時(shí)間:2015-06-16 10:04:59來(lái)源:希望森蘭科技股份有限公司
前言:
新疆東方希望有色金屬有限公司(以下簡(jiǎn)稱為:新疆希鋁)是中國(guó)大型民營(yíng)企業(yè)東方希望集團(tuán)旗下的全資子公司,是東方希望在新疆的重要重工支柱產(chǎn)業(yè)。該廠于2010年12月30日,在新疆昌吉州吉木薩爾縣五彩灣工業(yè)園成立,將建設(shè)大型現(xiàn)代化鋁電一體化工廠,是目前國(guó)內(nèi)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的典范。工程建成后做到零排放、零污染,將成為中國(guó)乃至世界最大的鋁電一體化企業(yè),給地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)極大的推動(dòng)作用。
一、項(xiàng)目概況
新疆東方希望有色金屬有限公司自備電廠(以下簡(jiǎn)稱為:新鋁電廠)是東方希望新疆重工為其建設(shè)成為世界最大的鋁電一體化企業(yè)所配套設(shè)立的動(dòng)力廠,一期建設(shè)的5X350MW臨界壓力鍋爐機(jī)組已經(jīng)于2014年初全面投入生產(chǎn)運(yùn)行。
圖1:廠區(qū)概貌圖
二、鍋爐系統(tǒng)
該廠自備電廠1、2號(hào)機(jī)組為2×350MW燃煤發(fā)電機(jī)組,鍋爐為東方鍋爐股份有限公司生產(chǎn)的亞臨界參數(shù)、四角切圓燃燒、自然循環(huán)汽包爐。風(fēng)機(jī)在各個(gè)工況的運(yùn)行效率在60%以下,運(yùn)行效率較低,節(jié)能空間巨大。
三、負(fù)載參數(shù):
新鋁電廠一次風(fēng)機(jī)參數(shù)如下所示:
表一 負(fù)載參數(shù)表
四、一次系統(tǒng)方案:
對(duì)于風(fēng)機(jī)型負(fù)載一拖一改造,常規(guī)情況下有以下三種方案可供選擇:
方案一:一拖一手動(dòng)方案
圖2:一拖一手動(dòng)方案系統(tǒng)圖
方案介紹:
1、QS1、QS2、QS3為手動(dòng)刀閘開(kāi)關(guān),QS2、QS3之間采用機(jī)械連鎖。QF為用戶側(cè)高壓開(kāi)關(guān)。(斷路器)
2、 QS1、QS2、QS3為刀閘開(kāi)關(guān),不能帶負(fù)荷分合閘操作。當(dāng)要對(duì)QS1、QS2、QS3進(jìn)行操作時(shí),必須將上級(jí)開(kāi)關(guān)分?jǐn)嚅_(kāi),才允許進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作。
3、 QS1、QS2閉合時(shí),QF閉合時(shí),電機(jī)處于變頻運(yùn)行狀態(tài)。QS3閉合時(shí),QF閉合時(shí),電機(jī)處于工頻運(yùn)行狀態(tài)。
方案優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,可靠性高;投資成本低;可手動(dòng)切換至工頻模式,增強(qiáng)系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行能力;有明顯的間斷點(diǎn),檢修安全;
方案缺點(diǎn):投工頻及時(shí)性較差;操作比較復(fù)雜。
方案二:一拖一自動(dòng)(接觸器)方案
圖3:一拖一自動(dòng)(接觸器)方案系統(tǒng)圖
方案介紹:
1、QS1、QS2為手動(dòng)刀閘開(kāi)關(guān),KM1 、 KM2 、 KM3為真空接觸器。QF為用戶側(cè)高壓開(kāi)關(guān)。
2、 KM2、KM3之間存在電氣連鎖,QS2、KM2之間存在電氣連鎖,QS1 、KM1之間存在電氣連鎖。當(dāng)QS1合閘后,才允許合KM1;QS2合閘后,才允許合KM2。KM1分閘后才允許分、合QS1;KM2分閘后才允許分、合QS2。
3、 QS1、QS2 、KM1 、KM2閉合時(shí),QF閉合時(shí),電機(jī)處于變頻運(yùn)行狀態(tài)。KM3閉合時(shí),QF閉合時(shí),電機(jī)處于工頻運(yùn)行狀態(tài)。
方案優(yōu)點(diǎn):自動(dòng)化程度高,投工頻及時(shí)性較好,生產(chǎn)連續(xù)性可靠;
方案缺點(diǎn):成本比較高;系統(tǒng)比較復(fù)雜。
