
- •Содержание
- •К 25-летию ТЭЦ-26 МОСЭНЕРГО
- •Тепло и свет Южной ТЭЦ Мосэнерго
- •Разработка и реализация на ТЭЦ-26 комплексной природоохранной технологии химводоподготовки и рационального использования недр
- •Образование и сжигание тонкодисперсных водомазутных суспензий на ТЭЦ-26 Мосэнерго
- •Опыт развития АСУ ТП на ТЭЦ-26 Мосэнерго
- •Частотно-регулируемые электроприводы в собственных нуждах ТЭЦ-26 Мосэнерго
- •Опыт снижения шума на прилегающей к ТЭЦ-26 территории
- •ТЕПЛОВЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
- •Опыт внедрения пароводокислородной очистки, пассивации и консервации на ТЭЦ-23 Мосэнерго
- •Особенности фосфатирования при ступенчатом испарении
- •Воздействие автоколебаний регулирующих клапанов паровой турбины на вибрационное состояние ротора
- •Оценка нагруженности сварных соединений паропровода по остаточной деформации труб
- •Новые решения по автоматизации химических цехов электростанций и котельных
- •ЭНЕРГОСИСТЕМЫ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ
- •Определение погрешности группы измерительных каналов при измерении электроэнергии для целей коммерческого учета
- •Модель оптимизации долгосрочных энергетических режимов ЕЭС России по активной мощности
- •Проблемы управления функционированием ГЭС Сибири в новых экономических условиях
- •ОБМЕН ПРОИЗВОДСТВЕННЫМ ОПЫТОМ
- •Наладка индикаторов ИМФ-3Р, устанавливаемых на линиях сложной конфигурации
- •ЭНЕРГОХОЗЯЙСТВО ЗА РУБЕЖОМ
- •По страницам зарубежных журналов

Частотно-регулируемые электроприводы в собственных нуждах ТЭЦ-26 Мосэнерго
Лазарев Г. Б., Новаковский А. Н., Ломакин Б. В., кандидаты техн. наук, Захаренков А. В., èíæ.
ОАО “Научно-исследовательский институт электроэнергетики” (ВНИИЭ) – ТЭЦ-26 Мосэнерго
Проблема энергосбережения – одна из важных в энергетике. Актуальность и необходимость ее решения определяются прежде всего тем, что дальнейшее повышение эффективности энергетиче- ского производства и оптимизация топливоиспользования возможны главным образом за счет внедрения энерго- и ресурсосберегающих технологий. Эта проблема в Мосэнерго отражена в действующей “Программе энергосбережения Мосэнерго на 2000 г. и на перспективу до 2005 и 2010 гг.” [1, 2]. Из спектра различных решений, применяемых для энергосбережения в Мосэнерго, важным и перспективным направлением является повышение КПД вспомогательного оборудования ТЭЦ – механизмов с.н. (насосных и вентиляторных установок) за счет экономичного регулирования их производительности электроприводами с переменной регулируемой частотой вращения [3].
Как известно, при переменных нагрузках энергоагрегатов ТЭС дросселирование рабочей среды (воды в тракте питательной воды и конденсата, воздуха и газов в газовоздушном тракте котлов) различными механическими регуляторами (клапанами, задвижками, направляющими аппаратами и др.) при постоянной частоте вращения электроприводов механизмов с.н. приводит к значительным потерям электроэнергии и перерасходам топлива. При этом также более интенсивно изнашиваются тепломеханическое оборудование, запорная арматура. Частые пуски приводных асинхронных двигателей из-за ступенчатого (количественного) регулирования сопровождаются значительными электродинамическими воздействиями на них и сети электроснабжения. Все это приводит к непроизводительному расходованию ресурсов на дорогостоящие ремонты.
Снижение энергопотребления и затрат на ремонты тепломеханического и электрического оборудования, являющееся одним из важных направлений энергосбережения, достигается за счет экономичного изменения производительности насосов и вентиляторов ТЭС, обеспечиваемого регулированием их частоты вращения [4, 5].
С конца 1995 г. – начала 1996 г. в Мосэнерго была развернута программа широкого внедрения энергосберегающих систем частотного регулирования. Эта программа была разработана специалистами ВНИИЭ при участии служб и эксплуатаци-
онного персонала Мосэнерго [3]. В соответствии с программой из 13 частотно-регулируемых электроприводов (ЧРП), внедряемых на ТЭЦ Мосэнерго, 5 должны были быть введены в эксплуатацию на ТЭЦ-26 в течение 1999 – 2001 гг.
