变频技术在发电厂中水回用中的应用

山西电子技术2014年第1期应用实践文章编号：1674-4578(2014)01—0048．02变频技术在发电厂中水回用中的应用物黍(山西大唐国际临汾热电有限责任公司，山西临汾041000)摘要：针对发电厂中水回用存在的设备问题，提出了变频改造方案。以临汾热电公司中水回用变频改造为例，介绍了内置型恒压供水系统的原理，提出了一拖二变频调节电气优化控制方案。运行实践表明该方案应用于中水回用改造可以起到简化操作、节约能源、提高设备可靠性的作用。关键词：变频技术；恒压供水；中水回用中图分类号：TM925．21：X703文献标识码：AO引言我国水资源分布不均，人均水资源极度匮乏，是世界13个贫水国家之一。临汾市水资源总量18．9亿立方米，水资源人均占有量380立方米，属于水资源十分贫乏的地区，缺水问题已经成为制约经济发展的瓶颈。我国电力装机结构以火力发电为主，火力发电的工业用水量占全国工业用水总量的40％左右。尽管火力发电厂用水量巨大，但几乎占全厂用水量97％以上的循环冷却水对水质的要求并不高-2J。中水经过处理后一般能满足火力发电厂的生产用水需求J。山西大唐国际临汾热电有限责任公司安装有两台国产300Mw亚临界参数燃煤供热机组。公司项目设计之初就将回用中水作为主要生产用水水源，在2012年7月与临汾市第二污水处理厂就中水回用项目成功签约。经临汾市第二污水厂处理后的城市中水，作为我公司的锅炉补给水、热网补充水及闭式辅机冷却水补充水源。中水回用可降低对水环境的污染负荷，实现污水资源化利用，同时也可以降低火力发电企业的用水成本。1中水回用变频改造前存在的问题临汾市第二污水处理厂有三台中水回用水泵向我厂供水。电机型号为：Y2—250—2；额定电压：380V；额定功率：55kW；额定电流：103A；额定转速：2970rpm；绝缘等级：B级；防护等级：IP54。水泵型号为ISl25—80—250。三台中水回用水泵一用两备。原中水电机由开关柜控制采用智能控制器进行保护，电机在额定转速下运行。通过污水厂值班员人工阀门控制压力和流量。存在的主要问题：1)人员操作量大，不能及时调节压力。我厂值班员需要根据用水量的变化电话通知污水处理厂值班员，污水厂值班员进行人工调节压力阀门开度。由于是24h不间断供水，每天需多次调节，操作量大。人工就地调节不能及时响应我厂用水量的变化，导致用水量增大时压力不足，用水量减少时压力过高。2)设备故障率高。调节不及时容易导致管道超压，造成阀门管件损坏。水泵、叶轮长时间全出力运行，减少了使用寿命，导致轴承、叶轮提前磨损，过早损坏。由于设备可靠性低，故障率高造成维修任务繁重，设备零件投入高。3)能耗损失大。电机工频运行，大量的能量浪费在截流调压过程中，电能大大浪费得不到充分利用。2变频技术应用于中水回用恒压供水2．1变频调速根据电机学理论，交流电动机的转速公式为：：鱼二．P式中：，z为电动机的转速为电动机的转速；p为电动机的转速；s为异步电动机的转差率。由以上公式可知，改变交流电动机转速的方法有三种，即变频调速、变极调速和变转差率调速。其中，三种凋速方式中，只有变频调速可以在不改变电机内部参数的前提下，通过改变定子供电电源频率来改变电机的转速。同时变频调速具有总效率高、总功率因数高，调速范围内变化小，动态响应快，调速范围精确度高，分辨率高及通用性强的特点，成为现代交流调速的主流。2．2水泵变频调速的节能原理水泵消耗的功率与转速的三次方成正比。即P=kn，式中P为水泵消耗的功率；n为水泵运行时的转速；为比例系数。而水泵在设计时是按工频运行设计的，但供水时除高峰外，大部分时间流量较小。如果使用了变频调速，调节驱动电动定子绕组的电源频率，可以使水泵的转速随着流量进行变化，达到节能的目的。实践表明，使用变频设备可使水泵运行平均转速比工频运行时降低20％，从而大大降低能耗，节能率可达20％一4JD％。2．3变频恒压供水控制变频恒压供水是指当用水量发生改变时，变频器自动调节输出频率响应用水量的变化，以维持出口压力保持不变。收稿日期：2013—12—16作者简介：杨泰(1987．)，男，山西忻州人，助理工程师，从事发电厂电气维护工作。第1期杨泰：变频技术在发电厂中水回用中的应用49与一般的以转速为控制对象的变频系统不同，涉及流体工艺的变频系统通常都是以流量、压力、温度、液位等工艺参数为控制量，实现恒量或变量控制，这就需要变频器工作于PID方式下，按照工艺参数的变化趋势来调节泵或风机的转速』。将PID控制器、变频器、电动机、水泵、压力变送器组成变频恒压供水控制系统。图l变频恒压供水控制系统框图回用水投运时，装设在中水回用水泵出口的压力变送器实时采集水压，将压力信号转换为4mA～20mA电流信号送至PID控制器。PID控制器将实际压力与设定压力值进