高壓變頻器在熱電廠的應用

摘 要：在全國發(fā)電量中，其中電動機的用電量約占60%～70%，全國電力年耗電量中風機、水泵等設(shè)備約占1/3，在國家大力提倡節(jié)能降耗的政策下，在熱電廠鍋爐引送風的燃燒系統(tǒng)中應用高壓變頻器節(jié)能降耗是必然選擇。高壓變頻器在熱電廠的應用，大大提高了鍋爐的穩(wěn)定性，實現(xiàn)了電機的軟啟動，減少了風道的振動與磨損，有利于延長電機的使用壽命，實現(xiàn)了引風機擋板全開，具有良好的節(jié)能效果，提高了整個系統(tǒng)的經(jīng)濟性、可靠性、安全性，具有良好的經(jīng)濟效益價值。

關(guān)鍵詞：高壓變頻器 熱電廠 應用

中圖分類號：TP2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（a）-0101-01

在全國發(fā)電量中，其中電動機的用電量約占60%～70%，全國電力年耗電量中風機、水泵等設(shè)備約占1/3，在國家大力提倡節(jié)能降耗的政策下，在熱電廠鍋爐引送風的燃燒系統(tǒng)中應用高壓變頻器節(jié)能降耗是必然選擇。

某熱電廠設(shè)有兩臺循環(huán)流化床鍋爐（每小時最大蒸發(fā)量為410 t），采用100 MW汽輪發(fā)電機組，主要提供熱電供應，供電標煤耗為360 g/kW·h，總體來說水平較高。每臺鍋爐各掛有兩臺高壓引風機，正常運行功率約為830 kW，通過風門開度調(diào)節(jié)輸出功率，然而大部分電能消耗于風門擋板，使得風門開度維持在40%左右，因此對其進行改造以達到節(jié)能的效果迫在眉睫。

1 鍋爐引風機高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)特點

該系統(tǒng)是專業(yè)人員通過DCS系統(tǒng)顯示器上的模擬操作器進行調(diào)節(jié)，根據(jù)煙氣溫度、鍋爐蒸汽溫度、負壓等參數(shù)，輸出4～20 mA標準信號反饋給變頻器，對應不同的頻率（速度）給定值，變頻器通過參照轉(zhuǎn)速輸出量與DCS速度給定之間的大小關(guān)系調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速，進一步調(diào)節(jié)風量，實現(xiàn)風機轉(zhuǎn)速的自動化控制。

鍋爐引風機變頻系統(tǒng)的特點主要集中在以下幾個方面：可以講變頻調(diào)速運行和直接投工頻運行變成現(xiàn)實，并且增強了閉鎖回路的可靠性。即使在為變頻器提供的交流220 V控制電源突然掉電的時候，因為變頻器的控制電源和主電源沒有相位及同步的要求，變頻器還是可以使用UPS繼續(xù)運行，不會停機；在現(xiàn)場DCS速度給定信號掉線時，變頻器提供報警的同時，可按原轉(zhuǎn)速繼續(xù)運行，維持機組的工況不變；變頻器配置單元旁路功能，在局部故障時，變頻器可將故障單元旁路，降額繼續(xù)運行，可使原電機繼續(xù)運行，減少突然停機造成的損失；不改變原有風機設(shè)備任何基礎(chǔ)，和電廠的DCS系統(tǒng)實現(xiàn)無縫連接。

2 引風機變頻控制方案的確定

基于以上分析，熱電廠對2臺爐的各一臺引風機進行變頻改造。同時，為滿足化工廠連續(xù)供熱供電的要求，該引風機高壓變頻器應具備在線工、變頻互相切換功能，即變頻器故障可以自動切到工頻運行，變頻修復后，可以人工切回變頻運行，保證鍋爐連續(xù)正常運行。

引風機變頻改造后的一次系統(tǒng)圖如圖1所示，QF是廠用變電所732#柜斷路器；QF1、QF2、QF3是與變頻器配合使用實現(xiàn)工頻/變頻互相切換的斷路器，可通過DCS控制變頻器輸出頻率。當選擇自動時，按爐膛負壓設(shè)定值自動調(diào)節(jié)輸出；選擇手動時，輸出值由操作人員手動輸入，輸入值為0～100%，對應于變頻器輸出0～50 Hz。

3 變頻器帶來的節(jié)能效益和其他效益

（1）節(jié)能效果顯著。2a#引風機電機功率由原來830 kW下降至400 kW左右，每年可節(jié)約電費233.8 萬元；變頻改造后，該廠供電標煤耗由360 g/kW·h，下降為359.2 g/kW·h，全年可節(jié)約用煤400 t，節(jié)約燃料成本約24萬元。按照單臺變頻器投資約250萬元，回收全部投資用不到一年時間，節(jié)能效果顯著。

（2）促使設(shè)備安全、穩(wěn)定運行。傳統(tǒng)方式使用液力耦合器必須定期對軸承加以更換，因此需讓設(shè)備停止運行半天左右，會給工廠帶來時間上和經(jīng)濟上的損失。變頻器的使用能夠有效解決這一問題，它可以保證設(shè)備正常運行，且變頻器輸入變壓器溫升、功率單元溫升、輸出電壓和輸出電流等各項參數(shù)穩(wěn)定性能高。變頻器運行安全平穩(wěn)，有利于保障發(fā)電廠鍋爐性能的穩(wěn)定發(fā)揮，保障生產(chǎn)的安全可靠，避免意外事故的發(fā)生。在整個運行過程中，電動機運行平穩(wěn)，溫升正常，引風機的啟動電流很小且?guī)缀鯚o噪音，不會給周圍的工作環(huán)境帶來不良影響。

（3）電動機實現(xiàn)了真正的軟起動和軟停運。變頻器提供給電動機的無諧波干擾的正弦波電流，啟動電流小，小于電機的額定電流；可連續(xù)可調(diào)啟動時間，減少了對電網(wǎng)影響；同時，變頻器設(shè)置共振點跳轉(zhuǎn)頻率，避免了引風機會處于共振點運行的可能性，維護了引風機工作平穩(wěn)性，減少了配件的損耗，降低了電動機的故障次數(shù)，使設(shè)備的使用壽命大大延長，降低了電動機的故障次數(shù)，提高了勞動生產(chǎn)效率。

高壓變頻器在熱電廠的應用，大大提高了鍋爐的穩(wěn)定性，實現(xiàn)了電機的軟啟動，減少了風道的振動與磨損，有利于延長電機的使用壽命，實現(xiàn)了引風機擋板全開，具有良好的節(jié)能效果，提高了整個系統(tǒng)的經(jīng)濟性、可靠性、安全性，具有良好的經(jīng)濟效益價值。

參考文獻

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