В данной статье рассмотрены основные аспекты эксплуатации высоковольтных частотно-регули- руемых электроприводов дутьевых вентиляторов, дымососов и питательного насоса котла ст. ¹ 2.
Особенности высоковольтного частотно-ре- гулируемого электропривода. Все ЧРП, введен-
ные в эксплуатацию с 1995 по 2002 г. в тепловых сетях и на ТЭЦ Мосэнерго, производства канадской фирмы Allen-Bradleg. Выбор ЧРП этой фирмы определялся тем, что, во-первых, высоковольтные преобразователи частоты серии 1557 формируют достаточно гладкие с относительно невысоким содержанием высших гармоник кривые токов и напряжений, а это позволяет оптимально адаптировать их для применения со стандартными двигателями отечественного производства [6]. Вовторых, они допускают непосредственное подклю- чение к приводным асинхронным двигателям с напряжением статора 3300 или 6000 В.
Функциональная схема электропривода 1557 изображена на ðèñ. 1. В состав ЧРП входят согласующий входной трансформатор, преобразователь частоты, выходной конденсаторный фильтр, асинхронный двигатель и устройство управления.
Входной согласующий трансформатор согласует напряжение сети 6 кВ с напряжением преобразователя частоты. Для подключения ЧРП к сети 6 кВ с.н. используют двух- и трехобмоточные трансформаторы сухого типа. Мощность трансформатора пересчитывается через мощность асинхронного двигателя по соотношению PАДном 0,736 (ê À).
Двухобмоточные согласующие трансформаторы применяют в серии 1557, как правило, мощностью до 1250 кВт, а трехобмоточные трансформаторы – для более мощных ЧРП (до 7500 кВт).
Преобразователь частоты. В состав преобразователя частоты (ПЧ) входят управляемый выпрямитель (УВ), сглаживающий реактор звена выпрямленного тока (L) и автономный инвертор тока (АИТ) с управлением по принципу широтно-им- пульсной модуляции (ШИМ).
Управляемый выпрямитель выполняется либо 6-фазным с подключением к двухобмоточному
24 |
2004, ¹ 3 |

трансформатору, либо 12-фазным с подключением к трехобмоточному трансформатору. Каждое пле- чо выпрямителя в зависимости от схемы выпрямления и уровня напряжения содержит от двух до четырех “сетевых” (включаемых сигналом управления) тиристоров SCR. Выбор схемы управляемого выпрямителя определяется условиями обеспечения электромагнитной совместимости ЧРП с сетью электроснабжения, характеризуемой коэффициентом несинусоидальности формы кривой напряжения. Для того, чтобы коэффициент несинусоидальности не превысил норму по требованиям стандарта на качество электроэнергии, должно выполняться соотношение [7, 8]
S êç(ñ) |
|
|
|
|
|
|
20 1 |
e * 1, |
(1) |
||||
|
||||||
S íîì |
k |
|
||||
|
|
|
ãäå Sêç(ñ) – мощность КЗ на шинах сети с.н., к которым подключен преобразователь; Síîì – номиналь-
ная мощность входного согласующего трансформатора; ek* – напряжение КЗ входного трансформатора.
Если обозначить = Sêç(ñ) Síîì и принять 6% ek* 12,5% для большинства практических
случаев , то выражение (1) примет вид
53 < min < 79. |
(2) |
Соотношение (2) выполняется в большинстве практических случаев подключения ЧРП мощностью до 1250 кВ с 6-фазным управляемым выпрямителем к сетям с.н. ТЭС. Для более мощных ЧРП следует применять 12-фазную схему управляемого выпрямителя с трехобмоточным трансформатором, в которой из спектра высших гармоник исключены 5-я и 7-я гармоники. Фирма Allen-Bradley также рекомендует в ряде случаев применения своих ЧРП использовать 18-фазную схему выпрямления с четырехобмоточным трансформатором, в которой из спектра высших гармоник исключены 5-я, 7-я, 11-я и 13-я гармоники. Применение такой схемы преобразования существенно улучшает условия электромагнитной совместимости и ослабляет ограничения на отношение мощности КЗ на шинах с.н. в точке подключения ЧРП к номинальной мощности входного согласующего трансформатора.
Автономный инвертор тока выполнен с последовательным соединением в каждом вентильном плече от двух до четырех полностью управляемых (GTO) тиристоров (включаемых и выключа- емых сигналом управления). При напряжении преобразователя частоты 3300 В последовательно включены два GTO-тиристора, при напряжении 6000 В – четыре.
