试议热电厂电气的节能设计
时间:2013-07-22来源:易品期刊网 点击:
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一、降低变压器的有功损耗变压器的有功功率损耗如式(1):
△Pb=Po+Pk2(1)其中:△Pb 变压器有功损耗(kW);Po? 变压器的空载损耗(kW);Pk? 变压器的有载损耗(kW); 变压器的负载率。
变压器的空载损耗Po主要取决于变压器铁芯的材质及变压器内部结构。由于材料的快速更新和技术的进步,以及变压器厂对变压器结构的不断改进,新开发的高设计序号的节能型变压器比低设计序号的节能刑变压器的空载损耗低,如10kV级的S11系列比S9系列的空载损耗平均下降了30%.年运行成本平均下降11.68%。负载损耗Pk主要取决于变压器绕组的电阻及与变压器负载率的平方成正比。因此,选用阻值较小的铜芯变压器。以及让变压器运行在75%-85%之间的负载率。可以获得较好的节能效果。
二、减少线路上的能量损耗由于线路上存在电阻,有电流流过时,会产生有功功率损耗。其公式如式(2):10-3△Pb=I??2Rⅹ10-3式中:I 线电流(A);R 线路电阻(伲?£
线路上的电流是不能改变的。要减少线路损耗,只有减小线路电阻。线路电阻R=PⅹL/S,即线路电阻与电导P成正比,与线路长度L成正比,与线路截面S成反比,因此减少线路的损耗主要采用以下几个措施:
(1)选用电导率较小的铜作为导体。如选用配电室汇流铜母排。铜芯电力电缆等。
(2)优化电缆布线线路。缩短从配电室至各类辅机设备间的电缆敷设距离。从而减少总体电缆线路长度。
(3)按经济电流密度选择导载流导体截面积。不论是配电到汇流母排,还是电厂的各类重要辅机设备配电电缆,回路传输功率大。如果按照经济电流密度选择导体截面。可以在投资优化的同时,降低线损能耗。
三、提高系统功率因数热电厂系统中的用电设备,绝大部分是鼠笼型异步交流电动机,其在运行时会产生滞后的无功,需要从系统中引人超前的无功相抵消。而超前的无功功率是从系统经高、低压线路传输到用电设备的,因此在传输线路上会产生有功损耗。要提高系统的功率因数,就必须在系统中采用电容补偿,因为电容器产生的是超前的无功,两者可以相互抵消,即Q=QL-QC,因此,无功补偿可以提高功率因数,从而减小无功的需求量。
四、风机、水泵类负载的变频节能技术4.1、热电厂风机、水泵类的设计现状在热电厂使用的风机、水泵中,如锅炉鼓、引风机、二次风机、锅炉给水泵、循环水泵等。大部分是按额定功率运行。风机流量的设计按照我国现行的火电设计规程,设计时以系统最大风量和风压作为参考选择电动机,一般风量裕在5%-10%,风压裕量在10%,再加上电动机型号不能完全匹配。只能往大级功率电机上靠,所以冗余量特别大。其调节方式采用风门、档板、起停电机等方式控制。无法形成闭环控制。也很少考虑省电节能环节。水泵流量的设计同样为最大流量,压力的调控方式只能表现为控制阀门开度的大小、电机的启停等方法。电气控制采用直接或丫一△或自耦降压启动,不能改变电机的转速,没有软启动的功能。对机械冲击大,传动系统寿命短。震动及噪声大。功率因数低。
4.2变频调速的节能意义热电厂的风机水泵类负载多,通常用户根据满负荷工作需用量来选择风机水泵的型号。风机水泵实际运行中,大部分时间并非工作于满负荷状态。采用变颇器直接控制风机、泵类负成是最科学的控制方法,即利用变频器内置PID调节软件,直接调节电动机的转速,使其保待恒定的水压、风压,从而满足系统要求的压力。当电机达到额定转速的80%运行时,理论上其消耗的功率为额定功率的(80%)3,即51.2%,去除机械损耗、电机铜、铁损等影响,节能效率接近40%。同时,也可以实现闭环恒压控侧,节能效率将进一步提高。由于变频器可实现大功率的电动机的软停、软启。避免了启动时的电流冲击。减少电动机故阵率。同时也降低了对电网的容量要求和无功损耗。
4.3 变颇调速的节能分析当风机的转速从n1变为n2时,Q、H、P大致变化关系为:
Q2=Q1(n2/n1) (3)H2=H1(n2/n1)2 (4)P2 =P1(n2/n1)3 (5)式(3)、式(4)、式(5)中:Q 风量;H 风压;P 风机功率。
由式(3)、式(4)、式(5)可知,风机(或水泵)流量与转速的1次方成正比,压力与转速的2次方成正比。而轴功率与转速的3次方成正比。因而,理想情况下的关系如表,所示。
由表1可见,当需求流量Q下降时,调节转速N可以降低电机输出功率Po例如:当流量需求为额定流量Q的50%时。通过变频调速。从理论上讲,仅需达到电机倾定功率的12.5%,即可节约87.5%电机功率所需的能源。因此。热电站的风机、水泵类负载采用变频器进行控制,能达到比较理想的节能效果。
五、照明部分的节能按照热电厂工作场所的不同,选用不同种类的高效光源。可降低电能消耗,节约能派。其具体要求有:一般室内场所照明。如高低压配电室、机炉电控制室、化验室等,优先采用荧光灯或小功率高压钠灯等高效光源〔推荐采用T5细管、U型管节能荧光灯》。以满足《健筑照明设计标准》(GB 50034-2004)对照明功率密度(LPD)的限值要求。
在汽机间及锅炉间等高大空间和室外场所的一般照明、道路照明,应采用金属卤化物灯、高压钠灯等高光强气体放电灯。气体放电灯采用耗能低的镇流器。如选择节能型的电子镇流器等。
六 结语综上所述,热电厂电气部分的节能潜力很大。应在系统节能设计中精心考虑各种可行的技术措施。遵循以节能降耗为核心的设计原到,既要满足系统安全运行要求,又要尽量节省能耗。同时,在选用节能的新设备时,具体了解其原理、性能、效果,从技术、经济上进行比较后。再合理选定节能设备。达到有效节能的目的。
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