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變頻調(diào)速
- 摘要：圖范圍寬、結(jié)構(gòu)簡單、功率因數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)，一直是中、小功率變頻調(diào)速的首選方案，并己有大功率產(chǎn)品。本文介紹了大型泵站變頻調(diào)速運(yùn)行可行性分析。
圖范圍寬、結(jié)構(gòu)簡單、功率因數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)，一直是中、小功率變頻調(diào)速的首選方案，并己有大功率產(chǎn)品。如寶鋼引進(jìn)的日本東芝公司生產(chǎn)的高爐風(fēng)機(jī)同步變頻起動(dòng)裝置就采用了交-直-交方案，容量48MW，電壓10kV.國內(nèi)亦有同類產(chǎn)品。其特點(diǎn)是低頻脈動(dòng)大，高頻性能佳。
當(dāng)然，還有許多新型的交流變頻調(diào)速器在不斷涌現(xiàn)。
如串聯(lián)多重化變頻器，采用串聯(lián)多重化技術(shù)，可使輸入、輸出電壓、電流波形達(dá)到近乎完美的程度，功率因數(shù)超過0.95，系統(tǒng)效率達(dá)98%以上，電機(jī)效率也明顯提高。目前裝機(jī)容量己達(dá)7500kW，電壓達(dá)7200V. 2.2栗站采用變頻調(diào)速運(yùn)行的技術(shù)可行性如前所述，高港栗站1~3機(jī)組采用的是半調(diào)節(jié)軸流栗，在揚(yáng)程動(dòng)態(tài)變化情況下，無法滿足機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行的要求。水栗是風(fēng)機(jī)類負(fù)載，當(dāng)運(yùn)行轉(zhuǎn)速稍有變化時(shí)，其輸出流量、揚(yáng)程，特別是功率就有較大變化，其比例關(guān)系如下式所示。可見，軸功率隨轉(zhuǎn)速的三次方關(guān)系變化，所以，采用變頻器調(diào)節(jié)水栗機(jī)組轉(zhuǎn)速時(shí)，節(jié)電效果是明顯的。
由于變頻調(diào)速裝置的動(dòng)態(tài)跟蹤性能優(yōu)越，當(dāng)上下游水位變化而使機(jī)組的運(yùn)行工況偏離高效區(qū)時(shí)，能動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)組的運(yùn)行轉(zhuǎn)速，使機(jī)組仍然運(yùn)行于高效區(qū)。
同時(shí)變頻調(diào)速裝置亦能在定流量或最大流量要求前提下，當(dāng)上下游水位發(fā)生變化時(shí)，及時(shí)調(diào)整機(jī)組的運(yùn)行速度，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的最優(yōu)運(yùn)行。
冶金工業(yè)部自動(dòng)化研宄院生產(chǎn)的高壓直接變頻調(diào)速裝置（ARIVERT-HS）專門用于由高壓同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的大容量風(fēng)機(jī)、水栗速度調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)中，同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)同步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)。其結(jié)構(gòu)框圖如所示。
變主機(jī)接線。另外，它解決了高壓晶閘管串聯(lián)、高壓晶閘管變流柜結(jié)構(gòu)、高低壓信號檢測傳輸、數(shù)字化控制等一系列關(guān)鍵技術(shù)，產(chǎn)品己達(dá)到了國際國內(nèi)先進(jìn)水平。
該院第一臺(tái)同類產(chǎn)品于1997年10月在廣東凡口鉛鋅礦800kW、6kV礦井通風(fēng)機(jī)上順利投入了運(yùn)行。不到11個(gè)月便收回了全部投資，其經(jīng)濟(jì)效益亦是十分可觀的。
