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電氣自動化關于高壓交流的論文
電氣自動化關于高壓交流的論文，就是為各位電氣自動化的同學們整理的論文，隨著時代的發(fā)展，這一方面的發(fā)展也是很好的哦，下面就來看看吧！
大型輸變電站系統(tǒng)的設計
一、課題研究的意義
大型輸變電站是供電系統(tǒng)的樞紐，學會和掌握其設計、計算和供電設備的合理選用對電氣自動化專業(yè)的學生至關重要，開展本課題的研究，可以了解和熟悉整個高低壓供電系統(tǒng)的結構、結線方式及其計算方法的全過程，實際掌握設計的能力和設備選型的本領。
二、課題研究的基本思路
利用學過的電機及電器原理和使用知識、電氣控制技術方面的知識、工廠供電技術知識等完成本設計，根據參觀得來的變電站結線結構知識以及一般應用實例進行，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、電氣控制技術和供配電技術以及其他相關電氣專業(yè)知識，利用掌握的電氣繪圖知識完成電氣線路圖的繪制。
起重機電氣控制線路設計
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的機床或者注塑機以及起重機等任意一臺設備，使用學過的電氣控制技術和其他相關知識，設計出一套獨立的電氣控制線路。要求電氣控制技術經濟合理，各種元器件選用符合要求。
二、課題研究的基本思路
根據已經學過的專業(yè)知識和繪圖能力進行設計，設計思路要明確，設計方法要合理，技術路線和方案要求比較先進，元器件選用要符合技術要求，電氣控制線路繪制要符合規(guī)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，電氣控制技術和plc的基本知識。電氣制圖的知識。
電氣工程與自動化專業(yè)畢業(yè)論文
高壓交流變頻調速技術在火力發(fā)電廠的應用
內容摘要：介紹變頻調速的方法和節(jié)能原理，對高壓變頻調速同液力耦合器調速進行經濟比較，分析了風機、水泵的節(jié)能情況，認為變頻調速技術方案已經成熟，節(jié)電效果顯著，一定會在各電廠得到廣泛應用。
關鍵詞：變頻; 調速; 液力耦合器; 節(jié)能; 降低廠用電
高壓交流變頻調速是2o世紀9o年代迅速發(fā)展起來的一種新型調速技術，其性能勝過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)。它以顯著的節(jié)能效益，高精度，寬范圍，完善的電力電子保護功能，以及易于實現的自動通信功能，得到了廣大用戶的認可，在運行的安全可靠、安裝使用、維修維護等方面，也給使用者帶來了極大的便利，使之成為國內外企業(yè)采用電機節(jié)能方式的首選。
1 變頻調速的方法及節(jié)能原理通過流體力學的基本定律可知：風機、水泵類
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 —— 風機(或水泵)在7"/ 轉速時的流量、壓力(或揚程)、軸功率; q 、h 、p ——。風機(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，通過下調電機的運行速度，其節(jié)電效果是與轉速降落成立方的關系，節(jié)電效果非常明顯。例如若工況只需要5o 的風量或水量，則可以將電機的轉速調節(jié)為額定的一半，此時電機消耗的功率僅為額定的12.5 ，即理論上節(jié)能可達87.5 。
2 高壓變頻調速系統(tǒng)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)電廠一般采用液力耦合器進行風機調速，由于液力耦合器本身具有如下技術缺陷，在電廠中將無法較好地滿足安全生產的要求。
(1)液力耦合器調速屬耗能型調速方式，在調速范圍較大時，產生機械損耗和轉差損耗，消耗能量，效率較低，節(jié)能效果一般。
(2)液力耦合器是一種以液體為介質，靠液體動量矩的變化傳遞能量的裝置，工作時是通過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滿足工況要求。因此，對工作
腔及供油系統(tǒng)需經常維護及檢修。
(3)液力耦合器故障時，無法再用其它方式使其拖動的風機運行，必須停電檢修。
(4)采用液力耦合器時，在低速向高速運行過程中，延遲性較明顯，不能快速響應，同時這時候的電流較大，如整定不好會引起跳閘，影響系統(tǒng)
的安全穩(wěn)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)電機啟動時，沖擊電流較大，影響電網的穩(wěn)定性。
(7)在高速運行時，液力耦合器有丟轉現象，嚴重時會影響正常運行。從以上情況來看，如果繼續(xù)使用液力耦合器，將會制約電廠節(jié)能降耗、降低生產成本、提高生產效率、增加企業(yè)競爭力的目的。
2.2 高壓變頻器的優(yōu)點
同傳統(tǒng)的液力耦合器比較，高壓變頻器具有以下優(yōu)點：
(1)采用先進的拓撲結構與輸入變壓器副邊多級繞組移相整流技術，減少了輸出側的電流諧波，提高了功率因數，解決了對電網的諧波污染，無需任何濾波或功率因數的補償。
