在改革開放的二十多年時(shí)間里，我國的電力產(chǎn)業(yè)得到了前所未有的巨大發(fā)展。為了滿足國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要，從80年代末期，我國的發(fā)電站裝機(jī)容量每年增加150億瓦。目前，總裝機(jī)容量已達(dá)3380億瓦，位于世界第二。
進(jìn)一步發(fā)展電力產(chǎn)業(yè)一直是我國的長(zhǎng)期戰(zhàn)略目標(biāo)。隨著管理權(quán)下放、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇，以及政府不斷倡導(dǎo)環(huán)境保護(hù)，因此人們需要更為高效、清潔的能源。由此，以煤為燃料的火力熱電站將面臨更大的考驗(yàn)，因?yàn)樗难b機(jī)容量占全國總裝機(jī)容量的75%。
位于天津的軍糧城火電廠以煤為燃料，按照當(dāng)?shù)卣囊?，需要在五年?nèi)使低于200兆瓦的發(fā)電機(jī)組符合新的環(huán)保要求。該火電廠有四臺(tái)低于200兆瓦的發(fā)電機(jī)組受到這樣的限制，因此，他們希望OEM設(shè)備制造商－中能長(zhǎng)城控制公司能夠提供相應(yīng)的解決方案。
中能長(zhǎng)城控制公司是北京的一家OEM廠商，主要承攬能源領(lǐng)域的工程項(xiàng)目，致力于幫助用戶降低能源消耗、減少污染，在業(yè)內(nèi)享有較高的聲譽(yù)。
挑戰(zhàn)
在火電廠，原煤通過傳送帶輸送到粉碎機(jī)，將其粉碎成煤粉，成為蒸汽鍋爐的燃料。煤灰將通過推機(jī)器或風(fēng)機(jī)吹入爐膛，進(jìn)行燃燒。鍋爐的燃燒率取決于進(jìn)入爐膛的煤粉總量，這將直接影響到發(fā)電量。為了確保汽輪機(jī)能夠安全、穩(wěn)定、高效地運(yùn)行，必須根據(jù)負(fù)載的變化情況正確控制進(jìn)入爐膛的煤粉總量。
中能長(zhǎng)城控制公司經(jīng)過調(diào)研，發(fā)現(xiàn)軍糧城火電站使用傳統(tǒng)的電磁離合器來控制給煤粉機(jī)的速度，從而改變進(jìn)入爐膛的煤粉總量。由于電磁離合器具有非線性特征，所以在負(fù)載變化時(shí)，不能通過它來快速調(diào)節(jié)電機(jī)的速度。因此，往往過多地向爐膛內(nèi)加入了煤粉，超過了正常負(fù)載所需的用量，不僅浪費(fèi)了燃料，而且還會(huì)使燃燒不穩(wěn)定，造成更多的污染。
要讓鍋爐在低負(fù)載情況下，穩(wěn)定、高效地運(yùn)行是一件非常困難的實(shí)情。鍋爐的最低穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)為其額定容量的65%。鍋爐在低容量情況下運(yùn)行時(shí)，需要將現(xiàn)有的控制系統(tǒng)從自動(dòng)方式切換到手動(dòng)方式，而且還需要在爐膛內(nèi)注入昂貴的重油，以幫助燃燒。
由于電磁離合器不能夠平穩(wěn)、精確地控制電機(jī)速度，所以給煤粉機(jī)常常運(yùn)行過快，浪費(fèi)了能源。另外，不能預(yù)計(jì)的速度改變會(huì)引起給煤粉機(jī)和其它鍋爐設(shè)備負(fù)荷變化不定，更為嚴(yán)重的是這將導(dǎo)致出現(xiàn)意料不到的故障，甚至停機(jī)。
解決方案
中能長(zhǎng)城控制公司認(rèn)為應(yīng)該對(duì)給煤粉機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，這是實(shí)現(xiàn)環(huán)保要求和節(jié)省能耗的關(guān)鍵。他們建議軍糧城火電廠使用全數(shù)字式控制系統(tǒng)代替電磁式離合器。