Тиристоры автономного инвертора коммутируют выпрямленный ток с частотой ШИМ. Высоко- частотная составляющая тока инвертора фильтруется конденсаторной батареей, включенной на вы-
|
T |
Ï× |
|
Питание цепей управления |
|
|
1 |
L |
|
ÓÂ |
ÀÈÒ |
|
|
|
|
|
ÀÄ |
|
4 |
6 |
|
|
|
|
3 |
3 |
|
|
|
2 |
5 |
5 |
|
|
Микропроцессорное устройство управления
Îò ÀÑÓ ÒÏ
7 ) 0 ! 889 :;&
Ï× – преобразователь частоты; Ó – управляемый выпрямитель; ÀÈÒ – автономный инвертор тока; 1 – источник питания цепей управления; 2 – ограничитель напряжения; 3 – делитель напряжения; 4 – предохранитель; 5 – интерфейсы драйверов выпрямителя и инвертора; 6 – фильтр
ходе инвертора параллельно обмотке статора асинхронного двигателя. Низкочастотная составляющая проходит через обмотку статора. Благодаря конденсаторному фильтру на выходе ток и напряжение статора существенно сглажены, что обеспечивает удовлетворительное электромагнитное согласование преобразователей частоты 1557 с серийными асинхронными двигателями.
Устройство управления. В серии 1557 применена микропроцессорная система управления с развитыми элементами ввода и вывода аналоговых и дискретных сигналов. Для преобразования аналоговых сигналов датчиков обратных связей и защиты (датчиков тока, напряжения и др.) в составе системы управления предусмотрены узлы нормализации аналоговых сигналов. Для связи с АСУ ТП имеется соответствующий интерфейс. Для защиты ЧРП в его микропроцессорной системе управления предусмотрены максимальные токовые защиты по входу и выходу, от замыкания на землю, минимального напряжения питания, максимального напряжения статора, от перегрузки, от превышения частоты вращения, от стопорения.
Ввод параметров, индикация состояния и ввод команд осуществляются с помощью алфавитноцифрового терминала пульта местного управления, расположенного на шкафу преобразователя частоты. Терминал содержит клавиатуру и дисплей. Можно вводить до 200 величин и индицировать на дисплее более 25 переменных параметров (токи, напряжения, мощности, частоты вращения, углы и др.)
В системе управления предусмотрена диагностика с выводом на дисплей терминала предупреждений и сообщений об авариях. Специальные тест-программы позволяют выполнить провероч- ные режимы ЧРП: проверка без питания главных цепей, проверка под напряжением с током в контуре выпрямленного тока в режиме КЗ на выходе
2004, ¹ 3 |
25 |

Pc, êÂò
500
400
1
300
200
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
0 |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 Q, òûñ. ì3/÷ |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
à) |
|
|
|
|
|
|
Pc, |
êÂò |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
400 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
300 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
0 |
50 |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 Q, òûñ. ì3/÷ |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
á) |
|
|
|
|
|
|
# |
' ( |
|
5 < |
4 |
< 0 =>+#? #+$<3#
" " "@=>+#3 A" &
1 – регулирование НА; 2 – регулирование ЧРП
преобразователя частоты (без асинхронного двигателя).
Система автоматического управления обеспе- чивает плавный пуск и плавное регулирование ча- стоты вращения электропривода в диапазоне 10 – 120% номинального значения частоты вращения, регулирование с ослаблением поля. При изменении частоты вращения электропривода обеспе- чивается заданное ограничение ускорения.
Важной особенностью устройства управления ЧРП 1557 является исключение работы электропривода в программно-заданных зонах частот вращения, например, в резонансных зонах механизма с приводным двигателем. При глубоких снижениях или кратковременных исчезновениях с последующим восстановлением напряжения сети с.н. в системе управления предусмотрен самозапуск электропривода без толчков момента и токов от любой фактической частоты вращения.
В специальном диагностическом буфере регистрируются программно-выбранные переменные и сохраняются значения этих переменных на предварительном и послеаварийном интервалах времени. В системе управления предусмотрены диск-
ретные выходы (в виде контактов) для включения
– отключения высоковольтных выключателей, информации о состоянии электропривода (“Работа”,
“Готов”, “Авария”, “Предупреждение”).