(2)電動機實現了真正的軟啟動、軟停運，變頻器提供給電機的無諧波干擾的正弦波電流，峰值電流和峰值時間大為減少，可消除對電網負載的沖擊，避免產生操作過電壓而損傷電機絕緣，延長了電動機和風機、水泵的使用壽命。同時，變頻器設置共振點跳轉頻率，避免了風機、水泵會處于共振點運行的可能性，使風機、水泵工作平穩(wěn)，軸承磨損減少，啟動平滑，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，同原來繼電保護比較，保護功能更多、更靈敏，瞬間過流保護(超過200 額定電流峰值)10 s動作，有效過流保護(15o%額定電流)3 s動作，過載保護(12o%額定電流)1 rain動作，大大加強了對電動機保護的可靠性。
(4)調速工段內的設備調節(jié)和優(yōu)化控制由機組dcs完成，dcs負責采集模擬量、開關量等信號，變頻器輸出的模擬量、開關量信號全部進入dcs系統(tǒng)，形成閉環(huán)控制，同時實現相關輔機聯鎖功能等。
(5)采用變頻調節(jié)，實現了擋板、閥門全開，減少了擋板、閥門節(jié)流損失，且能均勻調速，滿足調峰需要，節(jié)約了大量的電能，具有顯著的節(jié)電效果。
(6)整機的運行噪音改善明顯。采用液力耦合器時，無論低速高速，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
行時基本上聽不到噪音，達到65 db以下，大大改善了現場的噪音污染。
(7)由于電機降速運行及工作在高效區(qū)，電合器時的59℃下降至44 c，電機前后軸承的溫度都有相應的下降，延長了風機系統(tǒng)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，延長了風機大修周期，可節(jié)省大量的檢修費用。
(9)日常維護保養(yǎng)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)采用液力耦合器時的調速范圍具有很大限制，而用變頻器可實現智能調速，調頻范圍0～ 50 hz，大大地增強了工藝調節(jié)能力。
2.3 高壓變頻調速同液力耦合器調速經濟比較為了檢測高壓變頻裝置的節(jié)能情況，某電廠在風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)采用變頻器拖動風機時高速狀態(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
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(jié)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，風機運行效率明顯提高，比液力耦合器調速節(jié)電26.17 。
3 變頻器節(jié)能分析
火力發(fā)電企業(yè)消耗的廠用電量中，75 以上的負荷為水泵與風機，這些水泵與風機都是經過調整門擋板來實現的，不但調節(jié)質量差、響應慢，而且存在著浪費電能的問題。
3.1 風機節(jié)能分析
3.1.1 風機風量控制
送風機和引風機是火電廠中的耗電大戶，其耗電量約占廠用電量的3o ，占機組發(fā)電量的2 ～4 。因此，正確選擇送風機和引風機的調風方式，對火電廠的安全和經濟運行有著重要意義。
電機以定速運轉，調節(jié)風機風量典型的方法是采用擋板控制。根據擋板在風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，當擋板關小則增加風阻，且不能在寬范圍調節(jié)風量。
例如，要求風量在8o 的情況下，電機消耗的功率約為9o ，能量損失嚴重。風機在變速狀態(tài)下運行，保持擋板全開，通過改變風機轉速來調整風量，采用變頻控制時，電動 機消耗的功率為(80 )。≈50 ，與其他控制方式相比，轉速控制的節(jié)電效果十分明顯。電廠風機的各種調速裝置的比較如圖1所示。
3.1.2 送風機變頻改造后的節(jié)能分析
某電廠使用某公司的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臺送風機進行工頻和變頻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表1。
從表1可以看出，送風機變頻調節(jié)方式運行效率基本在75 ～8o ，而工頻調節(jié)方式運行效率為55 左右(見圖2);機組在100 kwh、15omw、200 mw 負荷時，2臺送風機變頻運行比工頻運行每小時分別節(jié)電750 kwh、602.5 kwh、733.6 kwh。變頻改造后，送風機運行效率明顯提高，節(jié)電效果顯著。
圖2 送風機運行效率比較4號爐2臺送風機變頻改造后以年運行7 000 h計算，全年可節(jié)約電量492.9萬kwh。按該公司上網電價0.30元/kwh計算，直接經濟效
益約為148萬元。
3.2 水泵節(jié)能分析
3.2.1 水泵流量控制水泵是由恒速電機驅動出口閥及調節(jié)閥控制水的流量和壓力，通過人為增加阻力和回流的辦法以達到調節(jié)流量的目的，因而在運行中產生了大量的能量損失。
