高压变频器在电厂凝结水泵上的节能应用

【摘要】：随着国家“十二五”节能减排目标的出台,作为能源消费大户,火电行业的节能减排目标的实现有着举足轻重的作用。为了满足调峰需要,火电厂装机容量一般都按用电峰值来设计,但在实际运行中机组负荷的变化范围很大,必须实时调节水泵的流量。本文选择300MW机组凝结水泵为研究背景,设计了一套凝结水泵高压变频调速节能系统。通过变频调速系统的调节控制,有效地,提高了生产效率,降低了生产成本,节约了能源。 首先,论文分析了凝结水泵的原理和常规凝结水泵出口节流阀调节的弊端,设计了一套变频调速节能的改进方案。当凝结水泵流量下降,载荷减轻时,实时调节变频器的转速,从而避免了能源的浪费。 其次,根据凝结水泵运行参数,完成了系统整体架构和主要功率部件高压变频器的设计、选型。论文详细分析了介绍本工程所选西门子罗宾康高压变频器主体结构、工作原理和控制方式。该系统采用低压功率单元串联连接方式,结构简单、可靠性高、技术先进,并能有效地消除谐波干扰,提高了功率因数。 第三,结合实际电厂凝结水泵系统的工艺控制要求,设计了一套高压变频器闭环控制系统和逻辑联锁装置。采用一拖二方案,即在故障发生时,凝结水泵在变频和工频之间进行切换。当DCS系统在凝结水泵变频切换到工频状态时,系统可提供相关的逻辑程序预防除氧器压力和水位的突然变化,保证了机组的正常运行。 从300MW机组凝结水泵高压变频改造后的实际运行的数据来看,本文设计的变频调速节能系统效果显著,有效地消除了噪音和水锤效应,延长了设备寿命,提高了凝结水系统的效率和自动化水平等,受到了用户的欢迎。 【关键词】：凝结水泵 高压变频器 节能
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM921.51;TM621
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 节能概述10-11
• 第二章 协鑫太仓电厂变频调速节能改造的可行性研究11-17
• 2.1 协鑫太仓电厂凝结水系统概况11-13
• 2.2 凝结水泵参数13-15
• 2.3 凝结水系统运行现状及问题15-16
• 2.4 本章小结16-17
• 第三章 变频调速的节能原理17-24
• 3.1 凝结水泵出口节流调节17-19
• 3.2 变频调速的节能原理19-21
• 3.3 变频调速的节能方式21-22
• 3.3.1 提高功率因数节能21-22
• 3.3.2 软启动节能22
• 3.4 变速调速节能的意义22-23
• 3.5 本章小结23-24
• 第四章 变频器的工作原理、结构和分类24-34
• 4.1 变频器的工作原理24-25
• 4.2 变频调速的控制方式25-27
• 4.2.1 U/F 控制25-26
• 4.2.2 矢量控制(VC)26-27
• 4.2.3 直接转矩控制（DTC）27
• 4.3 变频器的结构及分类27-29
• 4.3.1 整流电路28
• 4.3.2 中间电路28
• 4.3.3 控制电路28
• 4.3.4 逆变器28-29
• 4.4 高压变频器29-33
• 4.4.1 高-低-高型变频器29-30
• 4.4.2 电流源高压变频器和电压源型高压变频器30-32
• 4.4.3 三电平电压源型高压变频器32-33
• 4.4.4 单元串联多电平电压源型高压变频器33
• 4.5 本章小结33-34
• 第五章 凝结水泵变频调速的设计34-48
• 5.1 变频器的结构35
• 5.2 西门子罗宾康高压变频器工作原理35-41
• 5.2.1 西门子罗宾康高压变频器拓扑结构35-37
• 5.2.2 功率单元的结构和逆变控制原理37-41
• 5.3 变频改造技术方案特点41-42
• 5.3.1 变频器的技术性能设计指标41-42
• 5.3.2 变频运行时的保护措施42
• 5.4 变频器与DCS 的接口功能设计42-45
• 5.5 变频器的冗余功能实现45-47
• 5.5.1 功率单元冗余45-47
• 5.5.2 电源冗余47
• 5.6 本章小结47-48
• 第六章 凝结水泵高压变频系统改造方案的实施48-55
• 6.1 基本控制和逻辑方案48-51
• 6.2 变频调速系统性能测试51-52
• 6.3 凝结水泵变频运行过程中遇到的问题和解决方案52-53
• 6.4 本章小结53-55
• 第七章 变频改造节能效益分析55-61
• 7.1 节能效益计算55-58
• 7.1.1 直接节能计算分析法56
• 7.1.2 间接理论计算分析法56-58
• 7.2 凝结水泵变频调速改造后对机组的影响58-60
• 7.2.1 节能降耗58-59
• 7.2.2 降低电机的起动电流59
• 7.2.3 提高凝结水泵系统运行的效率59
• 7.2.4 降低了噪音59-60
• 7.2.5 消除水锤效应60
• 7.2.6 延长了设备的使用寿命60
• 7.3 本章小结60-61
• 第八章 变频改造的结论与展望61-62
• 参考文献62-65
• 致谢65-66
• 攻读硕士学位期间已发表或录的论文66-68

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