方案三:一拖一自動(dòng)(斷路器)方案
圖4:一拖一自動(dòng)(斷路器)方案系統(tǒng)圖
方案介紹:
1、QF1、QF2、QF3為手車式真空斷路器。QF為用戶側(cè)高壓開(kāi)關(guān)。
2、 QF2、QF3之間存在電氣連鎖,只能閉合其中一個(gè)。
3、QF1、QF2閉合時(shí),電機(jī)處于變頻運(yùn)行狀態(tài),QF3閉合時(shí),電機(jī)處于工頻運(yùn)行狀態(tài)。
方案優(yōu)點(diǎn):自動(dòng)化程度高,投工頻及時(shí)性好,較方案二相比,系統(tǒng)可靠性更強(qiáng)。
方案缺點(diǎn):成本高,初始投入大。
對(duì)于上述三種方案,各有優(yōu)缺點(diǎn),經(jīng)過(guò)與用戶的多次討論溝通,考慮到一次風(fēng)機(jī)在機(jī)組運(yùn)行中的重要性,一旦出現(xiàn)故障,系統(tǒng)負(fù)荷將直接受到影響,為確保整個(gè)系統(tǒng)的可靠性,最終確定選擇自動(dòng)化程度高,耐投切電流強(qiáng)的一拖一自動(dòng)(斷路器)方案,系統(tǒng)采用1250A斷路器用以提高可靠性。選擇斷路器方案和接觸器方案都能夠滿足本系統(tǒng)的要求,目前在國(guó)內(nèi)選型存在一定的誤區(qū),對(duì)一些小容量的系統(tǒng)也選擇斷路器方案,從表面來(lái)看,系統(tǒng)方案更好,但實(shí)際上經(jīng)濟(jì)性差,斷路器分?jǐn)嗄芰?qiáng)的優(yōu)點(diǎn)沒(méi)有完全使用到。一般情況下,當(dāng)變頻器輸出端發(fā)生短路的時(shí)候,先IGBT封鎖,然后再分?jǐn)鄶嗦菲?,因此,從系統(tǒng)應(yīng)用中,斷路器沒(méi)有分?jǐn)嗳魏味搪冯娏鞯淖饔?。變頻器的輸入端斷路器沒(méi)有配置保護(hù)裝置,即使當(dāng)變頻器輸入端發(fā)生短路故障時(shí),斷路器也不會(huì)分?jǐn)唷1敬蜗到y(tǒng)采用斷路器方案,主要考慮到系統(tǒng)額定電流需要,具有如下優(yōu)點(diǎn):
(1)安全性高,斷路器開(kāi)通和關(guān)斷能力較真空接觸器有很大優(yōu)勢(shì),當(dāng)變頻器發(fā)生故障的時(shí)候,可以直接切換到工頻系統(tǒng)。
(2)可靠性強(qiáng),操作自動(dòng)化程度高,切換及時(shí)穩(wěn)定,確保在系統(tǒng)故障時(shí)能及時(shí)穩(wěn)定的切換到工頻運(yùn)行,保證生產(chǎn)的連續(xù)性。
(3)旁路系統(tǒng)采用抽出式斷路器柜,三個(gè)斷路器在結(jié)構(gòu)和電氣參數(shù)上完全一致,當(dāng)任何一個(gè)斷路器發(fā)生故障時(shí),都可以用另外一個(gè)斷路器作為備用,進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的可靠性。
五、調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題-故障切工頻解決方案
項(xiàng)目采用為一拖一自動(dòng)工/變頻切換系統(tǒng),實(shí)際調(diào)試過(guò)程中,對(duì)于故障自動(dòng)切工頻功能進(jìn)行了專項(xiàng)調(diào)試試驗(yàn),投切邏輯如下:
(1)當(dāng)變頻器系統(tǒng)判斷出自身發(fā)生故障,變頻器系統(tǒng)發(fā)故障信號(hào)給DCS系統(tǒng)。
(2)變頻系統(tǒng)自動(dòng)分QF1、QF2斷路器。
(3)系統(tǒng)自檢,當(dāng)滿足切換條件的時(shí)候,閉合QF3,電機(jī)工頻運(yùn)行。
(4)DCS根據(jù)風(fēng)量風(fēng)壓信號(hào),自動(dòng)調(diào)整風(fēng)門(mén)或人工調(diào)整風(fēng)門(mén)開(kāi)度,直到滿足系統(tǒng)需求。
在實(shí)際操作過(guò)程中,出現(xiàn)了投切不穩(wěn)定的問(wèn)題,導(dǎo)致上端進(jìn)線柜保護(hù)跳閘的情況。其主要原因存在于,斷開(kāi)QF1、QF2后,短時(shí)間內(nèi)電機(jī)中仍存在部分剩磁電壓,而由于剩磁電壓的幅值相位的不確定,在接入工頻電源后會(huì)形成較大的沖擊電流,造成上端進(jìn)線柜過(guò)流保護(hù)跳閘。
