1 引言
火電裝機(jī)容量的持續(xù)增長為電站空冷系統(tǒng)提供了良好外部市場環(huán)境,。2006年全國新增電力裝機(jī)容量10097萬千瓦,，其中火電9028萬千瓦，根據(jù)發(fā)改委規(guī)劃,，2010年底全國裝機(jī)容量將超過8．4億千瓦,，預(yù)計(jì)2007－2010年之間，年均新增裝機(jī)容量8000萬千瓦,，其中火電占比為70％左右,。
國家規(guī)定在北方缺水地區(qū)新建燃煤發(fā)電項(xiàng)目時(shí)必須采用空冷機(jī)組，供水水源禁止采用地下水,，嚴(yán)格控制使用地表水,，充分利用污水再生水及礦坑排水。“十一五”期間,，西北富煤缺水地區(qū)電源基地建設(shè)步伐加快,，預(yù)計(jì)到“十一•五”末該區(qū)域?qū)⑿略?000萬kW火電裝機(jī)，這將直接刺激電站空冷設(shè)備的需求,。 隨著國家對電力供應(yīng)日益增漲的需求與環(huán)境條件制約的要求,，一方面在我國煤炭資源豐富的西北地區(qū)將建設(shè)一大批大型坑口電站,，以緩和電力供應(yīng)緊張壓力和促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求，另一方面這些地區(qū)都是干旱缺水地區(qū),，為節(jié)約珍貴的水資源,，實(shí)現(xiàn)真正意義上的綠色GDP增長，對于需要大量冷卻水源的燃煤發(fā)電廠,，勢必要改變其傳統(tǒng)的汽輪機(jī)排汽冷卻方式,。直接空冷技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，使得這一需求變?yōu)榭赡?，也?a class="innerlink" href="http://forexkbc.com/tags/變頻器" title="變頻器" target="_blank">變頻器在燃煤發(fā)電廠空冷機(jī)組的推廣應(yīng)用提供廣闊的前景,。作為致力于“節(jié)能減排，可持續(xù)發(fā)展”的變頻器專業(yè)制造商,，普傳科技開發(fā)的專用變頻器成功應(yīng)用電廠空冷島項(xiàng)目,，具有很好示范作用。
2 直接空冷工藝要求簡介
凝汽設(shè)備在電站熱力系統(tǒng)中的主要功能是保證汽輪機(jī)排汽不斷凝結(jié)成水,。凝汽器與真空抽氣裝置一起工作,，以維持汽輪機(jī)排汽缸和凝汽器內(nèi)的真空，并把凝結(jié)水回收,，作為鍋爐的補(bǔ)給水。按蒸汽的不同冷卻方式分類,，電站凝汽器可以分為水冷式凝汽器和空冷式凝汽器,。目前，國內(nèi)外空冷電站分為兩大類,，一是間接空氣冷卻系統(tǒng),，二是直接空氣冷卻系統(tǒng)。所謂直接空冷是指將汽輪機(jī)的排汽氣直接用空氣來冷凝,，可減少常規(guī)二次換熱所需要的中間冷卻介質(zhì),換熱溫差大,效果好,，故直接空冷系統(tǒng)可避免濕式冷卻系統(tǒng)的蒸發(fā)、風(fēng)吹和排污損失的水量,，因而直接空冷系統(tǒng)以其技術(shù)成熟,、調(diào)節(jié)方便、節(jié)水效果明顯在干旱地區(qū)得到較快的推廣,。

直接空冷系統(tǒng)是指汽輪機(jī)排汽在空冷凝汽器的翅片管束中被空氣冷卻而凝結(jié)成水,，排汽與空氣之間的熱交換是在表面式空冷凝汽器內(nèi)完成的。 空冷系統(tǒng)建筑規(guī)模龐大,，一般稱為空冷島,。包括凝結(jié)水系統(tǒng)（凝結(jié)水箱）、真空疏水系統(tǒng)（包括疏水泵）,、排氣/抽氣系統(tǒng)（水環(huán)泵單元）,、空冷凝汽器（ACC）等四套系統(tǒng),。通過DCS集散控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對這四套系統(tǒng)的自動檢測,、自動調(diào)節(jié),、順序控制、自動保護(hù)等自動控制功能,。


