背景

      火力發(fā)電廠每天都要不斷地排出大量煤灰，如何安全可靠的去除煤灰對(duì)很多工程技術(shù)人員來(lái)說(shuō)都是一個(gè)非常棘手的問(wèn)題。高效的管道傳輸和廢物分配管理涉及到許多有挑戰(zhàn)性的技術(shù)，能源效率管理的問(wèn)題是其中之一。

      這一點(diǎn)對(duì)如今許多傳統(tǒng)發(fā)電廠來(lái)說(shuō)非常重要，尤其是中國(guó)的發(fā)電廠。由于中國(guó)政府正逐漸放開(kāi)對(duì)能源工業(yè)的管理，這些電廠正努力在發(fā)電和配電方面尋求更新更有效的方法。決策者們也認(rèn)識(shí)到，要贏得未來(lái)的市場(chǎng)，必須提高效率，減少生產(chǎn)成本。羅克韋爾自動(dòng)化中國(guó)公司與中國(guó)四海自動(dòng)控制公司合作對(duì)威海發(fā)電廠進(jìn)行了設(shè)備改造，大大改善了設(shè)備性能和用電效率，同時(shí)還迅速降低了成本。

      威海發(fā)電廠位于經(jīng)濟(jì)迅速騰飛的中國(guó)山東省的東部沿海地區(qū)，被中國(guó)國(guó)家電力委員會(huì)評(píng)為一級(jí)發(fā)電廠。這個(gè)大型發(fā)電廠現(xiàn)在擁有兩臺(tái)125MW和兩個(gè)300MW的機(jī)組，另外在不久的將來(lái)還有兩臺(tái)600MW的電站投入運(yùn)行。

     令許多人驚訝的是，發(fā)電過(guò)程本身就需要消耗很多電能。減少電能消耗、降低成本，也是世界各地電廠追求的目標(biāo)。尤其在中國(guó)，由于政府鼓勵(lì)減少生產(chǎn)總成本，這一問(wèn)題顯得更為重要，各地電廠都在努力尋求解決工業(yè)生產(chǎn)管理的有效辦法。

      威海發(fā)電廠改造遇到的最大挑戰(zhàn)是煤灰漿管道的電動(dòng)機(jī)控制和灰漿泵工況運(yùn)行。煤漿管道利用三個(gè)工業(yè)泵上的閥門進(jìn)行流量控制，然后將水和煤灰的混合物運(yùn)送到遠(yuǎn)處的沉淀池。這個(gè)處理過(guò)程是由三臺(tái)367.7kW、6kV的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的。在原來(lái)的系統(tǒng)中，閥門的開(kāi)啟和關(guān)閉都取決于與負(fù)荷需要量相聯(lián)系的預(yù)計(jì)煤漿量。不管輸送的煤漿量是多少，這三臺(tái)367.7kW，6kV的電動(dòng)機(jī)都連續(xù)全速運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，計(jì)劃停機(jī)時(shí)的 “硬”停機(jī)方法也對(duì)電動(dòng)機(jī)的性能構(gòu)成了威脅，從而經(jīng)常要花費(fèi)相當(dāng)多的資金對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行維修。原系統(tǒng)每年所花費(fèi)的成本是驚人的，但威海電廠從未系統(tǒng)地統(tǒng)計(jì)過(guò)，生產(chǎn)管理人員只能大致估算由此產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)影響。

      在電廠管理層決心采取有效方法解決煤漿管道運(yùn)行的問(wèn)題后，工程師們就開(kāi)始尋找既具有豐富經(jīng)驗(yàn)又能夠提供完善客戶支持的供應(yīng)商，以便為電廠提供最佳的設(shè)備改造解決方案。他們選擇了羅克韋爾自動(dòng)化中國(guó)公司和四海自動(dòng)控制工程公司為該廠重要的戰(zhàn)略合作伙伴，四海自動(dòng)控制工程公司是中國(guó)最大的電力控股公司SEPCO的子公司。