對(duì)于這種情況,由于不同的運(yùn)行頻率,其剩磁電壓衰減的時(shí)間不等,我司現(xiàn)場(chǎng)人員利用示波器等專用工具,對(duì)剩磁電壓進(jìn)行了測(cè)量采集,經(jīng)過(guò)分析測(cè)算,最終確定最佳投切點(diǎn),對(duì)系統(tǒng)整定參數(shù)進(jìn)行修改,開(kāi)啟投切自整定功能,保證了投切的時(shí)效性。最終經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn),投切順利,獲得了用戶的高度認(rèn)可。電機(jī) 剩磁電壓檢測(cè)波形如下圖:
六、運(yùn)行成果
2014年11月,新疆希鋁為踐行集團(tuán)竭盡全力創(chuàng)造企業(yè)的相對(duì)優(yōu)勢(shì)的價(jià)值理念,推動(dòng)新鋁電廠1#、2#機(jī)組一次風(fēng)機(jī)節(jié)能技改項(xiàng)目??紤]到項(xiàng)目的重要性,該廠技術(shù)人員對(duì)變頻器行業(yè)進(jìn)行了充分的調(diào)研,并最終選擇希望森蘭科技股份有限公司SBH系列高壓變頻器產(chǎn)品,共計(jì)4套,型號(hào)規(guī)格為:SBH-060-2000。
設(shè)備于2015年1月完成全部安裝就位,4臺(tái)設(shè)備一次性調(diào)試成功,并于2015年3月全面投入生產(chǎn)運(yùn)行,并順利通過(guò)廠內(nèi)168小時(shí)考核,各項(xiàng)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。從實(shí)際使用情況來(lái)看,一次風(fēng)機(jī)采用高壓變頻器實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、控制精度高,節(jié)能效果明顯。當(dāng)鍋爐負(fù)荷為70%時(shí),節(jié)電率為:43%,當(dāng)鍋爐負(fù)荷為80%時(shí),節(jié)電率為:33%。
1、變頻器系統(tǒng)效率高,變頻器效率在97%以上。
2、提高系統(tǒng)功率因數(shù),功率因數(shù)達(dá)到0.96以上。
3、起動(dòng)平緩,起動(dòng)電流小,便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。
4、可實(shí)現(xiàn)真正的軟啟動(dòng),對(duì)電動(dòng)機(jī)和電網(wǎng)無(wú)沖擊,降低風(fēng)機(jī)及電動(dòng)機(jī)的故障率,減少維修費(fèi)用。
5、易維護(hù);改造、調(diào)試周期短;故障時(shí)可切換工頻運(yùn)轉(zhuǎn),風(fēng)機(jī)不用停機(jī)就能切換到工頻運(yùn)行,提高可靠性。
實(shí)踐證明,本次對(duì)1#、2#爐進(jìn)行變頻改造是成功的,節(jié)能效果達(dá)到預(yù)期效果。高壓變頻器從安裝、調(diào)試、到設(shè)備最終投運(yùn),一次性調(diào)試成功,產(chǎn)品性能先進(jìn),生產(chǎn)制造工藝優(yōu)良,產(chǎn)品質(zhì)量可靠,各項(xiàng)指標(biāo)均滿足生產(chǎn)系統(tǒng)要求。
小結(jié):
隨著電廠節(jié)能優(yōu)化的深入,變頻器的發(fā)展,技術(shù)逐步成熟,可靠性的提高,電廠的重要輔機(jī)已經(jīng)敢于進(jìn)行變頻器改造的嘗試,通過(guò)多個(gè)項(xiàng)目的改造實(shí)例證明,電廠風(fēng)機(jī)的變頻改造是可行的。通過(guò)我們的共同努力,電廠輔機(jī)的能耗必能下降到一個(gè)新的臺(tái)階,電廠的春天已經(jīng)來(lái)臨。同時(shí),東方希望新鋁電廠一次風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能改造成功,再次證明森蘭SBH系列高壓變頻器作為一種高效、節(jié)能、無(wú)電網(wǎng)污染的高壓大功率變頻調(diào)速控制裝置,領(lǐng)先同行水平。
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