直接空冷系統(tǒng)的優(yōu)勢
（1） 采用直接空冷系統(tǒng),，可以大量節(jié)約電廠用水：直接空冷系統(tǒng)最大優(yōu)勢是可以大量節(jié)水，從而可使電廠選址不受水源限制,。在水冷凝汽器發(fā)電機(jī)組中,，耗水量的90 %以上是在冷卻塔中蒸發(fā)掉的。直接空冷凝汽器采用空氣冷卻管束內(nèi)的飽和蒸汽,，省去了作為中間冷卻介質(zhì)的循環(huán)水,。因此，采用直接空冷凝汽器系統(tǒng)的機(jī)組比水冷凝汽器發(fā)電機(jī)組節(jié)水約90 %,。對于一臺600 MW空冷電站,，整個電站節(jié)水量在2000 t/h以上。
（2）通過優(yōu)化設(shè)計(jì),，減少了系統(tǒng)占地面積：在水冷凝汽器系統(tǒng)中,，循環(huán)冷卻水塔和循環(huán)水泵房要單獨(dú)占用一定的建設(shè)用地。采用直接空冷凝汽器的空冷系統(tǒng)可通過優(yōu)化設(shè)計(jì),，將上述用地全部省掉,。
（3） 由于蒸汽與空氣通過翅片管束直接進(jìn)行熱交換，省去了中間介質(zhì)和二次換熱,，綜合換熱效率提高,，運(yùn)行更經(jīng)濟(jì)。
（4） 直接空冷電站具有較高的社會效益和與水冷凝汽器機(jī)組可比的經(jīng)濟(jì)性：隨著水源的日益緊張和水價(jià)的不斷提高以及環(huán)保要求的日趨嚴(yán)格,，使用直接空冷凝汽器也就成為缺水富煤地區(qū)興建電廠的首選,。尤其是節(jié)水所產(chǎn)生的社會效益更是難以估量。
（5） 運(yùn)行方式方便可靠：火電廠直接空冷凝汽器系統(tǒng)均分為幾個空冷單元且均裝有隔離閥,，所以設(shè)備出現(xiàn)問題時(shí)關(guān)閉隔離閥可以安全地將故障設(shè)備與運(yùn)行系統(tǒng)隔離,；又因?yàn)槊總€單元分成若干組管束，每個單元配1臺冷卻風(fēng)機(jī),，風(fēng)機(jī)可以采用三速風(fēng)機(jī)或者變頻風(fēng)機(jī),，所以運(yùn)行時(shí)可以通過降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速或停運(yùn)風(fēng)機(jī)等方法，調(diào)節(jié)某一單元和某一組管束的負(fù)荷,，控制其凝結(jié)水的過冷度和汽輪機(jī)背壓,。
3 項(xiàng)目概況
本項(xiàng)目是作為國內(nèi)電站空冷設(shè)備制造的龍頭企業(yè)為內(nèi)蒙古自治區(qū)某地區(qū)2＊300MW火電機(jī)組工程直接空冷機(jī)組的系統(tǒng)項(xiàng)目。每臺機(jī)組布置方式為5×6的風(fēng)機(jī)30臺（軸流風(fēng)機(jī)電機(jī)功率132kW），每列4臺順流風(fēng)機(jī),，1臺逆流風(fēng)機(jī),，均采用變頻控制。每臺風(fēng)機(jī)配置一套變頻調(diào)速裝置,，共配60臺變頻調(diào)速裝置,。項(xiàng)目建成之后，對于緩解華北電網(wǎng)負(fù)荷緊張狀況,，保證京津冀地區(qū)工業(yè)生產(chǎn)需求,，保障2008年北京奧運(yùn)順利進(jìn)行有著積極的意義。
4 空冷風(fēng)機(jī)變頻控制系統(tǒng)的要求
4.1 空冷風(fēng)機(jī)技術(shù)規(guī)范：