Частотно-регулируемый электропривод тягодутьевых механизмов. В марте 1999 г. на котле
¹ 2 были введены в эксплуатацию четыре ЧРП: два на дымососах типа ДН-24х2-0,62 и два на дутьевых вентиляторах типа ВДН-26IIУ [9]. Тягодутьевые механизмы этого котла оснащены асинхронными двухскоростными двигателями типа ДАЗО-2-17-44-10У1 мощностью 630 кВт.
Преобразователи частоты с воздушным охлаждением на напряжение 3300 В подключены к обмотке статора второй (высокой) частоты вращения. Эта обмотка у каждого двигателя была пересоединена со звезды на треугольник для обеспечения соответстâóющего снижения напряжения статора (6000 3B), что позволило также снизить стоимость ЧРП. Входной согласующий трансформатор каждого из четырех ЧРП – двухоб-
моточный (6300 3,3 кВ), сухой, мощностью 1000 кВ А.
Подключение преобразователя частоты к обмотке статора штатного электродвигателя, соответствующей второй (высокой) ступени частоты вращения, в отличие от регулирования направляющим аппаратом (НА) при постоянных первой (низкой) и второй частотах вращения электродвигателя позволило отказаться от переключений обмоток статора, исключить пяти-шестикратные токи как при пусках, так и при переключениях. При этом значительно снижаются электродинамические воздействия как на электродвигатели, так и на сеть электроснабжения с.н. Исключение при частотном регулировании НА (направляющий аппарат полностью открыт) уменьшает абразивный износ рабочих колес дымососов и вентиляторов. Как следствие, в целом уменьшаются и затраты на ремонты электродвигателей и ТДМ.
При выполнении рабочего проекта установки ЧРП были проведены предварительные расчеты эффективности частотного регулирования на котлоагрегате ¹ 2, а после ввода ЧРП и трехмесяч- ной эксплуатации – испытания с целью оценки фактической эффективности частотного регулирования ТДМ в реальных эксплуатационных режимах работы котла.
Íà ðèñ. 2 показаны зависимости мощности, потребляемой электроприводом, от производительности дымососа ДН-24х2-0,62 и дутьевого вентилятора ВДН-26-IIУ котла ТГМ-96Б при регулировании производительности НА и ЧРП.
Анализ режимов работы ТДМ котла ¹ 2 с выборкой по данным ПТО ТЭЦ-26 за 3 года, предшествующих установке ЧРП, и расчеты показали:
наибольшее потребление мощности (и соответственно электроэнергии) дутьевыми вентиляторами и дымососами имеет место при регулировании НА и сниженных нагрузках котла;
26 |
2004, ¹ 3 |

неравномерность загрузки между дымососами (ДС2А и 2Б) и дутьевыми вентиляторами (ДВ2А и 2Б) может меняться в диапазоне изменения нагрузки котла в среднем для дымососов от 10 до 20%, для дутьевых вентиляторов – от 18 до 20%;
применение регулируемого электропривода дымососов и дутьевых вентиляторов позволяет обеспечить снижение общего потребления электроэнергии на собственные нужды по расчету в среднем на 1580 тыс. кВт ч в год. При этом наибольшая экономия электроэнергии достигается при разгрузке котла в часы минимума нагрузки. Усредненная расчетная экономия условного топлива составляет 576 т в год.
Испытания ЧРП 1557 проводились при вариации паровой нагрузки котла ТГМ-96Б от максимальной до минимальной в пределах 420 – 300 т пара в час при отключенной схеме рециркуляции дымовых газов и работе котла на природном газе в установившихся режимах в соответствии с действующими режимными картами и эксплуатационными инструкциями. Контроль режимов котла при испытаниях осуществлялся по показаниям штатных приборов контроля и измерения электриче- ских параметров электропривода с помощью лабораторных измерительных приборов и штатных приборов преобразовательного агрегата. Испытания проводились в два этапа.
На первом этапе измерялись режимные параметры при регулировании производительности ТДМ частотой вращения электроприводов и при полностью открытых НА дутьевых вентиляторов и дымососов. В соответствии с режимной картой устанавливался коэффициент избытка воздуха на выходе из топки и за дымососом. На втором этапе частота вращения электроприводов устанавливалась неизменной, соответствующей первой (низкой) ступени частоты вращения ДВ и ДС, равной 595 мин – 1, а регулирование производительности осуществлялось НА с поддержанием тех же значе- ний коэффициентов избытка воздуха, что и на первом этапе. Полученная разница в энергопотреблении определяла потери мощности, обусловленные регулированием НА.
