DLT1111-2009 火力发电厂厂用高压电动机调速节能导则

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  • :、风机(泵类)系统运行经济性评价分为运行经济、运行合理和运行不经济三类,评价分类见表 3/T13466)。

    表1风机(泵类)系统经济运行评价分类

    机电标准规范范本5.3.提高风机(泵类)系统经济运行水平的措施

    对风机(录类)系统经济运行进行诊断,在记录周期内出现系统运行不经济的情况时,应分析并查 找原因,提出提高经济运行水平的改进措施。 按DL5000,电站锅炉风机在选型时风量和风压都留有一定的裕度,其中次风机的风量裕度不 小于5%~35%,压头裕量为10%~30%:送风机的风量裕度不小于5%~10%压头裕量为10%~ 20%;引风机的风量裕度不小于10%,压头裕量不低于20%。由于风机和电动机的型号和系列有限, 在选型时通常选择大一系列号的设备,因此电站锅炉风机的风量和风压裕度往往比设计值大,导致风 机的运行工况点偏离设计高效点。水泵类设备(如给水泵、循环水泵和凝结水泵等)也存在类似的情 元 当现有风机(泵类)系统容量裕度过大,长期在低负载下运行时::特别是机组调峰运行,现有风机 泵类)系统风量(流量)和压力变化较大,致使运行不经济,采用调速装置变速运行,是提高风机(泵 类)系统运行效率的最有效途径。

    6风机、水泵调速方式选择

    机组常用的风机、水泵电气调速方式分为内反馈、变频调速、变极调速等

    异步电动机可采用变频装置、内反馈调速装置。电机功率大于6000kW时,推荐采用同步电动机及 变频调速方式。

    送风机采用动叶可调轴流式风机时,不推荐采用调速装置。 离心式风机可采用高压变频或内反馈调速方式,但应保证其运行低速时能够满足汽轮机带热耗 品(THA)负荷

    6.4引风机电机、增压风机

    推荐采用高压变频或内反馈调速方式。 引风机、增压风机采用动叶可调轴流式风机时,不推荐采用调速装置。 6.5循环水泵电机

    推荐采用内反馈调速方式、双速电机,也可采用高压变频,但应考虑投资回收期。 6.6凝结泵电机

    推荐采用变频调速和内反

    推荐采用变频调速和内反馈调速方式

    在校核成组电动机启动时380V厂用母线电压不低于60%后,推荐功率小于350kW的3kV及

    采用或改造为380V低压电动机,:采用低压变费

    国速装置的选型及注意事

    对新建机组,应优先考虑厂用高压电机系统的调速节能方案,并对厂房布置、电气布线、继电保护 等做统筹考虑(参照DL/T5153的规定)。 对已存在的拖动系统进行调速改造时,首先应根据电动机负载的类型(参照第6部分)、:已有风机 或泵的特性、调速范围、“启动转矩、年负荷曲线等要求选择改造方案,作出不同改造方案的经济分析比 较,充分考虑初期设备投资、周期寿命期内维护管理成本(包括备件、售后服务和日常维护):和设备寿 命等因素,选择在满足机组安全运行前提不能耗最低的方案 . ( : , 7.2调速装置的容量选择 : : 宜选用与电动机最大稳定运行功率相当的调速装置,也可以根据风机(泵类)设备设计工况点TB (TestBlack)流量的90%所对应的轴功率来选择。 对长时间重载或对过载有特殊要求的情况,可选用额定功率(或额定电流)大一级的调速装 置。 : 73变频调速装置的选择 : 推荐采用多重化电床源型、中性点箱位的三电平电压源型变频器。 选择中性点位的三电平电压源型变领器时应配置必要容量的输入滤波器和输出滤波器,应考虑配 备保证注入厂用母线的电流谐波满足GB/T14549、输出侧参数满足电动机安全运行的要求。 选择电流源变题器时,应选择18脉冲及以上拓扑结构:选择双PWM电流源型变频器时,应配置 共抛电抗器并推荐深用变频调速专用电动机 7.4内反馈调速装置的选择 推荐采用新波式肉反馈调速装置。 斩波式内反馈调速装置的斩波频率较低时,应考虑转矩脉动的影响。 7.5.电动机的选择 采用调速装置的电动机应采用强追油润滑方式 采用调速装置的电动机应避免在阻尼不足的情况下,以接近临界转速(土20%)连续运行,对轴 系谐振频带较宽并落在调速范围的电动机,不推荐采用调速装置。 采用调速装置的电动机应避免电压和电流谐波产生的转矩脉动对机械结构产生有害的影响。 采用变频调速装置时,推荐采用变频专用电动机:.如果使用普通电机,应确定变频器不会产生损害 电动机定子绝缘和轴瓦的高频其模电压和高频轴电压,除常规的接地措施外,应当在电动机非传动端配 备轴承绝缘措施(参见GB/T12668.4一2006·中?8.4.5.3的规定)。 变频器供电的电动机,在电压、频率基波相同的条件下变频器供电和工频供电相比,噪声增加

