電氣自動(dòng)化關(guān)于高壓交流的論文
電氣自動(dòng)化關(guān)于高壓交流的論文，就是為各位電氣自動(dòng)化的同學(xué)們整理的論文，隨著(zhù)時(shí)代的發(fā)展，這一方面的發(fā)展也是很好的哦，下面就來(lái)看看吧！
大型輸變電站系統的設計
一、課題研究的意義
大型輸變電站是供電系統的樞紐，學(xué)會(huì )和掌握其設計、計算和供電設備的合理選用對電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的學(xué)生至關(guān)重要，開(kāi)展本課題的研究，可以了解和熟悉整個(gè)高低壓供電系統的結構、結線(xiàn)方式及其計算方法的全過(guò)程，實(shí)際掌握設計的能力和設備選型的本領(lǐng)。
二、課題研究的基本思路
利用學(xué)過(guò)的電機及電器原理和使用知識、電氣控制技術(shù)方面的知識、工廠(chǎng)供電技術(shù)知識等完成本設計，根據參觀(guān)得來(lái)的變電站結線(xiàn)結構知識以及一般應用實(shí)例進(jìn)行，要考慮到高壓低壓各種電氣設備以及短路電流的影響，結合設計合理選用各種電氣設備。
三、課題研究所涉及到的知識
電工技術(shù)、電氣控制技術(shù)和供配電技術(shù)以及其他相關(guān)電氣專(zhuān)業(yè)知識，利用掌握的電氣繪圖知識完成電氣線(xiàn)路圖的繪制。
起重機電氣控制線(xiàn)路設計
一、課題研究的意義
根據指導教師的指導將任意一臺比較先進(jìn)的機床或者注塑機以及起重機等任意一臺設備，使用學(xué)過(guò)的電氣控制技術(shù)和其他相關(guān)知識，設計出一套獨立的電氣控制線(xiàn)路。要求電氣控制技術(shù)經(jīng)濟合理，各種元器件選用符合要求。
二、課題研究的基本思路
根據已經(jīng)學(xué)過(guò)的專(zhuān)業(yè)知識和繪圖能力進(jìn)行設計，設計思路要明確，設計方法要合理，技術(shù)路線(xiàn)和方案要求比較先進(jìn)，元器件選用要符合技術(shù)要求，電氣控制線(xiàn)路繪制要符合規范及標準要求。
三、課題研究所涉及到的知識
高、低壓電器知識，電器元件的工作原理和使用注意事項，電氣控制技術(shù)和plc的基本知識。電氣制圖的知識。
電氣工程與自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)畢業(yè)論文
高壓交流變頻調速技術(shù)在火力發(fā)電廠(chǎng)的應用
內容摘要：介紹變頻調速的方法和節能原理，對高壓變頻調速同液力耦合器調速進(jìn)行經(jīng)濟比較，分析了風(fēng)機、水泵的節能情況，認為變頻調速技術(shù)方案已經(jīng)成熟，節電效果顯著(zhù)，一定會(huì )在各電廠(chǎng)得到廣泛應用。
關(guān)鍵詞：變頻; 調速; 液力耦合器; 節能; 降低廠(chǎng)用電
高壓交流變頻調速是2o世紀9o年代迅速發(fā)展起來(lái)的一種新型調速技術(shù)，其性能勝過(guò)其它任何一種調速方式(如：降壓調速、變極調速、滑差調速、內反饋串級調速和液力耦合調速)。它以顯著(zhù)的節能效益，高精度，寬范圍，完善的電力電子保護功能，以及易于實(shí)現的自動(dòng)通信功能，得到了廣大用戶(hù)的認可，在運行的安全可靠、安裝使用、維修維護等方面，也給使用者帶來(lái)了極大的便利，使之成為國內外企業(yè)采用電機節能方式的首選。
1 變頻調速的方法及節能原理通過(guò)流體力學(xué)的基本定律可知：風(fēng)機、水泵類(lèi)
設備均屬平方轉矩負載，其轉速 與流量q、壓力(揚程)h 以及軸功率p具有如下關(guān)系： q1/q2一 1/ 2 (1)
hl/h 2一( 1/ 2) (2)
pl/p2一( 1/ 2) (3)
式中，q 、 、p —— 風(fēng)機(或水泵)在7"/ 轉速時(shí)的流量、壓力(或揚程)、軸功率; q 、h 、p ——。風(fēng)機(或水泵)在 轉速及相似工況下的流量、壓力(或揚程)和軸功率。 由公式(1)、(2)、(3)可知，風(fēng)機(或水泵)的流量與其轉速成正比，壓力(或揚程)與其轉速的平方成正比，軸功率與其轉速的立方成正比。
