You are currently viewing Анализ и направления совершенствования систем электропривода котлоагрегатов в условиях Новокемеровской ТЭЦ

Анализ и направления совершенствования систем электропривода котлоагрегатов в условиях Новокемеровской ТЭЦ

Содержание

В настоящее время на Новокемеровской ТЭЦ для получения пара высокого давления используются котельные агрегаты типа ТП-87 с естественной циркуляцией.

Однако топливо и энергия, потребляемые котлоагрегатами, расходуются не оптимально, что связано:

  • Со сложностью эффективного управления технологическими процессами из-за значительных колебаний тепловой нагрузки.
  • Со сложностью регулирования потоков воздуха и дымовых газов путем дросселирования — изменением положения заслонок направляющих аппаратов дутьевых вентиляторов и дымососов.
  • Со сжигания топлива с большим избытком воздуха.
  • С отсутствием автоматической коррекции режима работы котлоагрегата.

Проблема энергосбережения и энергетической эффективности котлоагрегатов в настоящее время является актуальной.

Основные позиции оборудования ТЭЦ для осуществления энергосбережения

Наибольший практический интерес с позиции энергосбережения представляет совершенствование:

  • Электроприводов дымососов.
  • Дутьевых вентиляторов.
  • Мельничных вентиляторов.
  • Питателей пыли.

В свою очередь, основное оборудование ТЭЦ от которого зависит технология, регулируется следующим образом:

  • На дымососах и дутьевых вентиляторах установлены асинхронные двухскоростные электродвигатели, изменение частоты вращения вала которых происходит путем переключения обмоток двигателя.
  • В комплекте с котлоагрегатом ТП-87 используются шаровые барабанные мельницы, предназначенные для размола каменных и бурых углей, сланцев до пылевидного состояния. Разрежение перед мельницей создается мельничными вентиляторами консольного типа. На ник установлены асинхронные электродвигатели, работающие на постоянной скорости.
  • Котлоагрегат оборудован пылепитателями типа ППЛ, предназначенными для подачи пыли в горелку, и шнековыми питателями сырого угля (ШПСУ), обеспечивающими подачу угля.

Изменение скорости вращении двигателей постоянного тока на питателях сырого угля питателях пыли происходил за счет регулирования величины напряжения на якоре двигателей с помощью тиристорного регулятора.

Технические характеристики электродвигателей механизмов котлоагрегата ТП- 87 представлены в таблице 1:

Таблица 1 – Номинальные технические характеристики электродвигателей
Таблица 1 – Номинальные технические характеристики электродвигателей

В настоящее время на котлоагрегатах Новокемеровской ТЭЦ регулирование производительности тягодутьевых машин осуществляется при помощи дросселирования.

В этом случае изменение производительности осуществляется изменением характеристики сети (рисунок 1):

Рисунок 1 – Характеристики машины и сети при регулировании производительности дросселированием
Рисунок 1 – Характеристики машины и сети при регулировании производительности дросселированием

Очевидно, что при таком способе регулировании имеют место большие потери напора [1].

Минимизировать потери напора позволяет система производительности изменением частоты вращения тягодутьевой машины (рисунок 2):

Рисунок 2 – Характеристика тягодутьевой машины при частотном регулировании
Рисунок 2 – Характеристика тягодутьевой машины при частотном регулировании

Мощность, потребляемая тягодутьевыми машинами, определяется по формуле [2]:

Анализ и направления совершенствования систем электропривода котлоагрегатов в условиях Новокемеровской ТЭЦ 1

где

  • Р – мощность.
  • Q – расход.
  • ƞ — КПД тягодутьевой машины.

При регулировании с помощью дросселирования, когда скорость на валу двигателя остается постоянной, КПД определяется:

Анализ и направления совершенствования систем электропривода котлоагрегатов в условиях Новокемеровской ТЭЦ 2

где

  • SHOM — номинальное скольжение двигателя.
  • А — отношение активных сопротивлений статора и ротора.

При частотном управлении, осуществляемом при постоянстве абсолютного скольжения, КПД определяется по выражению:

Анализ и направления совершенствования систем электропривода котлоагрегатов в условиях Новокемеровской ТЭЦ 3

где

  • ωНОМ — номинальная скорость вращения двигателя.
  • ω  — текущая скорость вращения двигателя.