Íà ðèñ. 3 построены сравнительные зависимости энергопотребления дымососов и дутьевых вентиляторов котла ¹ 2 при регулировании НА и ЧРП, а в таблице приведены характеристики удельных затрат электроэнергии при регулировании тягодутьевых механизмов НА и ЧРП для четырех режимов паропроизводительности котла (420, 380, 340 и 300 т ч).
Как видно, среднее значение удельных затрат электроэнергии при регулировании ТДМ ЧРП составляет 1,552 кВт т пара в час. При регулировании ТДМ с помощью НА этот параметр составляет 2,15 кВт т пара в час, а по нормативной характеристике средние удельные затраты электроэнергии для принятых расчетных режимов составляют 3,08 кВт т пара в час.
P, êÂò
|
|
|
|
|
|
|
2ÄÑ-À |
|
200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
150 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2ÄÑ-Á |
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
300 |
340 |
380 Qê, ò/÷ |
|||||
|
|
|||||||
|
|
|
|
à) |
|
|
|
|
P, êÂò |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2ÄÂ-À |
|
|
|
|
|
200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
150 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2ÄÂ-Á |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
300 |
340 |
380 Qê, ò/÷ |
|||||
|
|
á)
% 1 0
'B+C3D
0 &
сплошные линии – НА; пунктирные линии – ЧРП
При испытаниях установлено, что ТДМ одного полублока котла ¹ 2 (полублок А) загружены примерно на 25% больше механизмов полублока Б. Установлено также, что энергопотребление дутьевых вентиляторов несколько выше расчетных величин. Вероятная причина – недостаточно газоплотная изоляция участка, на котором по проекту врезается схема рециркуляции дымовых газов, что приводит к дополнительной утечке воздуха.
По результатам испытаний с использованием полученных экспериментально результатов была рассчитана экономия электроэнергии при регулировании ТДМ от ЧРП. При выполнении расчетов принимались два сценария с различной среднегодовой паропроизводительностью котла ¹ 2 и различной продолжительностью работы котла. Так, при средней паропроизводительности котла 360 т ч и продолжительности работы 7500 ч в год общая экономия электроэнергии составляет 1 674 000 кВт ч год, т.е. экономится 28,6% потребления электроэнергии электроприводами ТДМ по сравнению с регулированием НА. При средней паропроизводительности котла 320 т ч и 6670 ч использования в год (это в целом ближе к реальным режимам работы котла ¹ 2) экономия электроэнергии увеличивается до 32% значения электроэнергии, потребляемой электроприводами при регулировании ТДМ НА. При расширении диапазона работы котла ¹ 2 по паропроизводительности (420 – 250 т ч), что в принципе возможно при пе-
2004, ¹ 3 |
27 |

Ií/I1, % |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
5 |
7 |
8 |
11 |
13 |
15 |
17 |
19 |
21 |
23 |
25 |
|
|
|
|
¹ гармоники |
à) |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uí/U1, % |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
5 |
7 |
8 |
11 |
13 |
15 |
17 |
19 |
21 |
23 |
25 |
|
|
|
|
¹ гармоники |
á) |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
? ' 4 ( |
|||||||||||
0 =@+#/ 4 * |
|||||||||||
" * " "! " & |
|
|
|
|
|||||||
1 – режим работы при частоте вращения 440 мин – 1 и нагрузке |
|||||||||||
120 êÂò; 2 – 625 ìèí – 1 è 375 êÂò |
|
|
|
|
|
реходе к работе по блочной схеме (такая возможность на ТЭЦ-26 предусмотрена в технологиче- ской схеме тракта питательной воды), можно ожидать еще большего эффекта от применения ЧРП.
При эксплуатационных испытаниях исследовался спектр токов и напряжений в асинхронном двигателе, регулируемом от преобразователя частоты. На ðèñ. 4 в качестве примера приведен рас- считанный из осциллограмм токов и напряжений гармонический состав фазного тока и линейного напряжения электродвигателя дутьевого вентилятора для двух режимов работы при частоте вращения 440 мин – 1 и нагрузке 120 кВт и при частоте вращения 625 мин – 1 и нагрузке 375 кВт.
Значения коэффициентов несинусоидальности ÒÍDf тока и напряжения электродвигателя рассчи- тывались по соотношению
|
|
|
Total RMS 2 |
RMS 2 |
RMS 2 |
|
ÒÍÄ |
|
|
|
0 |
1 |
100% , (3) |
f |
RMS12 |
|
||||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
ãäå Total RMS – действующее значение тока напряжения по результатам измерения за несколько периодов; RMS0 – действующее значение постоянной составляющей в токе напряжении; RMS1 – действующее значение первой гармоники тока напряжения.