空冷風(fēng)機(jī)將用于A型冷卻系統(tǒng)的強(qiáng)制通風(fēng),。風(fēng)機(jī)位于風(fēng)機(jī)橋架和驅(qū)動裝置下面,，一個水平平面內(nèi)布置，形成了龐大的軸流冷卻風(fēng)機(jī)群,。,。風(fēng)機(jī)將在潮濕也許會產(chǎn)生腐蝕的環(huán)境條件下戶外運(yùn)行，能夠以最大速度連續(xù)或間斷的運(yùn)行,，或者在反方向以50％額定速度連續(xù)或間斷的運(yùn)行,。 基于空冷機(jī)組冷凝系統(tǒng)工藝運(yùn)行要求。風(fēng)機(jī)電機(jī)均為變頻控制,，電廠設(shè)有空冷器變頻間,，龐大的變頻控制柜（以下稱變頻控制裝置）矩陣布置在空冷器變頻間。變頻控制柜通過硬接線和通訊與主DCS或空冷系統(tǒng)DCS相連接,，DCS能根據(jù)不同的蒸汽負(fù)荷和環(huán)境溫度控制風(fēng)機(jī)啟停及轉(zhuǎn)速,，使汽輪機(jī)的排汽壓力保持恒定。
4.2 對變頻器的具體要求
基本要求主要有以下幾方面：一是電壓和過載要求,，二是諧波的要求,，三是聯(lián)網(wǎng)控制,。
1）變頻器單機(jī)均符合電網(wǎng)諧波標(biāo)準(zhǔn)IEEE519-1992要求,，變頻器為工程型變頻器，同時(shí)含有V/F,、無傳感器矢量,、磁通矢量三種控制算法，變頻器中應(yīng)包含專用于風(fēng)機(jī)泵類的參數(shù),，具有可調(diào)風(fēng)機(jī)泵類曲線,。
2）由于軸流風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動慣量大，變頻器必須滿足軸流風(fēng)機(jī)的重載啟動與運(yùn)行要求,，過載力矩要求高于一般風(fēng)機(jī)的應(yīng)用水平,；變頻器能夠?qū)崿F(xiàn)低速滿轉(zhuǎn)矩和最大200%的起動轉(zhuǎn)矩；考慮到設(shè)備可能出現(xiàn)的過負(fù)荷情況，要求變頻器具備150% 1分鐘的過載能力,。變頻器要有在110%額定轉(zhuǎn)速下的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)能力,，各項(xiàng)溫升滿足要求。
3） 較寬的頻率輸出范圍,，以滿足軸流風(fēng)機(jī)在0～120%電機(jī)額定速度運(yùn)行范圍的要求,；
（3）較寬的電壓波動范圍，滿足在電網(wǎng)電壓跌落到電機(jī)額定電壓80%左右時(shí),，仍然能使軸流風(fēng)機(jī)正常啟動的要求,；并且在電源電壓瞬時(shí)掉電以及在跌落50%～60%額定電壓水平時(shí)還能維持輸出，保持連續(xù)運(yùn)行,；變頻器對電網(wǎng)電壓波動應(yīng)有極強(qiáng)的適應(yīng)能力,，±15%電壓波動范圍內(nèi)能滿載輸出。變頻器具有浪涌吸收保護(hù)電路,。
（4）諧波與電磁干擾（EMC）要求：變頻器要盡可能地降低其諧波電流成分,，使其輸出電流盡可能接近正弦波形，以降低因大量集中使用變頻器而產(chǎn)生的對電網(wǎng)諧波干擾和對電氣設(shè)備的危害,。變頻器輸出諧波電流失真小于3%,。變頻裝置輸出波形不會引起電機(jī)的諧振，轉(zhuǎn)矩脈動小于0.1%,。
（5）接口豐富：變頻器要有足夠輸入,、輸出端口，并可根據(jù)需要擴(kuò)展,，以滿足各種控制命令,，信號傳送要求;并可根據(jù)DCS要求，采用通訊方式控制,；
