熱電廠吸風(fēng)機高壓變頻調(diào)速節(jié)能改造研究

【摘要】目前儀化熱電廠鍋爐一次風(fēng)機、二次風(fēng)機、引風(fēng)機相匹配的高壓電機主要應(yīng)用高壓真空斷路器來實現(xiàn)運行，考慮到風(fēng)量、風(fēng)壓均需要不同的設(shè)計裕量，且維持在26%-34%之間，當鍋爐負荷出現(xiàn)變化時，易對風(fēng)機風(fēng)量形成干擾，故僅依據(jù)調(diào)節(jié)風(fēng)門擋板來對風(fēng)量進行調(diào)整易造成截流大量損失。為了提高風(fēng)機實際運行效率，降低擋板截流損失率，必須要不斷改造風(fēng)機電機節(jié)能技術(shù)?，F(xiàn)熱電廠多采用高壓電機，調(diào)速往往利用高壓變頻器來實現(xiàn)，可控制風(fēng)機風(fēng)量，實現(xiàn)線性調(diào)節(jié)，提高鍋爐負荷調(diào)整準確性，減少了對高壓電機的啟動沖擊與設(shè)備維修費用。

【關(guān)鍵詞】熱電廠；吸風(fēng)機；高壓變頻器；調(diào)速；節(jié)能；改造

在現(xiàn)階段，低碳節(jié)能觀念不斷深入人心，政府逐漸重視高耗能企業(yè)管理，嚴格規(guī)范了企業(yè)高耗能設(shè)備系統(tǒng)技術(shù)的改造，以期最大限度地降低能耗。目前，在節(jié)能低碳背景下，儀化熱電廠企業(yè)必須要重視設(shè)備技術(shù)改造，尤其是鍋爐風(fēng)機，由于其耗電量大，且引風(fēng)機、一次風(fēng)機、二次風(fēng)機風(fēng)量負荷變動大，故要積極調(diào)節(jié)風(fēng)機擋板，實現(xiàn)風(fēng)量控制。因此，必須要完善風(fēng)機擋板截流調(diào)節(jié)方法，降低風(fēng)機擋板截流損失量，減少高壓電機耗電量。

1、儀化熱電廠吸風(fēng)機高壓變頻調(diào)速節(jié)能改造整體調(diào)速方案

1.1高壓變頻器調(diào)速 高壓變頻器主要采用了現(xiàn)代通信技術(shù)、計算機控制技術(shù)、電力電子技術(shù)，并綜合了電機拖動、高壓電氣等領(lǐng)域的技術(shù)，具有多方面的優(yōu)勢。具體而言，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）變頻器利用液晶顯示數(shù)字界面，可對觸摸式面板進行調(diào)整，提示電機轉(zhuǎn)速、電流、電壓、頻率等指標變化狀況，進而觀察電機實時狀態(tài)；（2）高壓變頻器具有高頻率分辨率與調(diào)速精度，以生產(chǎn)工藝工況要求為切入點，可達實際需求；（3）高壓變頻器主要采用國際通用外部接口，可連接工控機、可編程控制器等儀表，并結(jié)合原設(shè)備控制回路，形成閉環(huán)系統(tǒng)。譬如原DCS系統(tǒng)可達聯(lián)鎖控制、數(shù)據(jù)交換目的；（4）高壓變頻器異地、就地操作功能顯著，在互聯(lián)網(wǎng)作用下，可達遠程監(jiān)控目的；（5）工業(yè)電氣保護功能、電力電子保護功能顯著，在變頻器突遇故障時可確保其安全運行；（6）具有軟制動、軟啟動功能，一般啟動時電流較電機額定電流低，具有連續(xù)調(diào)節(jié)性；（7）配件損耗低，對設(shè)備使用壽命具有延長作用，勞動生產(chǎn)效率高。

1.2串級調(diào)速 串級調(diào)速可對轉(zhuǎn)差功率進行回收，調(diào)速效率高，但也存在較大缺陷。具體來講，主要體現(xiàn)在六個方面：（1）串級不適用鼠籠型異步電機；（2）無軟起動功能，啟動過程復(fù)雜，電流大，調(diào)速范圍存在局限性；（3）調(diào)速響應(yīng)較慢，閉環(huán)控制難以實現(xiàn)；（4）功率因數(shù)低、效率差，與轉(zhuǎn)速無直接關(guān)聯(lián)性；（5）與DCS、PLC等系統(tǒng)的配合度低，對整體自動化程度的提高不具影響意義；（6）諧波污染較大，易干擾電網(wǎng)運行。

1.3液力偶合器調(diào)速 液力偶合器調(diào)速作為一種低效調(diào)速方式，調(diào)速范圍具有一定的局限性，一般高速丟轉(zhuǎn)占8%左右，轉(zhuǎn)差損耗相對較大，與額定功率相比較，僅占14%左右。同時，其效率與速度呈正相關(guān)，低速線性度差、精度低、響應(yīng)慢、裝置大，改造難度較大。另外，軟啟動難以實現(xiàn)。當出現(xiàn)偶合器故障時，運行切換難度大，維護費用高，與裝置整體自動化水平要求不符。由此可見，在現(xiàn)階段，儀化熱電廠應(yīng)多以高壓變頻調(diào)速為主。

