Комплектный электропривод для пуска, регулирования производительности и торможения мельниц-вентиляторов ОАО «Березовская ГРЭС»


Иванцов В.В., к.т.н., доцент, заместитель генерального директора ЗАО "ЭРАСИБ" (июнь 2011 года)

На тепловой электростанции ОАО «Березовская ГРЭС» (г. Шарыпово Красноярского края) использована система пылеприготовления для сжигания угольного топлива в котлах — восемь мельниц-вентиляторов МВ 3400/900/490, расположенных симметрично вокруг котлоагрегата, напрямую вдувают угольную пыль в топку.

Для управления сжиганием топлива в одном котле необходимы устройства плавного пуска, регулирования скорости и торможения мельниц-вентиляторов МВ 3400/900/490 в количестве 8 (восемь) штук.

Проектировщиками систем управления МВ рассматривается два варианта поставки частотно-регулируемого электропривода МВ на базе высоковольтных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором (АД КЗ) типа АДОД-1000/6000-12У3 (1000 кВт, 495 об/мин) производства ОАО «ЭЛСИБ» и на базе статорных высоковольтных многоуровневых преобразователей частоты со встроенными, либо групповыми устройствами динамического торможения.

ЗАО «ЭРАСИБ» предлагает более экономичный и надежный вариант комплектного частотно-регулируемого электропривода для мельниц МВ 3400/900/490 на базе высоковольтных электродвигателей с фазным ротором (АД ФР) типа АКНЗ-4-17-38-12У3 (1000 кВт, 495 об/мин) производства ГП ХЭМЗ (г. Харьков) и роторных преобразователей частоты типа «ЭРАТОН-ФР-1000» разработки и производства ЗАО «ЭРАСИБ». Предлагаемый электропривод позволяет выполнить все технические требования к системе управления МВ, имеет ряд технических преимуществ по сравнению со статорным электроприводом на базе АД КЗ и имеет гораздо меньшую стоимость.

Рис. 1. Однолинейная структурная схема электропривода МВ

На рис. 1 показана однолинейная структурная схема предлагаемого комплектного электропривода для МВ.

Предлагаемый комплектный электропривод содержит вводной шкаф с двумя высоковольтными вакуумными контакторами (ШВК), высоковольтный асинхронный электродвигатель с фазным ротором (АД ФР), согласующий трансформатор (Тр) и роторный транзисторный преобразователь частоты типа «ЭРАТОН-ФР».

Преобразователь частоты «ЭРАТОН-ФР» представляет собой рекуперативный транзисторный инвертор напряжения с высокочастотной широтно-импульсной модуляцией, который осуществляет частотное векторное регулирование момента и скорости электродвигателя по цепи ротора в режиме машины двойного питания. Преобразователь частоты «ЭРАТОН-ФР» осуществляет плавный частотный пуск электродвигателя АД ФР и МВ до номинальной скорости за заданное время, частотное регулирование скорости МВ в требуемом диапазоне, компенсацию реактивной мощности электродвигателя, генерирование реактивной мощности в питающую сеть и рекуперативное торможение МВ с возвратом энергии движущихся масс в питающую сеть. Выполнение перечисленных задач иллюстрируется двумя структурными схемами электропривода МВ, показанными на рис. 2.

Рис. 2. Структурные схемы электропривода, иллюстрирующие направления потоков активной мощности (Р) и реактивной мощности (Q) в двигательном режиме (а) и режиме рекуперативного торможения (б)

Преобразователь частоты «ЭРАТОН-ФР» (рис. 2) содержит два транзисторных инвертора напряжения — роторный и сетевой, которые соединены последовательно с накопительным конденсатором С в промежуточном звене постоянного тока. Роторный инвертор осуществляет частотное регулирование скорости АД ФР по цепи ротора. В роторном инверторе предусмотрены элементы защиты ротора от перенапряжений. Сетевой инвертор поддерживает баланс активной и реактивной мощности в системе. В состав сетевого инвертора входит силовой «синусный» LC-фильтр, который подавляет пульсации напряжения инвертора и обеспечивает электромагнитную совместимость инвертора с питающей сетью.