（6）控制方式多樣：變頻器要盡可能滿足風(fēng)機(jī)類變轉(zhuǎn)矩負(fù)載應(yīng)用的要求,，其控制方式要考慮V/F平方曲線特性；在快速重啟時(shí),，要能實(shí)現(xiàn)飛車啟動,，縮短啟動時(shí)間；采用磁通優(yōu)化控制,，以實(shí)現(xiàn)負(fù)載較輕時(shí),，自動調(diào)節(jié)勵磁電流，降低功耗,，提高效率,；
（7）保護(hù)功能齊全：變頻器對自身要具備有過熱保護(hù)，功率器件保護(hù),，輸入輸出缺相,，直流母線過壓等自我保護(hù)措施;而對于電機(jī)，變頻器要能提供電動機(jī)所需的過載、過流,、接地,、過壓、欠壓,、過熱,、缺相等保護(hù)，并可與電機(jī)PTC熱敏元件相連,，實(shí)現(xiàn)連鎖保護(hù);變頻器要有遠(yuǎn)程操作面板,，同時(shí)要求安裝在變頻控制柜柜門上，可以實(shí)現(xiàn)對風(fēng)機(jī)就地變頻器控制的,，并顯示運(yùn)行狀態(tài)和各種多個監(jiān)視數(shù)據(jù),，要有中英文顯示；
（8）變頻器要能根據(jù)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)自動地調(diào)整開關(guān)頻率,，動態(tài)地適應(yīng)電機(jī)噪音和溫升變化要求,。變頻器具備主動排風(fēng)能力，且變頻器可以運(yùn)行在-15?C～50?C之間不降容,。
本項(xiàng)目特殊要求：
1）變頻器應(yīng)采取高可靠性設(shè)計(jì)為免維護(hù)產(chǎn)品,，風(fēng)機(jī)壽命應(yīng)達(dá)20000小時(shí)，主電容器壽命應(yīng)為50000小時(shí),。變頻器平均無故障時(shí)間MTBF為60000小時(shí),。
2）變頻器的轉(zhuǎn)矩控制精度±1%。轉(zhuǎn)矩控制的最大帶寬不低于2500rad/s,。
3）考慮到動力電源的穩(wěn)定性,，變頻器在一次電源失去后，動力回路可以維持15ms滿載運(yùn)行,，邏輯控制回路典型可以維持2秒不跳閘,，在動力電源恢復(fù)后，設(shè)備自動重啟,，保證正常生產(chǎn),。變頻器應(yīng)具備此功能，并可以實(shí)現(xiàn)自動重啟功能,。
4）在廠用電切換或短時(shí)失電,，主電源恢復(fù)后,，變頻器在0.1秒-200秒（可設(shè)定）內(nèi)達(dá)到一定轉(zhuǎn)速（可設(shè)定）,，而不需要手動復(fù)位或調(diào)整。
5）無論變頻器在手動或自動控制時(shí),，在主電源,、控制電源短時(shí)失電后，變頻器仍保持失電前控制方式及狀態(tài)，而不需要手動復(fù)位或調(diào)整,。
6）變頻器具有欠壓保護(hù),，電壓值小于70%額定電壓時(shí)，變頻器動作時(shí)間可設(shè)定（0秒-60秒）,，動作方式至少有四種以上方式可供選擇,。并且在電壓值低至額定電壓的65%時(shí)變頻器仍然可以降容運(yùn)行。
5 變頻控制裝置產(chǎn)品介紹
電廠工程2×300MW空冷機(jī)組的空冷系統(tǒng)軸流風(fēng)機(jī)變頻驅(qū)動裝置,，共計(jì)采用60臺（套）普傳科技PI7000系列變頻器及其相應(yīng)附件,。
PI7000F系列變頻器是普傳科技基于DSP實(shí)現(xiàn)高性能控制技術(shù)平臺推出的適用于各類風(fēng)機(jī)水泵負(fù)載變轉(zhuǎn)矩應(yīng)用的變頻器。該產(chǎn)品通過國家權(quán)威機(jī)構(gòu)（國家電控配電設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心和中國汽車技術(shù)中心檢驗(yàn),，符合GB12668國家標(biāo)準(zhǔn)特別是電磁兼容性的強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn),，并通過省級科技成果鑒定，2006年列為國家火炬計(jì)劃重點(diǎn)新產(chǎn)品,。功率范圍0.75kW到630kW,，廣泛地應(yīng)用于各類工業(yè)，商業(yè)建筑的供水,、通風(fēng),、暖通空調(diào)、水泥,、供暖,、市政、電廠等場合,。