由公式(3)可知，在其它運行條件不變的情況下，通過(guò)下調電機的運行速度，其節電效果是與轉速降落成立方的關(guān)系，節電效果非常明顯。例如若工況只需要5o 的風(fēng)量或水量，則可以將電機的轉速調節為額定的一半，此時(shí)電機消耗的功率僅為額定的12.5 ，即理論上節能可達87.5 。
2 高壓變頻調速系統與液力耦力器比較
2.1 液力耦合器存在的主要缺陷
火力發(fā)電廠(chǎng)一般采用液力耦合器進(jìn)行風(fēng)機調速，由于液力耦合器本身具有如下技術(shù)缺陷，在電廠(chǎng)中將無(wú)法較好地滿(mǎn)足安全生產(chǎn)的要求。
(1)液力耦合器調速屬耗能型調速方式，在調速范圍較大時(shí)，產(chǎn)生機械損耗和轉差損耗，消耗能量，效率較低，節能效果一般。
(2)液力耦合器是一種以液體為介質(zhì)，靠液體動(dòng)量矩的變化傳遞能量的裝置，工作時(shí)是通過(guò)一導管調整工作腔的充液量，從而改變傳遞扭矩和輸出轉速來(lái)滿(mǎn)足工況要求。因此，對工作
腔及供油系統需經(jīng)常維護及檢修。
(3)液力耦合器故障時(shí)，無(wú)法再用其它方式使其拖動(dòng)的風(fēng)機運行，必須停電檢修。
(4)采用液力耦合器時(shí)，在低速向高速運行過(guò)程中，延遲性較明顯，不能快速響應，同時(shí)這時(shí)候的電流較大，如整定不好會(huì )引起跳閘，影響系統
的安全穩定性。
(5)液力耦合器本身控制精度差，調速范圍窄，通常在4o%～9o%之間。
(6)電機啟動(dòng)時(shí)，沖擊電流較大，影響電網(wǎng)的穩定性。
(7)在高速運行時(shí)，液力耦合器有丟轉現象，嚴重時(shí)會(huì )影響正常運行。從以上情況來(lái)看，如果繼續使用液力耦合器，將會(huì )制約電廠(chǎng)節能降耗、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率、增加企業(yè)競爭力的目的。
2.2 高壓變頻器的優(yōu)點(diǎn)
同傳統的液力耦合器比較，高壓變頻器具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)采用先進(jìn)的拓撲結構與輸入變壓器副邊多級繞組移相整流技術(shù)，減少了輸出側的電流諧波，提高了功率因數，解決了對電網(wǎng)的諧波污染，無(wú)需任何濾波或功率因數的補償。
(2)電動(dòng)機實(shí)現了真正的軟啟動(dòng)、軟停運，變頻器提供給電機的無(wú)諧波干擾的正弦波電流，峰值電流和峰值時(shí)間大為減少，可消除對電網(wǎng)負載的沖擊，避免產(chǎn)生操作過(guò)電壓而損傷電機絕緣，延長(cháng)了電動(dòng)機和風(fēng)機、水泵的使用壽命。同時(shí)，變頻器設置共振點(diǎn)跳轉頻率，避免了風(fēng)機、水泵會(huì )處于共振點(diǎn)運行的可能性，使風(fēng)機、水泵工作平穩，軸承磨損減少，啟動(dòng)平滑，消除了機械的沖擊力，提
高了設備的使用壽命。
(3)變頻器自身保護功能完善，同原來(lái)繼電保護比較，保護功能更多、更靈敏，瞬間過(guò)流保護(超過(guò)200 額定電流峰值)10 s動(dòng)作，有效過(guò)流保護(15o%額定電流)3 s動(dòng)作，過(guò)載保護(12o%額定電流)1 rain動(dòng)作，大大加強了對電動(dòng)機保護的可靠性。
(4)調速工段內的設備調節和優(yōu)化控制由機組dcs完成，dcs負責采集模擬量、開(kāi)關(guān)量等信號，變頻器輸出的模擬量、開(kāi)關(guān)量信號全部進(jìn)入dcs系統，形成閉環(huán)控制，同時(shí)實(shí)現相關(guān)輔機聯(lián)鎖功能等。
(5)采用變頻調節，實(shí)現了擋板、閥門(mén)全開(kāi)，減少了擋板、閥門(mén)節流損失，且能均勻調速，滿(mǎn)足調峰需要，節約了大量的電能，具有顯著(zhù)的節電效果。
