6SC2415-1ABOO高压变频器在火力发电厂灰浆泵系统中

    (1)灰浆泵改为变频器调速前存在的问题    本系统共有五台灰浆泵，系统图如图3-15所示，功率：1#泵电动机500kW，2#、3#泵电动机310kW，4#、5#泵电动机400kW。变频器安装在4#、5#灰浆泵上，每台日排灰量在2.5万立方米左右。变频前存在的问题：
    图3-15    灰浆泵系统图    ①由于发电动机组的负荷变化大，特别是白天与夜间相差更大。故灰浆泵的排灰量也随时变化，使灰浆泵电动机启动频繁，致使电动机的使用寿命缩短。    ②灰浆泵输送的介质是锅炉燃烧后的粉灰，对泵的出口门磨损严重。每年用于灰浆泵出口门的维修费用在10万元左右。    ③由于机组的调峰需要，开一台泵不够．加开一台又有多余：为了保持灰浆泵前池水位，又需开通一台冲水泵，故白白消耗了大量的电能。因此，决定采用变频调速以达到节能降耗的目的。    (2)变频器、电动机、灰浆机和技术规格    ①变频器的规格    型号    6SC2415-1 ABOO，SIMOVERT A型（西门子公司）    输入频率50Hz    输入电压 400V    变频范围5~50Hz    输出电压 400V    输出功率510kW    输出电流 740A    防护等级IP20    ②电动机的规格    型号    Y4005-6    额定功率 400kW    额定电压6000V    额定电流 47A    频率    50Hz    额定转速 985r/min    功率因数0. 83    ③灰浆泵的规格    型号    2502J-1-70    扬程    ≤80m    流量    1030m3/h    轴功率    300. 8kW    配用功率400kW    转速    980r/min    效率    74.6%    粒度    <40mm    (3)变频器简介    变频调速系统采用“高-低-高”形式，即6kV电源至降压变压器的高压侧，其低压侧则接至变频器的输入端，变频器输出再经升压变压器接至电动机．其系统图如图3-16所示。
    图3-16    变频器调速系统一次接线    6SC2415-1ABOO型变频器是德国西门子公司的早期产品，用晶闸管六脉冲的交直交电流型变频器，其主回路如图3 17所示。    ①功率变换部分  控制方式采用矢量控制，通过触发脉冲控制整流器晶闸管的导通角．实现对电动机定子电流的调节；通过触发脉冲控制电动机侧逆变器晶闸管的导通角，实现对电动机频率的调节，以达到对电动机转矩的控制。    主开关：选用隔离开关。    网侧熔断器：选用快速熔断器以对晶闸管实现短路保护。    网侧换相电抗器：用于限制因整流器晶闸管换相而引起的电压下降，且抑制过高的di/di值。    主接触器：选用三相交流接触器。    电流互感器：用于测量网侧和电动机侧的电流。    直流电抗器：作为网侧整流器和电动机侧逆变器之间的隔离，对直流环电流起平波作用，并限制负荷功率的上升率。    逆变器：用6只晶闸管作开关，6只二极管使电动机和强迫换回路隔离，6只电容器构成强迫换相电路。
    图3-17    变频器的主回路    ②控制部分采用六脉冲方波的控制方式，全部由微处理器进行数字控制，具有可靠、稳定的性能。    (4)变频调速的优点  见表3-14。    (5)调试及运行    电动机变频启动后缓慢增加频率，由于灰浆泵管路长度为7. 5km，将其全部充水需40min左右．因此，当频率升至30~35Hz时应保持40min，在缓慢增加频率。若频率升高太快，灰浆泵负荷很大，会使变频器过载而跳闸。    表3-14    变频调速的优点
    (6)变频调速应用前后的经济效益比较    ①直接经济效益    a．节省电费变频器电动机消耗功率    P=√3UIcosΦ=√3×6.3×38×0.83=344(kW)    变频后，平均以工作频率45Hz计算，电动机消耗功率    P=√3×0.35×550×0.83=276(kW)    年节省电费=(344-276)×8760×0.38=22. 44（万元）[电价为0. 38元/(kW·h)    b．年节省出口调节费用  一台泵有两个出口门，每个按1万元计算，则5台泵工节省5×2×1=10（万元）。    c．节省冲灰水泵电费  若采用变频器调速可以利用调速来调整灰浆泵的前池水位，这样就可省去一台冲灰水泵。冲灰水泵的功率为110kW，处理按额定功率的80%，工作时间按全年的1/3计算，则年节省电费=110×80%×1/3×8760×0. 38=9.76（万元）。    d．变频器本身消耗电费    17×8760×0. 38=5.66（万元）    合计年节省电费=22.44+10+9.76-5.66=36.54（万元）    ②间接经济效益  变频器调速后避免了启动时对电动机的冲击，延长了电动机的使用寿命。此外，还减少了6kV高压开关的操作次数，延长了该开关的寿命。