Сопоставление частотного и дроссельного способов регулирования электропривода

При вентиляторном моменте статической нагрузки относительные значения расхода, напора, момента и мощности на валу двигателя (при использовании в качестве базовых единиц их номинальных значений) могут быть выражены в функции угловой скорости следующими выражениями, которые иногда называют законами подобия.

Выразим в следующей группе уравнений:

где

  • ωНОМ – номинальная скорость вращения.
  • МНОМ – номинальный момент.
  • РНОМ – номинальная мощность электродвигателя.
  • HНОМ – номинальный напор.
  • QНОМ — номинальный расход.

Следовательно, мощность, потребляемую электродвигателем, можно оценить при регулировании с помощью дросселирования выражением:

При частотном регулировании получаем выражение:

Зависимости потребляемой мощности, построенные по вышеприведенным формулам, представлены на рисунке 3:

Рисунок 3 – Зависимости изменения мощности, потребляемой из сети электроприводом тягодутьевой машины
Рисунок 3 – Зависимости изменения мощности, потребляемой из сети электроприводом тягодутьевой машины

где

  • 1 — при дроссельном.
  • 2 — при частотном регулировании.

На графике видно, что потребляемая мощность в случае частотно-регулируемого электропривода значительно ниже, чем при регулировании с помощью дросселирования.

Пунктирной линией показаны графики мощности с учетом КПД тягодутьевой машины.

Задаваясь графиком нагрузки котла (паропроизводительностью) во временном периоде Т, можно определить снижение расхода электроэнергии на тягу и дутье и, тем самым, определить эффект от внедрения частотно-регулируемого электропривода [3].

Соответственно получаем итоговое выражение по расходу электроэнергии:

Анализ и направления совершенствования систем электропривода котлоагрегатов в условиях Новокемеровской ТЭЦ 7

где

  • W — расход электроэнергии.
  • Р1 — мощность, потребляемая тягодутьевыми машинами при регулировании дросселированием.
  • Р2 — мощность, потребляемая тягодутьевыми машинами при частотном регулировании.
  • Т- интервал времени.

Приведенная фактической паропроизводительность котла за период представлена на рисунке 4:

Рисунок 4 – Паропроизводительность котла ТП-87 в 2009 году
Рисунок 4 – Паропроизводительность котла ТП-87 в 2009 году

На рисунке 5 представлен расход электроэнергии тягодутьевыми машинами для одного котла за 1 год при различных способах регулирования:

Рисунок 5 – Расход электроэнергии тягодутьевыми машинами при различных способах
Рисунок 5 – Расход электроэнергии тягодутьевыми машинами при различных способах

Таким образом, применение частотно-регулируемых электроприводов позволит:

  • Снизить на 20-30% потребления электрической энергии асинхронными двигателями тягодутьевых машин.
  • Обеспечить рациональный расход топлива при полном его сжигании (экономия угля до 5%).

За рассчитанный период экономия от частотного регулирования составляет 27,5% или 25-105 КВт*ч.

Список литературы

  1. Эффективность внедрения систем с частотно-регулируемыми приводами / М.В. Козлов, А.С. Чистяков/ / СТА 1/2001. — С. 76 — 82.
  2. Браславский И.Я. Энергосберегающий асинхронный электропривод. — М. : ACADEMA, 2004. — 202 с.
  3. Об эффективности частотно-регулируемого электропривода тягодутьевых машин / А.В. Нестеровский, С.С. Переверзев // Материалы ХШ-ой научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири»: науч. тр. / ГУ КузГТУ. — Кемерово, 2010. — С. 71 — 74.

Источник: Анализ и направления совершенствования систем электропривода котлоагрегатов в условиях Новокемеровской ТЭЦ / К.П. Волыков, В.Г. Каширских, А.Е. Медведев // Вестник КузГТУ. — 2012. — №1. — C. 57-60.

Статья в формате docx

Добавить комментарий

Gekoms LLC

Коллектив экспертов большая часть опыта и знаний которых востребованы в области промышленной автоматизации, разработке технически сложного оборудования, программировании АСУТП, управлении электроприводом. Телефон: +7(812) 317-00-87 Email: info@gekoms.com Сайт: https://gekoms.org