罗克韦尔自动化Allen-Bradley 1336 PLUS II变频器在镇海火电站的应用

火电站采用罗克韦尔自动化Allen-Bradley 1336 PLUS II变频器， 使得系统运行更加稳定可靠，节省近30%的能耗 背景 镇海是我国著名的东南沿海港口城市，位于浙江省，毗邻上海市。镇海市作为浙江省的重要国际港口有着悠久的历史。1976年，国家投资建立镇海火电站，它为当地的经济增长做出了巨大贡献。 随着政府对民营资本进入能源领域的支持，民营电站在国内迅速发展起来。从80年代中期，第一次允许私人投资能源产业开始，目前民营电站装机容量已达到1690亿瓦，接近全国总装机容量的50%。 随着民营资本进入能源领域，使得像镇海火电站这样的国有电站第一次面临着市场竞争的压力。为了增强企业竞争力，镇海火电站不断寻求新的方法，通过减少能耗提高综合效益。 目前，镇海火电站有四台200兆瓦和两台125兆瓦发电机组，总装机容量为1050兆瓦，年发电量约为50~60亿千瓦时。 挑战 在火电站中，需要控制水流，并将其按照负载要求进行分配。首先，将水从蓄水池抽出，注入给水热交换器，然后再进入锅炉加热。在锅炉里，水将变为水蒸气，以便驱动汽轮机发电。为了提高系统的热交换效率，需要将驱动汽轮机后的水蒸汽通过热交换器对给水热交换器进行预热。这时，水蒸汽将会在热交换器中凝结成水。 在整个系统运行过程中，需要根据负载的要求，将大量的水变成蒸汽，驱动汽轮机，再对给水热交换器预热。同时，需要将热交换器中的冷凝水保持一定的液位高度，确保系统安全和热交换效率最高。过多的冷凝水需要通过疏水泵排出，而排水量则需要根据负载的要求不断进行调整。 镇海火电站有三个给水热交换器，每个热交换器有三个疏水泵。通过在出口处采用机械阀门来调整从热交换器中抽取的水量。由于发电负载变化不定，需要不断改变热交换器的排水量。当阀门打开时，由于抽取的水量加大，造成水压减小，使得水泵电机转速加快，所消耗的能量也随之增大。通常情况下，一个75kW水泵的运行需要145安培的电流。 另外，在低流量情况下，由于空气经常进入泵内，将影响泵的可靠性和使用寿命。在使用过程中，液体对泵的侵蚀作用也非常严重。镇海火电站每年都需要对四台200兆瓦发电机组的疏水泵进行更换。 解决方案 镇海火电站希望中能长城控制公司能够为其热交换器疏水泵提供一套新的解决方案，从而减少能耗。中能长城控制系统公司是北京的一家OEM厂商，主要承揽能源领域的工程项目，致力于帮助用户降低能源消耗，在业内享有较高的声誉。 正如前面所述，以往的控制方式是通过调整阀门来改变水流量。中能长城控制公司的解决方案采用了新的控制方式——根据负载要求，直接通过变频器对水泵电机转速进行控制。 中能长城控制公司选用了Allen-Bradley 1336 PLUS II交流变频器，该变频器可适用于不断变化的负载。A-B 1336 PLUS II变频器性能卓越、结构紧凑、安装方便，采用了最新的IGBT（门极绝缘栅场效应晶体管）器件和精确的控制算法。它能为电机提供平稳的控制性能和强大的转矩。由于采用了无传感器矢量控制方式，使得在控制电机电流的同时，能够获得更大的起动和加速转矩。同时，允许用户通过变频器自带的人机界面模块（HMI）对它进行操作或修改参数。 A-B 1336 PLUS II变频器可以为用户提供灵活的模拟量I/O，具备飞车起动、加速、减速以及频率跳跃等适用于水泵电机的控制功能。同时，该变频器还内置诊断功能和速度传感器，并可以通过电子过载保护装置确保水泵长期、稳定运行。 中能长城控制公司选用的1336 PLUS II变频器额定功率分别为75kW、55kW和37kW，用于控制每个发电机组的三台疏水泵。四台200兆瓦发电机组均采用了这样的配置。 成效 让镇海火电站感到高兴的是所有疏水泵能够正常运行－节能效果显著。例如，在使用变频器之前，75kW水泵的运行电流高达145安培，而现在只需要98安培，帮助镇海火电站节省了近30%的能耗，使得他们仅花了十六个月时间就收回了对变频器的设备投资。 在保持液位稳定的同时，采用变频器控制方案还减少了气穴现象以及对水泵的磨损。在四年的使用过程中，只因液体侵蚀原因对水泵进行了一次更换。由此可见，这为镇海火电站降低了生产成本和劳动力费用。镇海火电站估计，每年节省的水泵更换费用约为19300美元，四年合计77324美元。 对于镇海火电站来说，通过采用变频器不仅提高了疏水泵的运行效率，还增强了系统稳定性、降低了发电成本—这将使他们在竞争激烈的电力市场中更具竞争力。