中能長(zhǎng)城控制公司選擇了Allen-Bradley 1305系列交流變頻器作為整個(gè)改造項(xiàng)目的關(guān)鍵設(shè)備。四臺(tái)200兆瓦發(fā)電機(jī)組的給煤粉機(jī)控制系統(tǒng)一共使用了64臺(tái)A-B 1305/5交流變頻器。
A-B 1305交流變頻器主要用于對(duì)三相交流電機(jī)進(jìn)行速度控制，適用于多種應(yīng)用場(chǎng)合的要求，性能卓越，使用方便、靈活。結(jié)構(gòu)緊湊的1305交流變頻器能夠在較大的調(diào)速范圍內(nèi)為電機(jī)提供強(qiáng)勁的轉(zhuǎn)矩和加速度。它具備IR（定子阻抗壓降）補(bǔ)償功能，能夠增加電機(jī)的動(dòng)力；滑差補(bǔ)償功能可以在電機(jī)負(fù)載變化時(shí)，確保對(duì)速度的精確控制。
更為重要的是，在1305交流變頻器中內(nèi)置有電機(jī)過載保護(hù)和其它保護(hù)功能，還可以通過操作員面板顯示系統(tǒng)的故障狀態(tài)，這將有助于變頻器的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。這一特性非常重要，因?yàn)樵诠I(yè)環(huán)境下，性能穩(wěn)定是對(duì)設(shè)備的基本要求。
在中能長(zhǎng)城控制公司的設(shè)計(jì)方案中，所有1305交流變頻器都通過標(biāo)準(zhǔn)的SCANport端口進(jìn)行通訊，使得變頻器能夠與軍糧城火電站現(xiàn)有的控制系統(tǒng)集成在一起。
成效
在改造項(xiàng)目完成后，軍糧城火電廠明顯體會(huì)到給煤粉機(jī)的運(yùn)行效率得到提高。通過A-B 1305交流變頻器來控制給煤粉機(jī)的速度，從而根據(jù)負(fù)載要求，精確控制進(jìn)入爐膛的煤粉總量。所有煤粉都被完全利用——降低了燃料的浪費(fèi)和由此帶來的污染。
經(jīng)過改造后，僅需要根據(jù)負(fù)載的要求，調(diào)節(jié)給煤粉機(jī)的速度即可，從而節(jié)省了大量的電能。在使用電磁離合器時(shí)，給煤粉機(jī)的功率消耗分別為7.5千瓦和3.7千瓦；在使用變頻器之后，功率消耗分別下降到3千瓦和2千瓦。僅此一項(xiàng)就節(jié)省了近60%的能耗，使得軍糧城火電站在20個(gè)月內(nèi)就能夠收回對(duì)設(shè)備的投資。另外，經(jīng)過改造的速度控制系統(tǒng)減少了相關(guān)機(jī)械設(shè)備的磨損，降低了給煤粉機(jī)和鍋爐的維護(hù)費(fèi)用。
特別是在低負(fù)載情況下，鍋爐可以保持45%額定容量穩(wěn)定燃燒，而且能夠在自動(dòng)模式下實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制，節(jié)省了100%的重油消耗。一個(gè)鍋爐在低容量下穩(wěn)定運(yùn)行，每年需要消耗2000噸重油，四臺(tái)鍋爐就需要8000噸重油。當(dāng)鍋爐不再依賴重油之后，每年將為企業(yè)帶來相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
中能長(zhǎng)城控制公司對(duì)A-B 1305交流變頻器的性能非常滿意，達(dá)到了用戶的要求。他們計(jì)劃在其它控制系統(tǒng)中繼續(xù)使用該變頻器，以發(fā)揮更大的節(jié)能效益。
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