(6)整機的運行噪音改善明顯。采用液力耦合器時(shí)，無(wú)論低速高速，由于電機均處于工頻運行，整機的噪音明顯，達到9o db左右;但是進(jìn)行變頻改造后，整機的運行頻率下降至40 hz左右，電機的運行噪音明顯下降，低于8o db，在低速運
行時(shí)基本上聽(tīng)不到噪音，達到65 db以下，大大改善了現場(chǎng)的噪音污染。
(7)由于電機降速運行及工作在高效區，電合器時(shí)的59℃下降至44 c，電機前后軸承的溫度都有相應的下降，延長(cháng)了風(fēng)機系統的使用壽命。
(8)低負荷下轉速降低，減少了機械部分的磨損和振動(dòng)，延長(cháng)了風(fēng)機大修周期，可節省大量的檢修費用。
(9)日常維護保養工作量和費用下降。采用液力耦合器估計每年的維護費用在5萬(wàn)元左右，采用變頻器后，這項費用下降為數千元左右。
(10)采用液力耦合器時(shí)的調速范圍具有很大限制，而用變頻器可實(shí)現智能調速，調頻范圍0～ 50 hz，大大地增強了工藝調節能力。
2.3 高壓變頻調速同液力耦合器調速經(jīng)濟比較為了檢測高壓變頻裝置的節能情況，某電廠(chǎng)在風(fēng)機上采用液力耦合器與某公司的harsvert—a高壓變頻裝置調速做對比試驗，數據如下。
(1)采用變頻器拖動(dòng)風(fēng)機時(shí)高速狀態(tài)：
p1= ~/r ulcos~=1.732×6.3×40.2×0.96= 419.01(kw )
低速狀態(tài)：
p2= 、/r ulcos~=1.732x 6.3x18×0.95— 186.59 (kw )
平均功率p=p x 0.8+p。x 0.2—372.52(kw)(高速狀態(tài)約8o ，低速狀態(tài)約2o%)。
(2)采用液力耦合器時(shí)
高速狀態(tài)：p l = 、/r ulcos~=1.732x 6.3x 52x 0.93=527.68(kw )
低速狀態(tài)：
p2 一~/3 ulcos~=1.732x 6.3×44×0.9—432.1(kw )
平均功率p 一p1 ×0。8+p2 ×0。2—508.56(kw)(高速狀態(tài)約8o ，低速狀態(tài)約2o )。
(3)節能率對比
f 一(p 一p)/p一(508.56—375.52)/508.56— 26.17
由此得出結論：變頻改造后，風(fēng)機運行效率明顯提高，比液力耦合器調速節電26.17 。
3 變頻器節能分析
火力發(fā)電企業(yè)消耗的廠(chǎng)用電量中，75 以上的負荷為水泵與風(fēng)機，這些水泵與風(fēng)機都是經(jīng)過(guò)調整門(mén)擋板來(lái)實(shí)現的，不但調節質(zhì)量差、響應慢，而且存在著(zhù)浪費電能的問(wèn)題。
3.1 風(fēng)機節能分析
3.1.1 風(fēng)機風(fēng)量控制
送風(fēng)機和引風(fēng)機是火電廠(chǎng)中的耗電大戶(hù)，其耗電量約占廠(chǎng)用電量的3o ，占機組發(fā)電量的2 ～4 。因此，正確選擇送風(fēng)機和引風(fēng)機的調風(fēng)方式，對火電廠(chǎng)的安全和經(jīng)濟運行有著(zhù)重要意義。
電機以定速運轉，調節風(fēng)機風(fēng)量典型的方法是采用擋板控制。根據擋板在風(fēng)道中的安裝位置可分為出口擋板控制和入口擋板控制，采用擋板控制時(shí)，當擋板關(guān)小則增加風(fēng)阻，且不能在寬范圍調節風(fēng)量。
例如，要求風(fēng)量在8o 的情況下，電機消耗的功率約為9o ，能量損失嚴重。風(fēng)機在變速狀態(tài)下運行，保持擋板全開(kāi)，通過(guò)改變風(fēng)機轉速來(lái)調整風(fēng)量，采用變頻控制時(shí)，電動(dòng) 機消耗的功率為(80 )。≈50 ，與其他控制方式相比，轉速控制的節電效果十分明顯。電廠(chǎng)風(fēng)機的各種調速裝置的比較如圖1所示。
3.1.2 送風(fēng)機變頻改造后的節能分析
