В статье рассматривается вопрос применения одного регулируемого электропривода при различных режимах параллельной работы однотипных питательных насосов на блоке. Предложены алгоритмы регулирования подачи и напора параллельно работающих питательных насосов.
Ключевые слова: питательные насосы, частота вращения, регулирование параметров насоса, тепловые электрические станции.
The article deals with the issue of using one adjustable electric drive for various modes of parallel operation of the same type of feed pumps on the block. Algorithms for regulating the flow and pressure of feed pumps operating in parallel are proposed.
Keywords: feed pumps, speed, pump control, thermal power plants.
Возрастающие технологические требования к качеству производственных процессов, необходимость внедрения высоких технологий обуславливают устойчивую тенденцию внедрения в различные отрасли промышленного и сельскохозяйственного производства регулируемых электроприводов.
На основании анализа технической литературы, исследования технологического процесса питания водой котлоагрегатов были выявлены негативные факторы, оказывающие существенное влияние на эффективность работы системы питания:
– регулирование производительности установки ПЭН осуществляется путем реостатного регулирования, что является неэффективным с точки зрения энергосбережения;
– частые запуски напрямую от сети ПЭН приводит к повышенному износу оборудования, из-за 5–7-кратных пусковых токов;
– неконтролируемое потребление электроэнергии.
Ослабление отмеченных факторов можно осуществить при внедрении в систему управления питательными насосами частотно-регулируемого электропривода.
Анализ режимов работы системы подачи питательной воды показал, что наиболее целесообразным техническим решением модернизации ее будет использование индивидуального частотно-регулируемого электропривода насоса. Однако такое требует дополнительного технико-экономического обоснования, так как стоимость преобразователя частоты на повышенное напряжение питания, которое диктуется параметрами используемого двигателя 4АЗМ-4000/6000 УХЛ4, имеет довольно высокое значение. Параметры двигателя приведены в таблице. Кроме того, необходимо оценить надежность такого технического решения.
Параметры электродвигателей ПЭН 6 кВ
|
Тип двигателя |
Кол-во |
Мощность кВт |
Напряжение кВ |
Обороты об/мин |
|
4АЗМ-4000/6000 УХЛ4 |
8 |
3700 |
6 |
3000 |
Выбор частотного преобразователя для регулирования ПЭН Хабаровской ТЭЦ-3
Для схемы регулирования производительностью электродвигателей ПЭН Хабаровской ТЭЦ-3 предназначается система частотного электропривода на двигателях 6 кВ.
Для частотных приводов значительной мощности 4000 кВт будем применять продукцию фирмы SIEMENS. Для использования частотного привода в технологической схеме Хабаровской ТЭЦ-3 для ПЭН выбраны электродвигатели 4АЗМ-4000/6000 УХЛ4.
Для электродвигателей типа 4АЗМ-4000/6000 УХЛ4 выбираем частотный преобразователь Siemens Sinamics SM150 c номинальной мощностью 4500 кВт, технические характеристики частотного преобразователя приведены в таблице.
|
Тип |
Длительно допустимый ток, А |
Максим. ток, А |
Номинальная мощность, кВт |
Расход воздуха на охлаждение, м 3 / ч |
Номинальное напряжение, В |
|
Siemens Sinamics SM150 |
600 |
750 |
4500 |
- |
6000,0 |
Перепад давления в регулирующих питательных клапанах котлов (РПК) электростанции при их режиме с номинальным давлением пара в барабане должен поддерживаться равным не менее 0,08 номинального давления в барабане, т. е. 0,08·15,7 = 1,25 МПа (12,8 кгс/см2).
Из опыта эксплуатации подобных систем и учете потерь давления на гидравлическом сопротивлении арматуры, трубопроводах, в трубных пучках подогревателей высокого давления (ПВД) можно сделать вывод, что давление в питательном коллекторе после насосов в 18,24 МПа (185 кгс/см2) будет достаточным для корректной работы регулирующих питательных клапанов котлов (РПК) и обеспечения в полной мере котлоагрегатов питательной водой. Из рисунка 1 видно значительное превышение давления, создаваемого питательными насосами до РПК, что приводит к сокращению срока службы клапанов, потере энергии на дросселирование и рециркуляцию. Так же работа насосов на частичной нагрузке далекой от номинального режима снижает КПД установки.
Рис. 1. Характеристики однотипных, параллельно работающих питательных насосов с нерегулируемыми электроприводами
Режим работы оборудования с применением одного регулируемого электропривода является одним из способов снятия избыточного давления, развиваемого насосом, и уменьшения излишнего перепада давлений на РПК. В связи с тем, что все ступени данного насоса идентичны, расчет новых характеристик производится по формулам подобия, используя рабочие характеристики для ПЭ 580–185–5 (рисунок 2).
Рис. 2. Характеристики насоса ПЭ 580–185–5: Н — рабочая характеристика насоса ПЭ 580–185–5; N — мощностная характеристика насоса ПЭ 580–185–5; η — характеристика КПД насоса ПЭ 580–185–5; NPSHr — требуемый квитанционный запас
На рисунке 3 показаны характеристики насоса ПЭ 580–185–5 с нерегулируемым и регулируемым электроприводом.
Рис. 3. характеристики работы одного насоса ПЭ 580–185–5: 4–5 — характеристика ПЭ 580–185–5 с нерегулируемым электроприводом; 1–2–3–5 — характеристика ПЭ 580–185–5 с регулируемым электроприводом
Рис. 4. Характеристики работы двух насосов с одним регулируемым электроприводом: 5–7 — характеристика двух ПЭ 580–185–5 с нерегулируемыми электроприводами; 1–6–7 — характеристика двух ПЭ 580–185–5 с одним регулируемым электроприводом
На рисунках 3 и 4 заштрихована экономия мощности при использовании регулируемого электропривода взамен дросселирования и рециркуляции.
Рис. 5. Удельный расход электроэнергии на питательные насосы: 1 — нормативный удельный расход электроэнергии; 2 — расчетный удельный расход электроэнергии с нерегулируемыми электроприводами; 3 — расчетный удельный расход электроэнергии с одним регулируемым электроприводом
Из полученных графиков видно, что при использовании одного регулируемого электропривода в системе параллельно работающих однотипных питательных насосов наблюдается снижение удельных показателей расхода электроэнергии за счет уменьшения потерь на дросселировании и рециркуляции. Так же применение регулируемого электропривода положительно сказывается на увеличение КПД установки и продления срока службы РПК.
Литература:
- Браславский, И. Я. Энергосберегающий асинхронный электропривод: Учебное пособие для вузов. [Текст] / И. Я. Браславский, З. Ш. Ишматов, В. Н. Поляков. — М.: Издательский центр «Академия», 2004. — 256 с.
- Осипов, О. И. Частотно-регулируемый электропривод: учебное пособие по курсу «Типовые решения и техника современного электропривода» / О. И. Осипов. — М.: Издательство МЭИ, 2004. — 80 с.
- Лезнев, Б. С. Энергосбережение и регулируемый привод в насосных и воздуходувных установках./Б. С. Лезнев. — М.: Энергоатомиздат,2006. — 360с.
