(dāng)無法滿足要求時(shí)，距離進(jìn)氣口較遠(yuǎn)的順流單元被啟動，以保證各個(gè)管束內(nèi)充滿蒸汽，且空氣集聚在逆流管束頂部，避免凍管。
空冷控制系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定了汽輪機(jī)背壓的設(shè)置值，通過處理后的實(shí)際測量值與設(shè)定值進(jìn)行比較，從而發(fā)出指令，改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速以及人為決定開啟或者關(guān)閉配汽管道上的蒸汽隔離閥，使冷卻空氣的流量與運(yùn)行條件相協(xié)調(diào)，將汽輪機(jī)排汽壓力保持恒定。背壓實(shí)際測量值高于設(shè)定值，則提高在運(yùn)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速或啟動更多的風(fēng)機(jī)，背壓實(shí)際測量值低于設(shè)定值，則降低在運(yùn)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速或停轉(zhuǎn)部分風(fēng)機(jī)。12臺變頻風(fēng)機(jī)根據(jù)系統(tǒng)的蒸汽壓力及溫度等進(jìn)行DCS集中控制。
變頻柜內(nèi)每臺變頻器都獨(dú)立受控，具有遠(yuǎn)程、就地兩種控制方式。當(dāng)在就地工作狀態(tài)時(shí)，可以在變頻柜面板上手動啟停風(fēng)機(jī)，并對風(fēng)機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行控制以及設(shè)定變頻器的參數(shù)。當(dāng)在遠(yuǎn)程工作狀態(tài)時(shí)，變頻器投入運(yùn)行，通過空冷機(jī)組DCS控制室可以自動控制風(fēng)機(jī)的最佳運(yùn)行狀態(tài)。空冷機(jī)組DCS控制室輸出頻率控制信號對風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，變頻控制柜反饋電流和頻率信號送入DCS控制室。變頻器柜有通信管理單元，能通過總線將各回路開關(guān)狀態(tài)和變頻器狀態(tài)等信號經(jīng)串行接口(RS485)送出的所有數(shù)據(jù)匯總。
風(fēng)機(jī)電機(jī)加熱器和齒輪箱油加熱器饋電由變頻柜內(nèi)實(shí)現(xiàn)，并且可在DCS內(nèi)實(shí)現(xiàn)成組及單回路自動投入。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中減速機(jī)油壓力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)，壓力開關(guān)會給出一個(gè)開關(guān)量信號給控制系統(tǒng)來報(bào)警，此時(shí)控制系統(tǒng)必須停止此臺變頻柜的運(yùn)行，以充分保護(hù)減速機(jī)在潤滑理想的條件下工作。
合康變頻HID300A系列的優(yōu)勢
合康變頻HID300A系列變頻器具有自動轉(zhuǎn)矩提升、自動轉(zhuǎn)差補(bǔ)償、自動穩(wěn)定輸出電壓、轉(zhuǎn)速追蹤啟動功能、加速時(shí)過電流抑制、恒速時(shí)過電流降頻功能、減速時(shí)過電壓抑制及自動節(jié)能運(yùn)行等功能。特別是AVR自動穩(wěn)壓功能，在電網(wǎng)波動下，能夠輸出恒定的電壓。負(fù)載在劇烈波動下仍能正常運(yùn)行。
HID300A系列無需專用的硬件檢測電路和專用功能碼設(shè)定，額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，變頻器在0.2?s內(nèi)完成電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向和相位角的辨識，并對自由旋轉(zhuǎn)的電機(jī)平滑跟蹤啟動，并能平穩(wěn)運(yùn)行，解決一些高慣性負(fù)載。在空冷系統(tǒng)中有時(shí)候會出現(xiàn)異常停機(jī)，由于風(fēng)機(jī)慣量還很大，風(fēng)機(jī)仍高速運(yùn)轉(zhuǎn)。變頻器擁有的轉(zhuǎn)速追蹤功能，能實(shí)現(xiàn)快速飛車啟動，極大地提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
電廠大型設(shè)備眾多，時(shí)常啟停，由于啟動瞬間電流很大，網(wǎng)線壓降急劇升高，很容易瞬間拉低電網(wǎng)電壓，造成變頻器欠壓停機(jī)。此功能保證瞬時(shí)停電時(shí)變頻器不會停機(jī)。在瞬間停電或電壓突然降低的情況下，變頻器降低輸出速度，通過負(fù)載回饋能量補(bǔ)償電壓，以維持變頻器短時(shí)間內(nèi)繼續(xù)運(yùn)行。
空冷島變頻控制是群機(jī)工作方式，設(shè)備集中布局加上外界環(huán)境溫差對變頻器適應(yīng)能力提出了很高的要求。柜體內(nèi)的HID300A系列變頻器采用獨(dú)立風(fēng)道設(shè)計(jì)，內(nèi)部電路也采用獨(dú)立風(fēng)扇散熱，提高了產(chǎn)品的散熱效果，彌補(bǔ)了一些品牌內(nèi)部電路與模塊散熱器共用散熱通道的缺陷，大大減少了灰塵、雜物進(jìn)入變頻器內(nèi)部。散熱器和風(fēng)扇可單獨(dú)進(jìn)行清理和維護(hù)，提高了產(chǎn)品使用壽命。
由于變頻器整流過程中會產(chǎn)生高頻諧波和進(jìn)線電源的網(wǎng)側(cè)諧波，因此變頻柜配備濾波器和進(jìn)線電抗器，有效抑制諧波對電網(wǎng)和電機(jī)的影響。現(xiàn)場的電氣室距離風(fēng)機(jī)較遠(yuǎn)，電機(jī)電纜線200?m，變頻器的輸出電流除了流入電機(jī)負(fù)載外，還有一部分流入到電纜的分布電容，因此在運(yùn)行時(shí)，過長的動力電纜會增加變頻器的電流負(fù)擔(dān)，甚至?xí)鹱冾l器的過電流故障，所以變頻器電機(jī)側(cè)必需配置輸出電抗器。HID300A系列變頻器配置的交直流電抗器均為自主研發(fā)，針對變頻器產(chǎn)生的各類諧波分析而量身定制，完美地抑制了大部分的諧波分量，而且性能優(yōu)良，做工精湛，可靠性強(qiáng)。
與傳統(tǒng)的依靠調(diào)節(jié)擋風(fēng)板或控制閥門開啟度的方式來調(diào)節(jié)氣體流量、壓力和溫度相比，使用HID300A系列變頻器操作簡單、功能齊全且穩(wěn)定可靠性高，不僅降低了現(xiàn)場人為操作引起的異常，還能為企業(yè)節(jié)約電能，提高經(jīng)濟(jì)效益。
空冷風(fēng)機(jī)電機(jī)采用合康變頻HID300A系列控制，可根據(jù)現(xiàn)場工況需求改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，減少了設(shè)備磨損，節(jié)能效果顯著。內(nèi)置的各種保護(hù)功能，保證設(shè)備安全正常運(yùn)行。實(shí)踐證明，合康變頻HID300A系列具有優(yōu)異的調(diào)速性能和良好的節(jié)能價(jià)值，值得在空冷系統(tǒng)中廣泛推廣使用。