某電廠(chǎng)使用某公司的harsvert—a高壓變頻器，選定在機組帶5o% 、75 、1oo 負荷3種工況下，對4號爐2臺送風(fēng)機進(jìn)行工頻和變頻2種運行方式下的對比試驗，機組運行工況和測試計算結果見(jiàn)表1。
從表1可以看出，送風(fēng)機變頻調節方式運行效率基本在75 ～8o ，而工頻調節方式運行效率為55 左右(見(jiàn)圖2);機組在100 kwh、15omw、200 mw 負荷時(shí)，2臺送風(fēng)機變頻運行比工頻運行每小時(shí)分別節電750 kwh、602.5 kwh、733.6 kwh。變頻改造后，送風(fēng)機運行效率明顯提高，節電效果顯著(zhù)。
圖2 送風(fēng)機運行效率比較4號爐2臺送風(fēng)機變頻改造后以年運行7 000 h計算，全年可節約電量492.9萬(wàn)kwh。按該公司上網(wǎng)電價(jià)0.30元/kwh計算，直接經(jīng)濟效
益約為148萬(wàn)元。
3.2 水泵節能分析
3.2.1 水泵流量控制水泵是由恒速電機驅動(dòng)出口閥及調節閥控制水的流量和壓力，通過(guò)人為增加阻力和回流的辦法以達到調節流量的目的，因而在運行中產(chǎn)生了大量的能量損失。
水泵的轉速在某一范圍內變化時(shí)，流量、總揚程、軸功率依次有線(xiàn)性、平方、立方關(guān)系。但對于實(shí)際的水泵負載，通常存在一個(gè)與高低差有關(guān)的實(shí)際揚程，揚程越小，軸功率越接近于同轉速成立方關(guān)系的定常特性，而且轉速控制產(chǎn)生的節電效果也越大。
根據實(shí)際調查表明，一般老電廠(chǎng)大型水泵平均流量的余量大于2o% ，即有多于2o%的流量損耗在節流閥和回流調節上，若所需要的流量減少2o ，則相應的電動(dòng)機轉速也應降低2o% ，即實(shí)際轉速為8o% ，則根據流
量與轉速的關(guān)系式我主蒸汽溫度(甲/l)/c 534/540 529/538 531/534 535/537 538/537 530/532主蒸汽壓力/mpa 11.8o 12.1o 13.43 13.66 13.37 13〃41風(fēng)機入vi擋板開(kāi)度(甲/乙)/ 25/20 loo/loo 30/30 loo/loo 38/36 94/90風(fēng)機電流(甲/乙)/a 80/79 41/21 81/80 43/36 90/87 50/49電動(dòng)機輸入功率(甲/乙)/kw 729.0/720.0 452.8/246.2 778.4/743.2 476.0/443.1 886.2/822.9 470.2/505.3風(fēng)機設備運行效率/ 58.47/50.14 75.53/75.33 52.34/49.73 87.oo/79.53 56.73/58.42 52.34/49.73平均運行時(shí)間/ 6o 3o 1o們可得出：(8o%)。≈51% ，即按此工況水泵節電近5o% 。
由此可見(jiàn)，節能潛力之大，效益之高。電
廠(chǎng)水泵的各種調速裝置的比較，如圖3所示。
1—— 排出霄路閥門(mén)控制時(shí)電動(dòng)機輸入功率;
2—— 轉差功率調節控制(轉差電動(dòng)機或液力耦合器)時(shí)的電動(dòng)機輸入功率;3—— 變頻器調速控制時(shí)電動(dòng)機的輸入功率;4—— 調速控制時(shí)電動(dòng)機軸功率
圖3 泵的輸入功率一流量特性當采用變頻調速時(shí)，5o hz滿(mǎn)載時(shí)功率因數接近1，工作電流比電機額定電流值要低許多，這是由于變頻裝置的內濾波電容產(chǎn)生的改善功率因數的作用，可以為電廠(chǎng)節約容量2o 左右。
3.2.2 凝結水泵變頻改造后的節能分析某電廠(chǎng)使用某公司的harsvert—a高壓變頻器，選定在機組帶350 mw、315 mw 、280 mw 、240 mw、210 mw、175 mw 負荷6種工況下對某電廠(chǎng)1號機1臺凝結水泵進(jìn)行工頻和變頻2種運行方式下的對比試驗，機組運行工況和測試計算結果見(jiàn)表2。
