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很多工程技術(shù)人員來說都是一個非常棘手的問題。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)，能源效率管理的問題是其中之一。

      這一點(diǎn)對如今許多傳統(tǒng)發(fā)電廠來說非常重要，尤其是中國的發(fā)電廠。由于中國政府正逐漸放開對能源工業(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)識到，要贏得未來的市場，必須提高效率，減少生產(chǎn)成本。羅克韋爾自動化中國公司與中國四海自動控制公司合作對威海發(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)迅速騰飛的中國山東省的東部沿海地區(qū)，被中國國家電力委員會評為一級發(fā)電廠。這個大型發(fā)電廠現(xiàn)在擁有兩臺125MW和兩個300MW的機(jī)組，另外在不久的將來還有兩臺600MW的電站投入運(yùn)行。

     令許多人驚訝的是，發(fā)電過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，由于政府鼓勵減少生產(chǎn)總成本，這一問題顯得更為重要，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機(jī)控制和灰漿泵工況運(yùn)行。煤漿管道利用三個工業(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。這個處理過程是由三臺367.7kW、6kV的電動機(jī)驅(qū)動的。在原來的系統(tǒng)中，閥門的開啟和關(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367.7kW，6kV的電動機(jī)都連續(xù)全速運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，計(jì)劃停機(jī)時的 “硬”停機(jī)方法也對電動機(jī)的性能構(gòu)成了威脅，從而經(jīng)常要花費(fèi)相當(dāng)多的資金對電動機(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，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)行的問題后，工程師們就開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化中國公司和四海自動控制工程公司為該廠重要的戰(zhàn)略合作伙伴，四海自動控制工程公司是中國最大的電力控股公司SEPCO的子公司。

      解決方案

      兩個公司的工程師在使用變頻驅(qū)動裝置控制電動機(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。采用這一方案，電動機(jī)可以根據(jù)實(shí)際負(fù)荷需要量，以最低的轉(zhuǎn)速最有效地帶動煤灰運(yùn)輸裝置。

      由于煤灰漿的流動是通過變頻驅(qū)動裝置控制的，因此管道閥門可以一直呈開啟狀態(tài)。此外，還可以使電動機(jī)由“硬啟動”和“硬關(guān)閉”轉(zhuǎn)換為“軟啟動”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機(jī)性能。變頻驅(qū)動還大大降低了能源消耗，節(jié)約了大筆能源成本。

      羅克韋爾自動化公司的中壓驅(qū)動裝置PowerFlex7000是這次完全自動化解決方案的核心。這種18脈沖的變頻裝置是可再生制動的，可以實(shí)現(xiàn)電動機(jī)制動在無需附加軟、硬件的條件下將電能反饋回電站。對于因高慣性載荷經(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)動普通電動機(jī)，而不用降低功率使用或增加濾波器，同時電動機(jī)運(yùn)行溫度也不會有明顯上升。同時，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)，同時還負(fù)責(zé)在當(dāng)?shù)夭少徦璧?8脈沖隔離變壓器。羅克韋爾自動化公司的全球生產(chǎn)方案組也提供了全部啟動和現(xiàn)場試驗(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)備的切換和啟動極快，要求從啟動到停止不超過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機(jī)和電動機(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的明顯效益，威海電廠已簽署協(xié)議對其鍋爐鼓風(fēng)機(jī)單元設(shè)備的電動機(jī)控制進(jìn)行改造。威海發(fā)電廠總工程師說：“羅克韋爾自動化與四海公司的聯(lián)手合作使我們對這個中壓解決方案所帶來的效益充滿信心。此外，他們在客戶服務(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，并促使我們在今后的生產(chǎn)中取得更大的成績。”