    7.2调速装置的容量选

    7.6变频调速装置和内反馈调速装置的运行环

    应根据装置的发热量进行散热系统设计,采取合理的散热方式,保证装置的长期工作坏 符合GB/T12668.42006中5.1.2的规定。 如果运行环境存在湿度、粉尘、腐蚀性气体以及酸碱度等异常使用条件,应在系统设计 虎

    77调速装置改造的控制系统和继电保护设计

    调速装置的控制系统和继电保护设计应能保证机组各种工况下安全运行,包括系统稳态调节精 快速减负荷RB(RunBack)工况等。 速装置应具有较强的抗厂用电源扰动能力(如电压跌落、失波、瞬时停电和过电压等),在)

    DL/T11112009电切换、大负荷启动、同母线设备发生短路故障等情况下,能正常工作。8调速系统试验、验收规范:8.1验收内容8:1:1:设备运抵现场、就位后的验收调速设备运抵现场后,应在规定的时间内验收检查,并符合以下要求。8:1.1.1外观检查按装箱单检查组部件、备件,其规格、数量和技术参数应符合设计及合同要求,包装及密封应良好,外观检查合格。8.1.1.2产品的技术文件应齐全整套调速装置及重要部件的产品说明书、维护手册、出厂试验报告。8:1.2:主要部件的交接试验及验收部件交接应在装置安装前进行。8.1:21干式变压器或电抗器应按照DL/T596进行绝缘系统的高压电气交接试验,试验项自和标准见表2。对于较小容量纯进口变频器,整流变压器和整流模块已连接且不便拆开的可不进行,进口变压器参考执行本条款。表2环氧浇注干式变压器或电抗器交接试验项目、标准及说明序号项目标准说明各绕组测量值与相同温度下出厂值比1绕组的直流电阻较差值应小于2%2所有分接头的电压比符合制造广的规定3接线组别和极性检查符合制造厂的规定4铁芯及紧固件的绝缘电阻一般不低于10M2用2500V以上绝缘电阻表:绕组的绝缘电阻绝缘电阻值不低于出厂试验值的70%按GB50150中的方法进行温度折算额定电压(kV)试验电压(kV)38.56绕组的交流耐压61710247绕组的局部放电按GB1094.118.1.2.2橡塑绝缘电力电缆橡塑绝缘电力电缆交接试验项目、标准及说明见表36

    b) 电压表不低于0.5级; c) 电流表不低于0.5级; d) 功率因数表不低于:0.5级; e) 频率表不低于1.0级; f) 有功功率表不低于:0.5级; g) 压力表不低于1.0级: h) 流量表不低于1.5级; i) 转速表不低于0.25级。 测试仪表应该在规定的校验合格期内使用。

    b) 电压表不低于0.5级; c) 电流表不低于0.5级; d) 功率因数表不低于:0.5级; e) 频率表不低于1.0级; f) 有功功率表不低于:0.5级; g) 压力表不低于1.0级; h) 流量表不低于1.5级; i) 转速表不低于0.25级。 测试仪表应该在规定的校验合

    工程交接验收时,应提供以下资料和文件。 8.3.1整套调速装置及重要部件的产品说明书、维护手册、出厂试验报告、产品合格证等。 8.3.2安装试验记录和调试报告。 8.3.3调速装置主要保护功能及定值设置清单、参数设置清单和控制参数设置清单。 8.3.4由具有相应试验资质单位出具的部件和系统的交接试验报告、节能量测试报告。

    .1调速装置投入运行前后,输入电机系统的无功变化节约的电量

    AO.—记录期内在第i种负荷下,调速装置运行前后,无功功率的变化量,kvar; tan 记录期内在第1种负荷下,调速装置运行后,电源输入相电流滞后相电压的正切值 tanPi 记录期内在第种负荷下,调速装置投运前,电源输入相电流滞后相电压的正切值 b)调速装置运行前后,因无功变化而节约的有功功率