Для указанных двух режимов нагрузки электропривода дутьевого вентилятора получены результаты, приведенные далее.
Частота |
Нагрузка, |
THDI, |
THDU, |
|
вращения, |
||||
êÂò |
% |
% |
||
ìèí – 1 |
||||
440 |
120 |
6,48 |
5,52 |
|
625 |
375,7 |
7 |
7,00 |
Частотно-регулируемый электропривод питательного насоса. Водопитательная установка
неблочной части ТЭЦ-26 содержит три питательных насоса ПЭ-580-185-2, работающих через общий коллектор на два котла типа ТГМ-96Б ст. ¹ 1 и 2. Каждый насос имеет приводной двигатель мощностью 4000 кВт, напряжением 6000 В. Как показывает опыт эксплуатации, ступенчатое регулирование общей подачи группы питательных электронасосов (ПЭН) при работе на общий коллектор практически всегда приводит к повышенным значениям давления в коллекторе и потерям энергии на перекачку воды за счет дросселирования в регулирующих питательных клапанах котлов (РПК).
При решении вопроса оснащения ПЭН экономичным регулированием от ЧРП рассматривались два варианта – оснащение ЧРП одного ПЭН в группе из трех насосов и оснащение ЧРП всех трех насосов.
Как показывают расчеты, при оснащении ЧРП одного из ПЭН в принципе можно обеспечить постоянство давления в коллекторе. Эффективность такого регулирования достигается также за счет оптимальной загрузки и повышения гидравличе- ского КПД нерегулируемого ПЭН, работающего параллельно с регулируемым. При этом снижаются потери из-за дросселирования в РПК. В то же время, учитывая особенности технологической схемы неблочной части ТЭЦ-26, наличие в общем коллекторе секционной задвижки, устраняющей поперечные связи по питательной воде и позволяющей перевести котлы ¹ 1 и 2 на блочную схему работы, был выполнен проект установки ЧРП на каждом из трех ПЭН. Такое решение при работе насосов на общий коллектор позволяет оптимально распределить их нагрузки, стабилизировать давление в коллекторе, обеспечить плавный пуск электроприводов любого из насосов без пяти-шес- тикратных пусковых токов и плавное регулирование частоты вращения (подачи) каждого насоса. Кроме того, появляется возможность работы котлоагрегатов по блочной схеме при широком диапазоне изменения их нагрузки.
Первый частотно-регулируемый электропривод 1557 был введен в эксплуатацию в ноябре
28 |
2004, ¹ 3 |

P, I, U |
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
5 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
2400 |
2500 |
2600 |
2700 |
2800 |
2900 |
|
|
Частота вращения, мин – 1 |
|
|
8 E F E 889G E1> +-" ) ) &
1 – òîê I, масштаб 20 А дел; 2 – напряжение U, масштаб 1000 В дел; 3 – мощность P, масштаб 200 кВт дел.
2001 г. на питательном насосе (ПЭН-2) с асинхронным двигателем 2А3М-4000 6000. Преобразователь частоты 1557L с системой охлаждения “жидкость – жидкость” выполнен на напряжение 6000 В. Согласование с сетью электроснабжения осуществляется через трехобмоточный трансформатор.
Управляемый выпрямитель выполнен по 12фазной схеме из двух последовательно соединенных мостовых преобразователей напряжением 3300 В, в каждом плече которых последовательно включены два сетевых (SCR) тиристора. Автономный инвертор выполнен на напряжение 6000 В и содержит в каждом плече моста четыре последовательно включенных GTO-тиристора.
Функциональная схема ЧРП 1557L в основном соответствует схеме на ðèñ. 1.
Частотно-регулируемый привод ПЭН-2 был введен в эксплуатацию после проведения пусконаладочных работ и пусковых испытаний. На первом этапе пусковых испытаний ПЭН-2 работал на линию рециркуляции в диапазоне изменения давления на нагнетании насоса от 100 до 200 кгс см2. Основная цель этих испытаний – проверка всех систем преобразователя частоты. Проверялись система жидкостного охлаждения (плотности гидравлической системы внутреннего и внешнего контуров охлаждения), а также настройки регуляторов, защит и др.
