УДК 621.31
DOI 10.57112/E231-504
Сулоев Александр Сергеевич, Попов Андрей Николаевич
Аннотация:
В статье рассматривается применение частотно-регулируемого привода на питателях сырого угля (ПСУ) котельных агрегатов котельного участка ТЭЦ ОАО «Кучуксульфат».
Ключевые слова: качество электроэнергии, частотный преобразователь, питатель сырого угля.
Основной задачей теплоэлектроцентрали является производство, преобразование, распределение и отпуск электрической энергии и тепла потребителям наиболее выгодным экономическим путем. С этой целью производится постоянная модернизация производства и работающего оборудования, совершенствование технологической схемы [1].
В данной статье показано влияние асинхронного регулируемого электропривода с частотным управлением, установленного на оборудование пылеприготовления котельного участка, на показатели качества электрической энергии в соответствии с ГОСТом [2].
По отношению к электроприводу, ПСУ можно рассматривать как нагрузку, статический момент которой не зависит от скорости. Режим работы является длительным, не предусматривающим частых пусков и остановок. Жестких требований к динамике электропривода не предъявляется, не накладывается также ограничений на характер переходных процессов при пуске, торможении и переходе с одной скорости на другую.
Из общей характеристики следует, что требования к работе электропривода в штатном режиме сравнительно невелики. Однако, при эксплуатации не исключены кратковременные скачкообразные набросы нагрузки, сопровождающиеся существенным ростом статического момента, вплоть до заклинивания исполнительного механизма. Кроме того, электрические машины эксплуатируются в окружающей среде, насыщенной угольной пылью. Поэтому, при модернизации таких электроприводов, в первую очередь, стремятся увеличить надежность их работы и эксплуатационные характеристики. С технологической точки зрения, при модернизации желательно обеспечить независимое регулирование производительности ПСУ [3].
В таких случаях предлагается перейти к использованию асинхронных электроприводов с частотным регулированием, которые по функциональным возможностям и эксплуатационным характеристикам отвечают техническим требованиям и условиям поставленной задачи. Однако, при принятии решения о модернизации необходимо правильно оценить затраты, и что более важно, соизмерить их с достигаемым при этом эффектом.
Процесс пылеприготовления каменного угля в производстве тепла и энергии ТЭЦ является одним из основных. Тонкость размола и фрикционной состав пыли являются основными показателями экономичности пылеприготовительной установки [4].
Рассмотрим технологическую схему пылеприготовления, показанной на рисунке 1.
1 – бункерная; 2 – отсекающий шибер; 3 – питатель сырого угля; 4 – мигалка;
5 – мельница молотковая; 6 – сепаратор; 7 – система пылепроводов; 8 – горелка; 9 – парогенератор;
10 – воздухоподогреватель; 11 – дутьевой вентилятор; 12 – короб вторичного воздуха
Рисунок 1 – Замкнутая схемы пылеприготовления с прямым вдуванием пыли в топочную камеру
Приготовленный предварительно сырой уголь из бункера 1 питателем сырого угля 3 подается во встроенный сепаратор 6, молотковую мельницу 5. Сепаратор 6 в тракте пылеприготовления служит для отделения крупных частиц и их возврата для вторичного размола в мельницу. Из сепаратора готовая топливная пыль вместе с первичным воздухом по пылепроводам 7 поступает в смеситель горелки 8. В этот же смеситель поступает вторичный воздух, подогретый воздухоподогревателем 10 до рабочей температуры 250-420 °С. Полученная аэросмесь непосредственно подается в топочную камеру парогенератора 9 [1].
В данной пылесистеме расход топлива на паропроизводство регулируется ПСУ, поэтому режим работы котла оказывает влияние на режим работы системы пылеприготовления.
Электрическое оборудование ПСУ, как правило, эксплуатируется в окружающей среде, насыщенной пылью, также в процессе работы не исключены кратковременные скачкообразные набросы нагрузки, сопровождающиеся существенным ростом статического момента. С технической точки зрения надежность работы и эксплуатационные характеристики этого оборудование решается за счет использования асинхронного электропривода с частотным регулированием.
Рабочая скорость вращения двигателей ПСУ изменяется в относительно узком диапазоне регулирования от 500 до 1900 об/мин. В зависимости от требуемой производительности работа может производиться на любой скорости указанного диапазона в течение длительного времени.