盡管到目前為止，國內(nèi)大型電力排灌栗站還沒有應(yīng)用變頻調(diào)速裝置的先例，但此技術(shù)己在國內(nèi)外大量應(yīng)用于大型軋鋼機(jī)、大型風(fēng)機(jī)的大功率低速同步電動(dòng)機(jī)中。水栗與通風(fēng)機(jī)是同類負(fù)載，高港栗站主機(jī)亦為大功率同步電動(dòng)機(jī)，而且冶金工業(yè)部自動(dòng)化研宄院生產(chǎn)的高壓直接變頻調(diào)速裝置是專門用于大功率低速高壓同步電動(dòng)機(jī)的，其具備的性能特點(diǎn)亦非常適合栗站的情況。所以，高港栗站葉片半調(diào)節(jié)栗機(jī)組采用變頻調(diào)速運(yùn)行在技術(shù)上是完全可行的。
3泵站調(diào)速運(yùn)行特性~3機(jī)組調(diào)速運(yùn)行的主要目的是實(shí)現(xiàn)抽引和抽排的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。內(nèi)澇嚴(yán)重時(shí)，需要在盡量短的時(shí)間內(nèi)排除澇水，效率成為次要因素，可以利用電機(jī)的富裕功率適當(dāng)提高轉(zhuǎn)速，增大排澇流量?？紤]到水栗效率及安全性，確定調(diào)速比='/e =0.6~1.05，其中'為工作轉(zhuǎn)速，e為額定轉(zhuǎn)速，e；150r/min，則調(diào)速范圍為90~157.5r/min，對應(yīng)電源變頻0.葉片角額定轉(zhuǎn)速時(shí)栗裝置揚(yáng)程、效率、功率性能曲線為（由裝置模型試驗(yàn)換算而得）：該裝置采用電流型逆變器，適用于對動(dòng)態(tài)要求高的場食〗主回路不需附加任何設(shè)備就現(xiàn)電機(jī)四u. A1；。：。+象限fc2此性能1適備向需改shingHouse-Allnghts嚴(yán)紫4膣塍F最優(yōu)工況點(diǎn)/的參數(shù)為：Q水流道較短、形狀復(fù)雜，阻力系數(shù)難以準(zhǔn)確計(jì)算，無法將泵性能與其分開，可將其看成水泵的一部分，將比例律直接用于裝置調(diào)速特性。
按轉(zhuǎn)速上下限計(jì)算調(diào)速性能，使實(shí)際工況與額定轉(zhuǎn)速最優(yōu)工況！相似的裝置最高和最低工作揚(yáng)程為：-4.631m范圍內(nèi)的任一裝置工作揚(yáng)程，機(jī)組最優(yōu)轉(zhuǎn)速及最優(yōu)調(diào)速比為：4.2調(diào)速抽引的經(jīng)濟(jì)效益高港泵站抽引集中在11月-次年3月份。根據(jù)潮位變化情況，這期間長江水位低于內(nèi)河水位累積時(shí)間約90天，考慮長江水位高時(shí)可自引，確定年抽引天數(shù)為60天，按設(shè)計(jì)要求，1-3機(jī)組抽引流量100m3/s，則總抽水量=5.184x108m3.抽引揚(yáng)程0.70-1.90m，最低揚(yáng)程Hymin形，設(shè)兩種情形抽水量之比與揚(yáng)程范圍之比相等，則采用與4.1相同的計(jì)算方法，得調(diào)速抽引年節(jié)省電費(fèi)為調(diào)速抽引、抽排年共節(jié)省電費(fèi)R 5結(jié)論-3機(jī)組實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速后，抽排裝置效率平均提高3.75%，抽引裝置效率提高16.62% -21.18%，年節(jié)省電費(fèi)50多萬元。估計(jì)高港泵站變頻設(shè)備及實(shí)施費(fèi)用約需400萬元，按靜態(tài)計(jì)算不到8年即可賺回投資，以后每年節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用50多萬元。而且據(jù)計(jì)算，緊急時(shí)還可提速增加排澇流量近8m3/s，因而，實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速運(yùn)行在經(jīng)濟(jì)上是可行的，并且增大排澇流量還可帶來一定的社會(huì)效益。若變頻調(diào)速用于年運(yùn)行時(shí)間較長的同類型泵站，經(jīng)濟(jì)效益將更加明顯。
