罗克韦尔自动化Allen-Bradley1305交流变频器使火电厂能耗减少超

来自北京的OEM设备制造商－中能长城控制系统公司提供的给煤粉机解决方案使用户在20个月内收回成本

背景

在改革开放的二十多年时间里，我国的电力产业得到了前所未有的巨大发展。为了满足国民经济的发展需要，从80年代末期，我国的发电站装机容量每年增加150亿瓦。目前，总装机容量已达3380亿瓦，位于世界第二。

进一步发展电力产业一直是我国的长期战略目标。随着管理权下放、市场竞争加剧，以及政府不断倡导环境保护，因此人们需要更为高效、清洁的能源。由此，以煤为燃料的火力热电站将面临更大的考验，因为它的装机容量占全国总装机容量的75%。

位于天津的军粮城火电厂以煤为燃料，按照当地政府的要求，需要在五年内使低于200兆瓦的发电机组符合新的环保要求。该火电厂有四台低于200兆瓦的发电机组受到这样的限制，因此，他们希望OEM设备制造商－中能长城控制公司能够提供相应的解决方案。

中能长城控制公司是北京的一家OEM厂商，主要承揽能源领域的工程项目，致力于帮助用户降低能源消耗、减少污染，在业内享有较高的声誉。

挑战

在火电厂，原煤通过传送带输送到粉碎机，将其粉碎成煤粉，成为蒸汽锅炉的燃料。煤灰将通过推机器或风机吹入炉膛，进行燃烧。锅炉的燃烧率取决于进入炉膛的煤粉总量，这将直接影响到发电量。为了确保汽轮机能够安全、稳定、高效地运行，必须根据负载的变化情况正确控制进入炉膛的煤粉总量。

中能长城控制公司经过调研，发现军粮城火电站使用传统的电磁离合器来控制给煤粉机的速度，从而改变进入炉膛的煤粉总量。由于电磁离合器具有非线性特征，所以在负载变化时，不能通过它来快速调节电机的速度。因此，往往过多地向炉膛内加入了煤粉，超过了正常负载所需的用量，不仅浪费了燃料，而且还会使燃烧不稳定，造成更多的污染。

要让锅炉在低负载情况下，稳定、高效地运行是一件非常困难的实情。锅炉的最低稳定运行点为其额定容量的65%。锅炉在低容量情况下运行时，需要将现有的控制系统从自动方式切换到手动方式，而且还需要在炉膛内注入昂贵的重油，以帮助燃烧。

由于电磁离合器不能够平稳、精确地控制电机速度，所以给煤粉机常常运行过快，浪费了能源。另外，不能预计的速度改变会引起给煤粉机和其它锅炉设备负荷变化不定，更为严重的是这将导致出现意料不到的故障，甚至停机。

解决方案

中能长城控制公司认为应该对给煤粉机的控制系统进行改造，这是实现环保要求和节省能耗的关键。他们建议军粮城火电厂使用全数字式控制系统代替电磁式离合器。

中能长城控制公司选择了Allen-Bradley 1305系列交流变频器作为整个改造项目的关键设备。四台200兆瓦发电机组的给煤粉机控制系统一共使用了64台A-B 1305/5交流变频器。

A-B 1305交流变频器主要用于对三相交流电机进行速度控制，适用于多种应用场合的要求，性能卓越，使用方便、灵活。结构紧凑的1305交流变频器能够在较大的调速范围内为电机提供强劲的转矩和加速度。它具备IR（定子阻抗压降）补偿功能，能够增加电机的动力；滑差补偿功能可以在电机负载变化时，确保对速度的精确控制。

更为重要的是，在1305交流变频器中内置有电机过载保护和其它保护功能，还可以通过操作员面板显示系统的故障状态，这将有助于变频器的长期稳定运行。这一特性非常重要，因为在工业环境下，性能稳定是对设备的基本要求。

在中能长城控制公司的设计方案中，所有1305交流变频器都通过标准的SCANport端口进行通讯，使得变频器能够与军粮城火电站现有的控制系统集成在一起。

成效

在改造项目完成后，军粮城火电厂明显体会到给煤粉机的运行效率得到提高。通过A-B 1305交流变频器来控制给煤粉机的速度，从而根据负载要求，精确控制进入炉膛的煤粉总量。所有煤粉都被完全利用——降低了燃料的浪费和由此带来的污染。

经过改造后，仅需要根据负载的要求，调节给煤粉机的速度即可，从而节省了大量的电能。在使用电磁离合器时，给煤粉机的功率消耗分别为7.5千瓦和3.7千瓦；在使用变频器之后，功率消耗分别下降到3千瓦和2千瓦。仅此一项就节省了近60%的能耗，使得军粮城火电站在20个月内就能够收回对设备的投资。另外，经过改造的速度控制系统减少了相关机械设备的磨损，降低了给煤粉机和锅炉的维护费用。

特别是在低负载情况下，锅炉可以保持45%额定容量稳定燃烧，而且能够在自动模式下实现对系统的控制，节省了100%的重油消耗。一个锅炉在低容量下稳定运行，每年需要消耗2000吨重油，四台锅炉就需要8000吨重油。当锅炉不再依赖重油之后，每年将为企业带来相当可观的经济效益。

中能长城控制公司对A-B 1305交流变频器的性能非常满意，达到了用户的要求。他们计划在其它控制系统中继续使用该变频器，以发挥更大的节能效益。