Зависимости тока, мощности и напряжения асинхронного двигателя 2А3М-4000 6000, регулируемого от преобразователя частоты 1557L, при работе ПЭН-2 в указанном режиме построены на ðèñ. 5.
На втором этапе ЧРП 1557L испытывался при работе ПЭН-2 на котел. При этом до ввода ПЭН-2 в работе находились ПЭН-1 и ПЭН-3. При увели- чении расхода через ПЭН-2 ПЭН-1 разгружался и переходил в режим рециркуляции. ПЭН-2 с помощью ЧРП плавно выводился на подачу 340 т ч, а
Ií/I1, %
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
5 |
7 |
9 |
11 |
13 |
15 |
17 |
19 |
21 |
23 |
25 |
¹гармоники
à)
Uí/U1, %
3,5 |
|
|
4' |
|
4' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
3,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3' |
|
|
|
|
|
|
2,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,0 |
|
1' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,5 |
|
|
|
2' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,0 |
|
2' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
5 |
7 |
9 |
11 |
13 |
15 |
17 |
19 |
21 |
23 |
25 |
|
|
|
|
|
¹ гармоники |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
á) |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
' 4 ( |
|||||||||||
E1>+# * 4 + |
||||||||||||
* " " * " "! " & |
|
|
||||||||||
1 – 1004 ìèí – 1, |
40 êÂò, |
THDI |
= 8,64%; |
1 |
– |
òî |
æå, |
|||||
THDU = 2,85%; 2 – 2015 ìèí – 1, 350 êÂò, THDI = 6,94%; 2 |
– òî |
æå, THDU = 3,19%; 3 – 2590 ìèí – 1, 740 êÂò, THDI = 4,45%; 3 – òî æå, THDU = 3,86%; 4 – 2975 ìèí – 1; 1270 êÂò, THDI = 5,42%; 4 – òî æå, THDU = 5,25%
ПЭН-3 работал в режиме, близком к максимальной подаче. В этом режиме паровая нагрузка котла ¹ 1 составляла 400 т ч, нагрузка котла ¹ 2 – 390 т ч, мощность приводного асинхронного двигателя ПЭН-2 – 1480 кВт, ток – 168 А, напряжение – 5520 В, частота вращения – 2875 мин – 1.
Экономия электроэнергии оценивалась для реализованного варианта применения одного ЧРП в группе из трех ПЭН. Расчетное значение среднегодовой экономии электроэнергии составляет 4 млн. 674 тыс. кВт ч, условного топлива – 1290 т. Факти- ческая среднегодовая экономия электроэнергии, рассчитанная по данным эксплуатационных испытаний, составляет около 6 млн. кВт ч (в расчетах учитывался также режим работы одного ПЭН-2 с ЧРП при разгруженных котлах ¹ 1 и 2 и при работе одного котла ¹ 2).
В процессе эксплуатации был исследован спектральный состав тока и напряжения в двигателе 2 АЗМ-4000 6000 при изменении его нагрузки и ча- стоты вращения.
2004, ¹ 3 |
29 |

Источник определения |
|
Ýñ.í, êÂò ÷ ò ïàðà |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 режим |
2 режим |
3 режим |
4 режим |
|
|
|
|
|
Расчет |
2,09 1,86 |
2,13 1,71 |
2,10 1,5 |
2,2 1,26 |
По показаниям счетчика |
2,07 1,80 |
2,15 1,63 |
2,14 1,51 |
2,22 1,21 |
По показаниям ваттметров |
2,10 1,78 |
2,11 1,67 |
2,11 1,49 |
2,18 1,14 |
Нормативная характеристика |
2,87 2,88 |
3,00 3,00 |
3,16 3,16 |
3,36 3,36 |
|
|
|
|
|
П р и м е ч а н и е . Числитель – регулирование НА; знаменатель – регулирование ЧРП.
Íà ðèñ. 6 приведен рассчитанный из осциллограмм токов и напряжений гармонический состав фазного тока и линейного напряжения по четырем точкам диапазона изменения частоты вращения и нагрузки ЧРП ПЭН-2. Здесь же приведены значе- ния коэффициентов несинусоидальности ÒÍDf.
ÀÑÓ ÒÏ. С вводом ЧРП на котле ¹ 2 было принято решение изменить концепцию управления котлоагрегата на основе новых подходов к АСУ ТП. Разработка принципов построения и выбор программно-технических средств АСУ ТП были выполнены ОАО “Электроцентрналадка” при участии специалистов ТЭЦ-26 и ВНИИЭ.