Каждый электрический приемник предназначен для работы при определенных параметрах электрической сети: номинальной частоте, напряжении, силе тока. Качество электрической энергии определяется совокупностью характеристик электрической энергии, при которых электроприемники могут нормально работать и выполнять заложенные в них функции [3].
Применение частотных преобразователей для управления асинхронными электродвигателями является одним из направлений усовершенствования технологии работы предприятий энергетики.
Организация измерений ПКЭЭ сводится к необходимости определения вида контроля, точку осуществления измерений и виды контролируемых показателей. В зависимости от длительности наблюдения можно выделить два вида организации контроля КЭ: периодический и постоянный.
Анализатор AR.5 подключается с помощью датчиков тока и потенциальных проводов к одно- или трехфазной сети 220/380 В или к измерительным трансформаторам тока и напряжения сетей 6/10 кВ и выше. Прибор имеет 3 канала измерения тока и 3 напряжения. Сменными датчиками тока служат клещи или гибкие кольца номиналом от единиц до тысяч ампер. К трансформаторам тока с выходом 5А подключение производится с помощью клещей 5А или специального 3-х фазного шунта. По измеренным величинам процессор рассчитывает множество параметров, которые отображаются на графическом ЖК дисплее и записываются в память прибора, откуда затем считываются на компьютер, снабженный программным обеспечением POWERVISION для визуализации, обработки и анализа накопленной информации.
На рисунке 2 представлена схема подключения анализатора к трехфазной четырехпроводной сети.
Рисунок 2 – Схема подключения анализатора AR.5
В качестве электродвигателя использовался трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором АИР112М4 со следующими параметрами: 5,5 кВт, 1500 об/мин.
По результатам проведенных измерений в различных режимах работы электродвигателя на ПСУ были получены соответствующие формы кривой напряжения и их величина при различных частотах питающей сети, показанные на рисунках 3-5 соответственно.
Рисунок 3 – Форма кривой напряжения и его величина при частоте 30 Гц
Рисунок 4 – Форма кривой напряжения и его величина при частоте 40 Гц
Рисунок 5 – Форма кривой напряжения и его величина при частоте 50 Гц
На рисунке 3 показаны значительные искажения синусоидальной формы, величина напряжения не соответствует допустимым параметрам (при соотношении рабочей частоты 0,6 к номинальной напряжение составляет порядка 188 В вместо 228 В расчетных). На рисунке 4 наблюдаются незначительные искажения синусоидальной формы, а величина напряжения соответствует допустимым параметрам. На рисунке 5 искажения синусоидальной формы и величина напряжения соответствуют допустимым отклонениям.
В заключении необходимо отметить, что в целом при работе асинхронного электродвигателя от преобразователя частоты наблюдаются несоответствия ПКЭЭ, связанные с искажением синусоидальной кривой напряжения и медленными изменениями величины напряжения в допустимых пределах. Переход к использованию асинхронных электроприводов с частотным регулированием позволяет снизить эксплуатационные затраты, которые в конечном счете смогут перекрыть недостатки, вызванными наличием отклонений показателей качества электрической энергии.
Список используемой литературы
- Резников М. И. Парогенераторные установки электростанции. М.: Энергия, 1974. – 360 с.
- ГОСТ 32144 – 2013 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Изд-во, 2013. – 20 с.
- Кадыров И. Ш., Полянинов Г. А., Борукеев Т. С. Проблемы и пути решения автоматического управления электроприводом питателя сырого угля ТЭЦ г. Бишкек. Известия КГТУ им. Раззакова, № 25, 2011. - Бишкек: - С. 187-195.
- Располов, Е. В. Электрические системы и сети. Качество электроэнергии и его обеспечение. [Конспект лекций] / Е. В. Располов; Сев.-Зап. заочн. политехн. ин-т. – Ленинград: СЗПИ, 1990. – 47 с.
- Семёнов А. С., Бондарев В. А. Анализ показателей качества электрической энергии при работе асинхронного двигателя от преобразователя частоты // Фундаментальные исследования. – 2016. – № 4-1. – С. 112-117.
Информация об авторах
Сулоев А. С. – студент группы 8Э(з)-21, Попов А. Н. к.т.н., доцент, ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова», РФ, Алтайский край, г. Барнаул.
Ссылка для цитирования
Сулоев, А. С. Анализ показателей качества электрической энергии при использовании частотно-регулируемого привода на питателях сырого угля котельных агрегатов / А. С. Сулоев, А. Н. Попов // Энерджинет. 2023. № 1. URL: http://nopak.ru/231-504 (дата обращения: 20.10.2023).