    调速装置投入运行前后,节电量计算

    9.2调速装置投入运行前后,节电量计算

    附录A (资料性附录) 电动机的调速方式

    现代工业把电能转化为机械能都是通过电动机完成的,而电动机所耗电能的比重约占整个工业用电 的60%。19世纪,直流拖动和交流拖动技术先后诞生,20世纪,占整个电力拖动总容量的80%的固定 转速的拖动系统,都采用交流电机,而20%的可调转速的拖动系统一直被直流电机所统治,虽然交流调 速方案早已得到应用,但无法和直流调速系统相提并论。直到20世纪70年代,场席卷世界的石油危 机,追使人们投入大量的人力、物力研究高性能的交流调速系统,节约能源,经过近十年的努力,交流 调速系统应用的比重逐渐上升。至今,在低压电动机领域,直流调速已逐步被交流调速取代。 在工业领域,风机、水泵类负载约占电力拖动容量的一半,大都依赖挡板和阀门来调节流量,节流 损耗非常大,如果采用交流调速系统,可以把消耗在挡板阀门上的功率节省下来,同时这类系统对调速 系统的性能要求不高;对低性能交流调速系统来说具有异常广阔的应用前景。电动机调速的目的有二: 是以控制为目的生产流程的精确控制,如轧钢、数控机床等;:二是以节能为目的速度控制,这类调速 系统对转速、转矩控制的精度要求不高,电厂辅机用设备的调速多数是属于这一类的。 交流调速的方式见图A.1。内反馈调速和串级调速属于不改变电机同步转速的调速方式,·变极调速 和变频调速属于改变电机同步转速的调速方式,它们都属于高效交流调速,是目前应用最为广泛的电机 调速方式。斩波式内反馈电机调速系统解决了普通串级调速存在的谐波污染大、功率因数低的问题,目 前已取代串级调速,成为应用较为广泛的电机调速形式。

    图A.1交流调速的方式

    液力耦合调速是电动机转速基本不变,通过调节液力耦合器内的油压大小改变液力耦合器输出转速 的一种调速方法,其调速范围一般为25%~97%。液力耦合器的优点是无级调速,设备简单:缺点是效 率较低,在开环调节时转速相对稳定性差,有一定维护量阀门标准,普遍存在漏油现象。液力耦合器的功率损耗 与转差成正比,为sPim(s为滑差,Pin为电机输入功率)。当液力耦合器输出转速为额定转速的约1/3时, 调速装置本身的损耗最大,约为额定输入功率的16%。

    变极调速是通过改变电动机的极对数达到调速的的。变极调速有手动、自动两种。手动调速可

    DL/T 1111 2009

    不换原有的电机,投资少,适合季节性切换。变极调速只能用于鼠笼式电动机,操作方便。调速设备 简单,没有损耗,可靠性高。缺点是有级调速,只适用于不需平滑调速的场合,可以应用在循环水泵电 机上。

    变频调速是通过调节电机电源的频率,从而改变电机的同步转速实现调速的。随着电力电子器件和 控制技术的发展,变频调速技术在低电压领域已经得到了广泛的应用。近十年来,大功率电力电子器件 的发展卡分迅速,朝着大功率、高电压的方向发展,价格在不断下降而可靠性大大提高。新型电力电子 器件的发展和巨大市场需求的推动,高压变频器的研制、生产和应用的速度在加快。我国在电动机调速 技术的开发和应用方面,从20世纪80年代以来有了较大的发展,近年来国内高压变频器的研制有了 A:4改变转差率调速 改变转差率调速是指电动机的同步转速不变,通过改变转子的滑差率来达到调速目的的调速方法。 改变滑差率调速有串级调速、 内反馈调速等几种,内反馈按调速方式是串级调速的一种。 串级调速是采用绕线式转子,在转子回路引入了一个反电势,通过改变电势的大小来改变滑差实现 周速。:由于利用了变器 费子上的滑差功率返回到电网或电动机定子,调速效率较高 串级调速系统存着限制其应用的几个问题 功率因数低。 靠般串级调速系统在高速运行时的功率因数为0.6~0.65,低速时为0.4~0.5。 增加了一台阅电网反馈能量的变压器,谐波污染大。 一采用绕线式转 增加了滑环的维护量 以上限制因素, 阻得了串级调速技术的应用和发展,为了解决这些问题,提出了内反馈电机调速方 案。 内反馈调速电机在冠于侧具有两套绕组:一套是主绕组,与电网相连接,从电离吸收能量;另一套 绕组称为辅助绕组(或调节绕组),为转子提供附加电势源,同时回馈转子的转差劫率,因此内反馈电 机的调速属于附加电势的审级调速范畴。内反馈电机调速方案取消了普通串级调速中的逆变变压器,不 仅减少了调速装置的占地面积,调速系统更紧凑简单,同时也带来了其他方面的好处。由于调节绕组在 电机定子槽中分布嵌线,绕维的短距和分布作用能够削弱谐波磁势,因此虽然转子和调节绕组中存在谐 波电流,但定子谐波电流却很小而普通串级调速中的变压器绕组是集中绕组,其绕组系数为1,起不 到抑制谐波的作用。斩波技术应用于肉反馈电机调速中,使内反馈电机调速技术得到了进一步提高和完 善,降低了调节绕组的容量,大大提高了调速系统的功率因数。内反馈调速的控制在转子侧,转子电压 较低,易于实现高压电机的调速;内反馈调速按需要的调速比确定控制装置容量,小于电动机额定容量, 因此内反馈调速装置的价格低于同容量的高压变频调速装置。

    轻工业标准DL/T11112009

    附录B (资料性附录) 不同调速方式的技术经济比较

    表B.1不同调速方式的技术经济比较

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