Последовательное соединение двух транзисторных инверторов позволяет передавать активную мощность в цепи ротора в двух направлениях: из цепи ротора в цепь статора в двигательном режиме работы электропривода (рис. 2 а) и из цепи статора в цепь ротора в режиме рекуперативного торможения (рис. 2 б). За счет циркуляции активной мощности скольжения ротора (Рр) между цепью ротора и статора преобразователь частоты «ЭРАТОН-ФР» регулирует скорость электродвигателя и МВ с минимальными потерями активной мощности в цепи ротора. При этом в двигательном режиме (рис. 2 а) из сети потребляется активная мощность Рсв+ΔРд+ΔРи, основная часть которой передается на вал МВ (Рв) и незначительная часть выделяется в виде потерь в двигателе (ΔРд) и в преобразователе частоты (ΔРи). В режиме торможения (рис. 2 б) основная часть активной мощности вала Рвввс+ ΔРд+ΔРи возвращается в питающую сеть (Рс), а незначительная часть выделяется в виде потерь в двигателе ( ΔРд) и преобразователе (ΔРи).

Кроме передачи активной мощности скольжения сетевой инвертор преобразователя «ЭРАТОН-ФР» генерирует реактивную мощность Qи= Qд+Qс, часть которой компенсирует реактивную мощность возбуждения АД ФР Qд, а избыток Qc (при необходимости) генерируется в питающую сеть, компенсируя реактивную мощность других потребителей. За счет генерирования реактивной мощности преобразователь частоты «ЭРАТОН-ФР» обеспечивает в сети cosφ=1, либо опережающий cosφ (при необходимости).

За счет высокой перегрузочной способности и возможности перевода электропривода в режим рекуперативного торможения комплектный электропривод с электродвигателем АКНЗ-4-17-38-12У3 и роторным преобразователем частоты «ЭРАТОН-ФР-1000» мощностью 1000 кВт обеспечивает минимальное время пуска мельницы МВ 3400/900/490 (до 10 с), устойчивость и высокое быстродействие регулирования скорости МВ, а также минимальное время торможения МВ при возникновении опасности возгорания угольной пыли (до 10 с).

В комплект поставки электропривода для одной МВ 3400/900/490 входит:

  1. ПЧ «ЭРАТОН-ФР-1000», исп. IP54 для УХЛ3.1 (-10+40ºС) - 1 шт.
  2. Согласующий трансформатор PZSG-1000/6 (F) - 1 шт.
  3. Шкаф высоковольтных вакуумных контакторов ШВК-400/2 - 1 шт.
  4. Электродвигатель АКНЗ-4-17-38-12У3, исп. IP44 - 1 шт.

Преобразователь частоты «ЭРАТОН-ФР-1000» разработки и производства ЗАО «ЭРАСИБ». Мощность 1000 кВт, коэффициент перегрузки по току (моменту электродвигателя) Кп=1,5. Массогабаритные показатели (ВхШхГ) 2400х2600х800 мм. Масса 900 кг. Охлаждение принудительное воздушное. Возможно исполнение замкнутой воздушно-жидкостной системы охлаждения. Есть разрешение Ростехнадзора на применение «ЭРАТОН-ФР» на опасных производственных объектах.

Согласующий многообмоточный трансформатор PZSG-1000/6 (F) «сухой» китайского производства мощностью 1000 кВА. Массогабаритные показатели 1500х960х1600 мм. Масса 2500 кг. Охлаждение принудительное воздушное. Поставляется в корпусе. Многообмоточные трансформаторы для преобразователей в РФ серийно не производятся. Возможно применение трех серийных трансформаторов российского производства (единичной мощностью 250 или 400 кВА) вместо одного китайского многообмоточного мощностью 1000 кВА.

Шкаф ШВК-400/2 с двумя вакуумными контакторами и защитой от перенапряжений. Покупное изделие. Массогабаритные показатели 2400х800х800 мм. Масса 300 кг.

Электродвигатель АКНЗ-4-17-38-12У3 производства ГП ХЭМЗ (Украина, г. Харьков). Номинальная мощность 1000 кВт, номинальные обороты 495 об/мин, номинальный ток якоря 127А, КПД=94,5%, cosφ=0,8, перегрузка по моменту Мпн=2,3, маховый момент 18,8 кНм². Масса 7650 кг. Электродвигатель закрытого исполнения с принудительной вентиляцией. Предназначен для электропривода угольных мельниц. Возможно применение электродвигателей типа АКН-4-17-38-12У3, АКН2-17-48-12УХЛ4 (производитель ХЭМЗ), которые обеспечат аналогичные параметры электропривода, но используют систему самовентиляции. Электродвигателей с фазным ротором российского производства с требуемыми параметрами для электропривода МВ 3400/900/490, к сожалению, нет.


Товары