凝結水泵改造為變頻無(wú)級調節運行后，一方面減少了運行中的節流損失，凝結水泵電流下降，起到節能作用，另一方面由于凝結水泵出口水壓的下降，大大改善了低壓加熱器的工作條件，減少了低壓加熱器泄漏，降低了檢修工作量，取得了較為明顯的安全和經(jīng)濟效益。
(1)耗電量計算
工頻運行時(shí)，累計年耗電量為：cd一7 000× (652.55×10 + 633.38×5%
+617.61×2o%+609.0×5 +564.38×10 +539.24×5o%)一4 038 675.23(kwh) 因此，采用變頻運行時(shí)，每年凝結泵耗電量約為403.9萬(wàn)kw h。
變頻運行時(shí)，累計年耗電量為：
cb一7 000× (573.58×10%+454.18×5%+384.14×2o 9/5+349.95×5% +44.09×10%+193.92×5o )一2 070 343.93 (kw h)因此，采用變頻運行時(shí)，每年凝結泵耗電量約為207.0萬(wàn)kw h。
1號機組2號機組 3號機組4號機組
圖3 1號機組改造前后4臺機組的真空度比較大約降低了2 g/kwh，由此而產(chǎn)生的經(jīng)濟效益約157萬(wàn)元/a。
(2)網(wǎng)板由原來(lái)的平板狀改為半弧形狀，可以使進(jìn)入濾網(wǎng)的垃圾從底部被帶到地面，然后被沖洗水沖至專(zhuān)用垃圾籠里，有效地防止了垃圾附在濾網(wǎng)正面，造成濾網(wǎng)前后壓差大而壓彎濾網(wǎng)的情況發(fā)生。從而使1號機組的1號和2號一次濾網(wǎng)更換率由2o塊/a降為0塊/a，既節省了材料，又節約了人工費用。
(3)一次濾網(wǎng)沖洗水噴嘴改為在濾網(wǎng)外清洗，不用再像以前那樣，要鉆進(jìn)濕滑的濾網(wǎng)里面，騎在離水面12 m 高的管道上清理噴嘴，為檢修人員提供了安全保障。
(4)網(wǎng)板、鏈板、導軌及密封裝置均采用不銹鋼制成，提高了部件的防腐性能，延長(cháng)了使用壽命。
(5)網(wǎng)板與導軌緊貼在一起，密封性能好，使未過(guò)濾的水和過(guò)濾過(guò)的水完全分開(kāi)，凈水質(zhì)量得到了保證。
(6)1號機組二次濾網(wǎng)維修量由21次/a降為1次/a，凝汽器、主機冷油器、小汽機冷油器、
閉式水冷卻器、發(fā)電機定子冷卻水冷卻器、發(fā)電機密封油冷卻器、勵磁機空氣冷卻器的鈦管檢修率都下降了8o 以上，節約了大量人力、物力，初步計算節約成本達36萬(wàn)元/a。
(7)新型一次濾網(wǎng)結構簡(jiǎn)單，操作方便，并可實(shí)現程控操作。
4 結論
(1)經(jīng)過(guò)一年的試運行證明，1號機的一次濾網(wǎng)改造是成功的，由此產(chǎn)生的直接經(jīng)濟效益約500萬(wàn)元/a。
(2)節能計算：
年節電量：ac—cd—cb一403.9—207.0—196.9萬(wàn)kwh節電率：(△c/cd)×1oo 一(1 96.9/403.9)× 1o0 一48.75按該公司上網(wǎng)電價(jià)0.334元/kwh計算，則每年直接經(jīng)濟效益為65.77萬(wàn)元。
(3)隨著(zhù)廠(chǎng)網(wǎng)分開(kāi)，竟價(jià)上網(wǎng)改革的深入，節能已成為各發(fā)電企業(yè)的重要工作，只有降低廠(chǎng)用電率，降低發(fā)電成本，才能提高上網(wǎng)電價(jià)的競爭力，因此，采用變頻技術(shù)對電廠(chǎng)輔機進(jìn)行節能改造，是各電廠(chǎng)的當務(wù)之急。
經(jīng)現場(chǎng)運行證明，采用高壓大功率變頻器性能好，可靠性高，其節能效果明顯優(yōu)于其他任何一種調速方式，特別是在低負荷時(shí)更為顯著(zhù)。
電廠(chǎng)輔機采用變頻調速后，提高了機組自動(dòng)裝置的穩定性，大大改善了電機的啟動(dòng)性能，延長(cháng)了電機的壽命，在老電廠(chǎng)的大功率風(fēng)機、水泵系統上實(shí)現變頻調速，是理想的節能項目，一般1～3年即可收回設備改造投資成本。
參考文獻
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