采用变频调速技术实现锅炉燃油系统安全与节能

学术论文北极星电力网 2011-03-02 16:29:03

    摘 要: 介绍了为解决燃油循环运行导致的油温偏高问题,对锅炉供油泵实施的变频改造情况,并对变频调速技术的基本原理作了简要阐述。作为安全与节能双效成果项目,具有广泛的适用性和一定的推广价值。

    关键词: 变频调速;电动机;供油泵;变频器

    随着电力半导体器件的发展,交流电动机的速度控制产生了一场深刻的革命,以各种电力半导体器件构成的变频器驱动交流电动机的调速系统在很多工业生产领域得到了采纳,发挥了显著的安全与节能作用。

    1 现状分析

    中国铝业中州分公司热电厂现有3台150t/h和2台220t/h煤粉锅炉,配备2台65YT40×10型供油泵(一运一备),2台60立方0#轻柴油油罐。单台供油泵电机的功率为55kW,出口油压设计2.5MPa。出于锅炉随时投油稳燃的需要,供油泵一直连续运行,大流量地进行油循环,造成油罐油温偏高。为确保油库安全,采取了工业水喷淋等方法降温。但即便如此,在环境温度 35℃时,油罐油温仍能达到46℃甚至更高,构成了严重的安全隐患。鉴于此,决定采用变频调速技术实现稳压运行,尽量减少循环油量,达到降温效果。实践证明,在供油泵上应用变频调速技术,所取得的安全效果与节能效果均十分显著。

    2 系统原理

    异步电动机用变频调速器的原理是将交流顺变成直流,平滑滤波后再经过逆变回路,将直流变成不同频率的交流电,使电机获得无极调速所需的电压、电流和频率。

    在已经实施了的锅炉供油泵变频改造中,采用了ABB公司的ACS600型变频器,执行元件为变频运行的供油泵,控制参数为油泵出口母管压力。控制回路则是根据母管的实际压力进行调节的,其目的是使母管压力在供油泵供油过程中保持稳定。

    调速系统能实现油系统定压手动、自动控制。手动时变频器受控于指令信号(对应要求的运行压力2.5±0.05MPa)调节供油泵转速。自动控制时,安装的EJA430A型智能式压力变送器将测出的压力信号转换成4~20mA标准信号送至PLC,经过PID控制算法计算后由D/A单元输出信号给变频器调节转速,以实现稳压运行的目的。

    正常运行时,变频器具备以下功能:

    (1)1#泵作变频运行,2#泵作工频准备;

    (2)2#泵作变频运行,1#泵作工频准备;

    (3)双泵单独工频运行时互相联锁;

    (4)当任一泵有故障时,能断开电源检修;

    (5)具有就地联动选择及启停功能;

    (6)具有过流、过载、过热、欠压、短路、缺相等多种保护功能。

    3 改造情况

    实现供油泵出口母管油压稳定控制功能的系统。

    调节系统在就地安装有一个变频调速柜,柜内安装一台ABB-ACS600-55KW变频器,一台PLC控制器,一台PID调节器和相应的开关、接触器等辅助设备。变频由电气主回路和控制回路两大部分构成,就地控制柜面板安装有泵启停按钮、变工频切换开关、系统复位按钮及状态指示灯等一些控制设备。

    ACS600型变频器具有良好的人机界面,能显示出变频器的指示功率、电机转速等指标。并且,对操作人员的每一步操作均有提示,防止误操作。

    变频器投入自动运行后,关小回油阀门,减少回油量,系统会根据供油泵出口母管压力的给定值自动调节变频器的输出频率。如当锅炉投油时,母管压力会降低,此时变频器的输出频率增加,使电机转速增加,供油量加大,确保供油压力稳定在给定值。反之亦然。

    4 效果分析

    效果检查见下表:

    运行方式供油压力/MPa电机转速/rpm指示功率/%指示电流/A油泵进口油温/℃油泵出口油温/℃备注

    工频运行2.5298090834346

    变频用油时2.52520415643454#锅炉用油

    变频循环时12.5225035404345投运5小时后

    变频循环时22.5225035403236投运72小时后

    4.1 安全效益突出。通过变频调速,电机转速降低,供油量减少,叶轮与油的摩擦减小,回油温度逐渐降低,运行一定时间后,温度稳定在某一值上(环境温度变化对油温有影响),降温效果明显。

    4.2 供油压力按测量值与给定值的差值经PID运算后进行调节,始终保持在给定值上,完全可以保证锅炉用油压力,实现了稳压运行。

    4.3 对原系统改变不大,泵和电机不需更换。供油泵的启动方式为变频软启动,有效地减少了电动启动时大电流的冲击,延长了油泵电机的使用寿命。

    4.4 一台泵作变频运行时,另一台泵作工频准备;双泵单独工频运行时互相联锁;当任一泵有故障时,能断开电源检修。

    4.5 具有过流、过载、过热、欠压、短路、缺相等多种保护功能,提高了设备安全系数,调节精度高。

    4.6 设备的自动化程度高,减轻了操作人员的劳动强度。岗位上不再需要手工调整油阀开度。

    4.7 节电效果明显。采用变频调速技术后,取消了原来的阀门调节,供油泵转速下降,使其功耗也随之降低。从上表可以看出,工频运行时电耗55kw.h×90%=49.5kw.h,稳压运行时耗电55kw.h×35%=19.25kw.h,每小时节电30.25kw.h,月节电21780kw.h。按计划价每年可节约电费10多万元,一年左右即可收回系统改造的全部投资。

    5 结束语

    变频调速技术在热电厂供油泵上应用后,较好地解决了油罐油温偏高的安全问题,同时确保了油压稳定运行,节电效果也十分显著。

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[责任编辑:草木含羞]