Отличительной особенностью реализованной на ТЭЦ-26 АСУ ТП является то, что с установкой ЧРП ТДМ и ПЭН на котлоагрегате ¹ 2 прекращают свое существование основные регуляторы котла, так как регулирование таких параметров, как уровень в барабане котла, расход воздуха, кислород в уходящих газах, разрежение в топке, разность температур уходящих газов, соотношение топливо – воздух, нагрузка котлоагрегата, должно осуществляться путем воздействия на ЧРП. При этом интерфейсная связь с установленными ЧРП реализуется посредством промышленной локальной сети фирмы Allen-Bradley, что и предопределило при разработке использование программнотехнических средств этой фирмы.
Основой АСУ ТП является контроллер Control Logix с процессором 555, имеющий высокие надежность и быстродействие, а также большую вы- числительную мощность. Программное обеспече- ние контроллера реализуется с помощью пакета RSlogix5000, имеет в своем составе несколько языков технологического программирования и обеспечивает также поддержку сетей верхнего и нижнего уровней. Связь контроллера с ЧРП реализуется через сеть REMOTE LINK. Коммутационные модули поддерживают эту сеть со стороны ЧРП. REMOTE LINK обеспечивает обмен между контроллером и ЧРП со скоростью 230 кбит с.
Поскольку все электрические блокировки и технологические защиты ПЭН должны воздействовать на систему управления ЧРП, для автоматизации процесса пуска насоса используется программируемый логический контроллер SLC-500, имеющийся в составе жидкостной системы охлаждения ЧРП и предназначенный для ее обслужива-
ния. Контроллер SLC-500 работает практически автономно: выполняет функции технологических защит и электрических блокировок и выдает на верхний уровень управления (операторская станция САУ) информацию о состоянии защит и блокировок.
Опыт эксплуатации АСУ ТП на котлоагрегате ¹ 2 показал ее высокую эффективность и надежность. С вводом ЧРП на котлоагрегате ¹ 1 работы по автоматизации будут продолжены.
Список литературы
1.Энергосбережение – основной источник повышения эффективности производства и передачи электрической и тепловой энергии в АО Мосэнерго Серебряников Н. И., Маханьков А. К., Гаврилов Е. К. и др. – Энергосбережение и водоподготовка, 1998, ¹ 4.
2.Маханьков А. К. Долгосрочная программа энергосбережения в ОАО Мосэнерго на основе парогазовых технологий и регулируемого электропривода. – Вестник ВНИИЭ-2003.
3.Повышение экономичности и надежности собственных нужд ТЭС и долгосрочная программа внедрения регулируемых электроприводов ОАО Мосэнерго в 1999 – 2000 гг. и на перспективу до 2005 г. Лазарев Г. Б., Маханьков А. К., Серебряников Н. И., Шакарян Ю. Г. – Вестник ВНИИЭ2000.
4.Забровский С. Г., Лазарев Г. Б., Мурзаков А. Г. Регулируемый электропривод механизмов собственных нужд ТЭС. – Итоги науки и техники. Сер. Электропривод и автоматизация промышленных установок. М.: ВИНИТИ, 1990, т. 11.
5.Техническое перевооружение и реконструкция ТЭС России с применением энергосберегающих технологий на основе регулируемого электропривода механизмов собственных нужд Берсенев А. П., Шейко П. А., Лазарев Г. Б., Шакарян Ю. Г. – Вестник ВНИИЭ-2000.
6.Особенности наладки и эксплуатации высоковольтных регулируемых асинхронных электроприводов на основе инвертора тока с ШИМ Вейнгер А. М., Виницкий Ю. Д., Максимов В. В. и др. – Электрические станции, 1999, ¹ 1.
7.Лазарев Г. Б. Электромагнитная совместимость мощных тиристорных преобразователей частоты и сетей собственных нужд тепловых электростанций. – Электротехника, 1989, ¹ 7.
8.Лазарев Г. Б. Обеспечение электромагнитной совместимости при применении частотно-регулируемых асинхронных электроприводов в системе электроснабжения собственных нужд ТЭС. – Вестник ВНИИЭ-2000.
9.Высоковольтный частотно-регулируемый асинхронный электропривод дутьевых вентиляторов и дымососов котлов, сетевых насосов на ТЭС ОАО “Мосэнерго” Зройчи- ков Н. А., Цыпин Б. Я., Довганюк И. Я. и др. – Вестник ВНИИЭ-2000.
30 |
2004, ¹ 3 |