PI7000F系列變頻器作為專用變轉(zhuǎn)矩應(yīng)用變頻器,，有著較高的技術(shù)性能指標(biāo)，如寬廣電壓范圍380V-15%～480V+10%, 50Hz-5%～60+5%,，瞬態(tài)過轉(zhuǎn)矩達(dá)到130％的電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩（達(dá)60s）,，最大瞬態(tài)電流達(dá)到120％的電機(jī)額定電流60s（典型值）；最大頻率輸出范圍大2000Hz,,，完全滿足各類變轉(zhuǎn)矩應(yīng)用性能要求,。
PI7000F系列變頻器有著非常豐富的風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載專用應(yīng)用功能，如磁通優(yōu)化節(jié)能模式,，2點(diǎn)或5點(diǎn)V/F曲線,，拋物線V/F曲線，帶有速度檢測的自動捕捉旋轉(zhuǎn)負(fù)載飛車啟動,，內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器,，具有預(yù)置PID給定，多段預(yù)置速度,，根據(jù)不同的轉(zhuǎn)速電流限幅自適應(yīng),，自動隨機(jī)調(diào)整開關(guān)頻率,可以有效地抑制電磁噪聲和諧振,，根據(jù)不同速度電流限幅自適應(yīng)，流體負(fù)載有無檢測,，零流量檢測,，流量限幅，休眠喚醒功能等,。
PI7000F系列變頻器標(biāo)準(zhǔn)配置可編程邏輯輸入和模擬輸入,，兩個可編程繼電器輸出，一個可編程模擬輸入,，更可通過擴(kuò)展卡增加更多的邏輯和模擬輸入輸出端子,，以便靈活地進(jìn)行多地控制和監(jiān)控；其標(biāo)準(zhǔn)配置支持CAN協(xié)議,。內(nèi)置EMC濾波器,，還可安裝附加射頻干擾濾波器，可有效抑制電子干擾,，使其不影響周圍的電氣設(shè)備,。內(nèi)置直流電抗器，可以有效削弱變頻器產(chǎn)生的諧波電流至標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍之內(nèi),，從而不會對供電電網(wǎng)和設(shè)備產(chǎn)生不利影響,。

6 結(jié)束語
空冷島設(shè)備對于保證火電機(jī)組的穩(wěn)定安全運(yùn)行起到重要作用，合理選擇變頻器及其配套系統(tǒng),，對于提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性,，保護(hù)電機(jī)，降低諧波,，有著積極的意義,，采用變頻控制空冷機(jī)組軸流風(fēng)機(jī)，也將以調(diào)節(jié)方便,，安全及時(shí)等特點(diǎn)為空冷機(jī)組提供良好的運(yùn)營保障,。根據(jù)規(guī)劃，在新增5600萬千瓦火電機(jī)組中有60％左右將在缺水的西部和華北地區(qū),，預(yù)計(jì)每年全部新增火電機(jī)組中將有50％左右將使用空冷器,，即將有2800萬千瓦新增火電機(jī)組使用空冷器，對應(yīng)未來3年年均市場規(guī)模將高達(dá)80－100億元,，變頻器應(yīng)用前景廣闊,。