2、儀化熱電廠吸風(fēng)機高壓變頻器系統(tǒng)設(shè)計方案

針對熱電廠鍋爐吸風(fēng)機而言，在變頻調(diào)速節(jié)能改造過程中，可應(yīng)用一拖一手動旁路設(shè)計方案。具體來講，主要是指采用一臺設(shè)備，并匹配一臺容量為110%的變頻器，基于綜合利用工頻旁路系統(tǒng)的前提下，若變頻器出現(xiàn)故障，可對設(shè)備進行切換，促使電網(wǎng)正常運行（詳見圖1）。就高壓變頻裝置來講，應(yīng)用一拖一手動旁路設(shè)計方案，主要由高壓隔離開關(guān)（包括QS3、QS2、QS1）、電動機（M）、高壓開關(guān)（QF）組成。QS2與QS3間具有一定的機械互鎖邏輯，無法同步閉合。當運行變頻時，必須要斷開QS3，閉合QS1、QS2；當運行工頻時，要同時斷開QS1、QS2，閉合QS3。

3、儀化熱電廠吸風(fēng)機高壓變頻調(diào)速技術(shù)改造

3.1高壓變頻器基本設(shè)計參數(shù) 本文主要以儀化熱電廠1#爐甲吸風(fēng)機為調(diào)速改造設(shè)備對象，其基本設(shè)計參數(shù)如下：（1）型號：JOW；（2）電壓：6kV；（3）功率：260kW；（4）接法：Y；（5）定子電流：32A；（6）絕緣等級：B；（7）轉(zhuǎn)速：742r/min。隨著高壓變頻器技術(shù)的不斷發(fā)展，其較進口高壓變頻器而言，價格相對低廉。在高壓變頻調(diào)速改造過程中，本文堅持設(shè)備性價比最優(yōu)原則，采用國產(chǎn)高壓變頻器。

3.2高壓變頻器系統(tǒng)主回路設(shè)計 高壓變頻器主要組成部分包括四個方面：一是切換柜，二是移相變壓器，三是功率單元柜，四是控制柜。在配電側(cè)，切換柜提供了移相變壓器柜、配電系統(tǒng)隔離開關(guān)及工頻變頻轉(zhuǎn)換功能，輸入6kV電源，在QS1刀閘作用下，轉(zhuǎn)移6kV三相高壓配電，促使其在移相變壓器柜上。功率單元柜三相變頻輸出為切換柜的另一路輸入，基于QS2刀閘作用下輸出并接電機。此外，6kV三相高壓配電可與電機線相連接，QS2、QS3刀閘可達互鎖目的。控制柜經(jīng)由切換柜裝獲取實際電流信息、輸入電壓。移相變壓器柜內(nèi)存在移相變壓器，而移相變壓器主要應(yīng)用干式結(jié)構(gòu)與移相延邊三角形接法，以三相高壓電為輸入對象，以三相低壓信號為輸出對象，對變壓器各相溫度進行調(diào)節(jié)，故障跳閘與溫度過熱告警功能顯著。功率單元柜主控放置功率單元，以移相變壓器為輸出對象。而主控柜主控各個功率單元動作，以三相電壓為輸出對象。控制柜利用UPS電源供電，輸入信號包括電流、電壓檢測信號、移相變壓器溫度信號等。

3.3高壓變頻器控制設(shè)計 本文在吸風(fēng)機高壓變頻改造過程中，在1#爐DCS系統(tǒng)中，主要接入轉(zhuǎn)速控制信號、變頻器啟?？刂啤⑥D(zhuǎn)速反饋信號，并在DCS系統(tǒng)中接入報警故障信號，其中聯(lián)動跳閘信號被接入到電源開關(guān)控制回路中。

4、儀化熱電廠吸風(fēng)機高壓變頻調(diào)速節(jié)能改造效益探究

經(jīng)變頻調(diào)速改造后運行效果顯著，基于擋板風(fēng)門全開狀態(tài)下，可實現(xiàn)高精度線性調(diào)節(jié)，與鍋爐工藝調(diào)整要求一致。此外，吸風(fēng)機轉(zhuǎn)速下降150r/min，有助于避免出現(xiàn)軸承、風(fēng)機葉輪磨損現(xiàn)象，對設(shè)備無起動沖擊，使用壽命長，1#爐帶負荷較之前提高419t左右，吸風(fēng)機日耗電量降低2800kWh左右，每年大約節(jié)約34萬元左右。

結(jié)束語

綜上所述，目前熱電廠多采用高壓電機，多經(jīng)高壓變頻器實現(xiàn)調(diào)速，為了減少擋板調(diào)節(jié)誤差，以防出現(xiàn)鍋爐負荷大范圍波動狀況，必須要積極改造高壓變頻技術(shù)，從而增強設(shè)備運行效率，以達節(jié)能降耗目的。

參考文獻

[1]汪書蘋，盛明珺，胡丹.風(fēng)機泵類高壓變頻改造的節(jié)能分析及計算方法[J].電力自動化設(shè)備，2011（03）：117-120.

[2]李樹榮.東二風(fēng)井抽風(fēng)機高壓變頻調(diào)速節(jié)能改造方案[J].工礦自動化，2011（11）：108-110.

[3]楊謖.風(fēng)機高壓變頻改造及節(jié)能效果探討[J].機電信息，2012（21）：65-66.

[4]丁洋.熱電廠鍋爐風(fēng)機高壓變頻節(jié)能技術(shù)改造的研究[D].山東大學(xué)，2012.