      解決方案

      兩個(gè)公司的工程師在使用變頻驅(qū)動(dòng)裝置控制電動(dòng)機(jī)速度、運(yùn)轉(zhuǎn)和管道輸送網(wǎng)絡(luò)方面取得了一致意見(jiàn)。采用這一方案，電動(dòng)機(jī)可以根據(jù)實(shí)際負(fù)荷需要量，以最低的轉(zhuǎn)速最有效地帶動(dòng)煤灰運(yùn)輸裝置。

      由于煤灰漿的流動(dòng)是通過(guò)變頻驅(qū)動(dòng)裝置控制的，因此管道閥門可以一直呈開(kāi)啟狀態(tài)。此外，還可以使電動(dòng)機(jī)由“硬啟動(dòng)”和“硬關(guān)閉”轉(zhuǎn)換為“軟啟動(dòng)”和“軟關(guān)閉”，這樣，既保證了電流的平穩(wěn)，又不損害電路和電動(dòng)機(jī)性能。變頻驅(qū)動(dòng)還大大降低了能源消耗，節(jié)約了大筆能源成本。

      羅克韋爾自動(dòng)化公司的中壓驅(qū)動(dòng)裝置PowerFlex7000是這次完全自動(dòng)化解決方案的核心。這種18脈沖的變頻裝置是可再生制動(dòng)的，可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)制動(dòng)在無(wú)需附加軟、硬件的條件下將電能反饋回電站。對(duì)于因高慣性載荷經(jīng)常需要迅速減速的泵、風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)而言，這是非常理想的。

      輸出電壓和輸出電流也呈非常好的正弦波，這意味著它可以直接驅(qū)動(dòng)普通電動(dòng)機(jī)，而不用降低功率使用或增加濾波器，同時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行溫度也不會(huì)有明顯上升。同時(shí)，由于PowerFlex是6kV變頻裝置，它不像3kV變頻裝置那樣需要增加很多額外的降壓和升壓硬件設(shè)備，這些設(shè)備價(jià)格不菲，而且易出故障。

      四海公司提供了與之相配套的工程設(shè)計(jì)和集成服務(wù)，同時(shí)還負(fù)責(zé)在當(dāng)?shù)夭少?gòu)所需的18脈沖隔離變壓器。羅克韋爾自動(dòng)化公司的全球生產(chǎn)方案組也提供了全部啟動(dòng)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)服務(wù)，以確保系統(tǒng)的完整性和性能。

      成果

      改造前，威海電廠的三個(gè)灰漿泵在8月份的用電量高峰期總共要使用94860kWh的電量。改造后，在同一月份總的用電量只有51840kWh，下降了45％。

      設(shè)備的切換和啟動(dòng)極快，要求從啟動(dòng)到停止不超過(guò)4h，發(fā)電中斷降低到最小程度。該方案是在威海電廠所有原有電動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)控制斷路器的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。此外，新的控制設(shè)備也在現(xiàn)有設(shè)備室和電路配置的范圍內(nèi)進(jìn)行改造，它加快了執(zhí)行過(guò)程，為以后的工程設(shè)計(jì)和硬件節(jié)省了成本。

      由于中壓解決方案所帶來(lái)的明顯效益，威海電廠已簽署協(xié)議對(duì)其鍋爐鼓風(fēng)機(jī)單元設(shè)備的電動(dòng)機(jī)控制進(jìn)行改造。威海發(fā)電廠總工程師說(shuō)：“羅克韋爾自動(dòng)化與四海公司的聯(lián)手合作使我們對(duì)這個(gè)中壓解決方案所帶來(lái)的效益充滿信心。此外，他們?cè)诳蛻舴?wù)及工程技術(shù)支持方面擁有良好信譽(yù)，使其成為我們值得依賴的合作伙伴，并促使我們?cè)诮窈蟮纳a(chǎn)中取得更大的成績(jī)。”