一、引言。
我國(guó)生物質(zhì)能資源豐富，生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景廣闊。另一方面，中國(guó)農(nóng)作物播種面積為18億畝，每年生產(chǎn)約7億噸物質(zhì)。相當(dāng)于3.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。另外，農(nóng)產(chǎn)品加工廢棄物有稻殼、玉米芯、花生殼、甘蔗渣、棉籽殼等，也是重要的生物質(zhì)資源。另一方面，我國(guó)現(xiàn)有森林面積約為1.95億公頃，森林覆蓋率為20.36%，每年生物質(zhì)資源量約為8億至10億噸。
同時(shí)，發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電，實(shí)施煤炭替代，可顯著減少二氧化碳和二氧化硫的排放，產(chǎn)生巨大的環(huán)境效益。生物質(zhì)相對(duì)于傳統(tǒng)化石燃料而言，屬于清潔能源，燃燒后排放的二氧化碳屬于自然碳循環(huán)，不會(huì)造成污染。據(jù)估計(jì)，運(yùn)營(yíng)一臺(tái)2.5萬(wàn)kW的生物質(zhì)發(fā)電機(jī)組，與同類型的火電機(jī)組相比，二氧化碳排放量可減少約10萬(wàn)t/a。
二、項(xiàng)目介紹。
該項(xiàng)目電廠容量為4×12MW，分兩期建設(shè)，一期建設(shè)2×12MW供熱發(fā)電機(jī)組。每年燃燒稻殼量約20萬(wàn)噸，年發(fā)電量144GWH，產(chǎn)品銷售收入8489萬(wàn)元，年繳稅1417萬(wàn)元，其中增值稅1288萬(wàn)元。年利潤(rùn)率10.45%，10年后可收回成本，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益良好。
為了進(jìn)一步降低發(fā)電站的用電率，降低發(fā)電成本，提高電價(jià)競(jìng)爭(zhēng)力，決定拖動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)的供水泵，選擇我們SKI800系列的工業(yè)變頻器。
三、系統(tǒng)方案。
1.主回路方案:
供水泵是重要的負(fù)荷，除了考慮正常運(yùn)行時(shí)采用變頻方案外，還需要考慮變頻檢查時(shí)采用工作頻率運(yùn)行方案，經(jīng)過(guò)多方面考慮，最終采用手動(dòng)旁路方案。
圖表2手動(dòng)切換方案。
一拖一手旁路柜由三個(gè)高壓隔離開關(guān)QS1、QS2、QS3組成。手動(dòng)隔離柜嚴(yán)格按照五防聯(lián)鎖要求設(shè)計(jì)，變頻輸出QS2和隔離高壓隔離開關(guān)QS3機(jī)械封閉，完全可以保證變頻調(diào)速系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
1)在變頻運(yùn)行情況下，QS1、QS2關(guān)閉，QS3關(guān)閉。
手動(dòng)切換到工作頻率運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，系統(tǒng)停止變頻器輸出，切斷用戶開關(guān)，機(jī)械操作依次切斷QS1、QS2，機(jī)械操作關(guān)閉QS3，將馬達(dá)切換到工作頻率側(cè)，關(guān)閉用戶開關(guān)，使馬達(dá)頻率運(yùn)轉(zhuǎn)
2)工頻旁路運(yùn)行情況下，QS3關(guān)閉，QS1、QS2關(guān)閉。
手動(dòng)切換到變頻運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)首先切斷用戶開關(guān)，機(jī)械操作切斷QS3，機(jī)械操作依次關(guān)閉QS2、QS1，將馬達(dá)切換到變頻側(cè)，然后關(guān)閉用戶開關(guān)。
2.控制系統(tǒng)方案。
為了更方便的操作，變頻器的起停在機(jī)器旁邊的箱子里進(jìn)行控制，在DCS上進(jìn)行監(jiān)視。頻率調(diào)節(jié)由前級(jí)傳感器返回的電流模擬信號(hào)(4-20mA)進(jìn)行PID控制。具體控制信號(hào)如下:
2.1與高壓開關(guān)柜連鎖信號(hào)。
1)接通許可:常開接點(diǎn)，接通有效，該信號(hào)串聯(lián)在供電高壓開關(guān)柜的接通回路中，變頻器自檢完成或系統(tǒng)處于工作頻率狀態(tài)時(shí)，信號(hào)關(guān)閉，允許用戶接通高壓電
2)高壓跳閘:常閉接點(diǎn)，切斷有效，該信號(hào)與供電高壓開關(guān)柜的門路并聯(lián)，變頻器發(fā)生重大故障或急停信號(hào)有效時(shí)，切斷用戶的高壓電
2.2變頻DO信號(hào)。
上述輸出信號(hào)都是獨(dú)立的、無(wú)源的干接點(diǎn)，默認(rèn)為常開點(diǎn)，有效閉合，容量為250VAC5A。
2.3變頻DI信號(hào)。
以上輸入信號(hào)只需客戶提供獨(dú)立的無(wú)源干燥接點(diǎn)、脈沖信號(hào)，除緊急停止外，其他信號(hào)默認(rèn)為常開接點(diǎn)，閉合有效