水泵的轉速在某一范圍內變化時，流量、總揚程、軸功率依次有線性、平方、立方關系。但對于實際的水泵負載，通常存在一個與高低差有關的實際揚程，揚程越小，軸功率越接近于同轉速成立方關系的定常特性，而且轉速控制產生的節(jié)電效果也越大。
根據實際調查表明，一般老電廠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(jié)流閥和回流調節(jié)上，若所需要的流量減少2o ，則相應的電動機轉速也應降低2o% ，即實際轉速為8o% ，則根據流
量與轉速的關系式我主蒸汽溫度(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風機入vi擋板開度(甲/乙)/ 25/20 loo/loo 30/30 loo/loo 38/36 94/90風機電流(甲/乙)/a 80/79 41/21 81/80 43/36 90/87 50/49電動機輸入功率(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平均運行時間/ 6o 3o 1o們可得出：(8o%)。≈51% ，即按此工況水泵節(jié)電近5o% 。
由此可見，節(jié)能潛力之大，效益之高。電
廠水泵的各種調速裝置的比較，如圖3所示。
1—— 排出霄路閥門控制時電動機輸入功率;
2—— 轉差功率調節(jié)控制(轉差電動機或液力耦合器)時的電動機輸入功率;3—— 變頻器調速控制時電動機的輸入功率;4—— 調速控制時電動機軸功率
圖3 泵的輸入功率一流量特性當采用變頻調速時，5o hz滿載時功率因數接近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生的改善功率因數的作用，可以為電廠節(jié)約容量2o 左右。
3.2.2 凝結水泵變頻改造后的節(jié)能分析某電廠使用某公司的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1號機1臺凝結水泵進行工頻和變頻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表2。
凝結水泵改造為變頻無級調節(jié)運行后，一方面減少了運行中的節(jié)流損失，凝結水泵電流下降，起到節(jié)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濟效益。
(1)耗電量計算
工頻運行時，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，每年凝結泵耗電量約為403.9萬kw h。
變頻運行時，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，每年凝結泵耗電量約為207.0萬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，由此而產生的經濟效益約157萬元/a。
(2)網板由原來的平板狀改為半弧形狀，可以使進入濾網的垃圾從底部被帶到地面，然后被沖洗水沖至專用垃圾籠里，有效地防止了垃圾附在濾網正面，造成濾網前后壓差大而壓彎濾網的情況發(fā)生。從而使1號機組的1號和2號一次濾網更換率由2o塊/a降為0塊/a，既節(jié)省了材料，又節(jié)約了人工費用。
(3)一次濾網沖洗水噴嘴改為在濾網外清洗，不用再像以前那樣，要鉆進濕滑的濾網里面，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，延長了使用壽命。
(5)網板與導軌緊貼在一起，密封性能好，使未過濾的水和過濾過的水完全分開，凈水質量得到了保證。
(6)1號機組二次濾網維修量由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(jié)約了大量人力、物力，初步計算節(jié)約成本達36萬元/a。
(7)新型一次濾網結構簡單，操作方便，并可實現程控操作。
4 結論
(1)經過一年的試運行證明，1號機的一次濾網改造是成功的，由此產生的直接經濟效益約500萬元/a。
(2)節(jié)能計算：
年節(jié)電量：ac—cd—cb一403.9—207.0—196.9萬kwh節(jié)電率：(△c/cd)×1oo 一(1 96.9/403.9)× 1o0 一48.75按該公司上網電價0.334元/kwh計算，則每年直接經濟效益為65.77萬元。
(3)隨著廠網分開，竟價上網改革的深入，節(jié)能已成為各發(fā)電企業(yè)的重要工作，只有降低廠用電率，降低發(fā)電成本，才能提高上網電價的競爭力，因此，采用變頻技術對電廠輔機進行節(jié)能改造，是各電廠的當務之急。
經現場運行證明，采用高壓大功率變頻器性能好，可靠性高，其節(jié)能效果明顯優(yōu)于其他任何一種調速方式，特別是在低負荷時更為顯著。
電廠輔機采用變頻調速后，提高了機組自動裝置的穩(wěn)定性，大大改善了電機的啟動性能，延長了電機的壽命，在老電廠的大功率風機、水泵系統(tǒng)上實現變頻調速，是理想的節(jié)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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