2.4變頻AI信號(hào)。
2.5變頻AO信號(hào)。
四、改造后的效果:
1.變頻調(diào)速的節(jié)能。
采用變頻調(diào)速后，鼓風(fēng)機(jī)泵負(fù)荷的節(jié)能效果最明顯，節(jié)能率可達(dá)15%~60%。這是因?yàn)楣娘L(fēng)機(jī)泵的消耗電力與轉(zhuǎn)速的三次方成比例，用戶所需的平均流量小時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)泵的轉(zhuǎn)速低，節(jié)能效果也相當(dāng)大。傳統(tǒng)的擋板和閥門調(diào)節(jié)流量時(shí)，消耗電力的變化很少。由于這種負(fù)荷多，約占交流電機(jī)總?cè)萘康?0%~30%。
2.網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)提高。
原電機(jī)直接由工頻驅(qū)動(dòng)時(shí)，滿載時(shí)功率因數(shù)在0.81左右，實(shí)際運(yùn)行功率因數(shù)遠(yuǎn)低于0.8。采用變頻調(diào)速系統(tǒng)后，電源側(cè)的功率因數(shù)可提高到0.9以上，無(wú)效補(bǔ)償裝置可大幅減少無(wú)效功率，滿足電網(wǎng)要求，進(jìn)一步節(jié)約上游設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用。
3.設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用下降。
采用變頻調(diào)節(jié)后，通過(guò)調(diào)節(jié)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)節(jié)能，負(fù)荷率低時(shí)，馬達(dá)、鼓風(fēng)機(jī)泵的轉(zhuǎn)速也下降，主設(shè)備和相應(yīng)的輔助設(shè)備比軸承等磨損前減輕，維護(hù)周期延長(zhǎng)，設(shè)備壽命延長(zhǎng)，變頻改造后，閥門開度達(dá)到100%在變頻器運(yùn)行中，定期除塵變頻器，無(wú)需停止，保證了生產(chǎn)的連續(xù)性。隨著生產(chǎn)的需要，調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)泵的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)泵的流量、壓力滿足生產(chǎn)技術(shù)的要求，大幅度降低工作強(qiáng)度。通過(guò)變頻調(diào)速技術(shù)，減少了機(jī)械磨損，減輕了維修工作量，降低了維修費(fèi)用。
4.使用變頻調(diào)速裝置后，電機(jī)可以軟啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)的電流不超過(guò)電機(jī)額定電流的1.2倍，對(duì)電網(wǎng)沒(méi)有影響，延長(zhǎng)了電機(jī)的使用壽命。在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)，馬達(dá)可以保證運(yùn)行穩(wěn)定，損失減少，溫度上升正常。鼓風(fēng)機(jī)泵啟動(dòng)時(shí)的噪音和啟動(dòng)電流非常小，沒(méi)有異常的振動(dòng)和噪音。
5.與原來(lái)的舊系統(tǒng)相比，變頻器具有過(guò)流、短路、過(guò)壓、壓力不足、相不足、溫度上升等多種保護(hù)功能，更完善地保護(hù)了電機(jī)。
6.操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行方便?？赏ㄟ^(guò)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程給定等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)智能調(diào)節(jié)。
7.適應(yīng)電網(wǎng)電壓變動(dòng)能力強(qiáng)的電壓工作范圍廣，電網(wǎng)電壓在-10%~+10%之間變動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)可以正常工作。
五、結(jié)束語(yǔ)。
隨著電力行業(yè)改革的不斷深化，以及競(jìng)爭(zhēng)價(jià)格網(wǎng)絡(luò)、經(jīng)濟(jì)調(diào)度等政策的逐步實(shí)施，降低發(fā)電站的電力使用率，降低發(fā)電成本，提高電力競(jìng)爭(zhēng)力，成為各發(fā)電站追求的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，通過(guò)采用通用變頻器對(duì)具有高能源消耗的電力設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，不僅可以直接降低工廠的電力，降低供電煤的消耗，增加網(wǎng)絡(luò)電力
