高壓變頻器在鍋爐引風(fēng)機(jī)改造中的運(yùn)用

劉霞

摘 要：通過分析鍋爐引風(fēng)機(jī)改造中應(yīng)用高壓變頻器的必要性，闡述了高壓變頻器的工作原理和它在鍋爐引風(fēng)機(jī)改造中的應(yīng)用，并提出了高壓變頻器改造中的一些注意事項(xiàng)，以期為日后的相關(guān)工作提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：高壓變頻器；鍋爐；引風(fēng)機(jī)；節(jié)能減排

中圖分類號(hào)：TM921.51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.19.150

1 應(yīng)用高壓變頻器的必要性

交流電動(dòng)機(jī)是鍋爐引風(fēng)機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)，為了達(dá)到最大運(yùn)行工況的要求，在選擇電動(dòng)機(jī)容量時(shí)，應(yīng)以最大需求為主。當(dāng)引風(fēng)機(jī)定速運(yùn)行時(shí)，為了滿足工況變化的需求，需要依靠引風(fēng)機(jī)的入口擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量。但是，這樣的操作會(huì)損失大量的節(jié)流，增加風(fēng)阻和管道振動(dòng)增加，產(chǎn)生噪聲，降低供風(fēng)質(zhì)量，加速設(shè)備老化，并且會(huì)在調(diào)節(jié)風(fēng)量的過程中損失大量的電能，提高鍋爐的使用成本。因此，為了響應(yīng)國家節(jié)能減排政策的號(hào)召，提高鍋爐的工作效率，提升企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，需要結(jié)合鍋爐引風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)引入高壓變頻器，改造鍋爐引風(fēng)機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。

2 高壓變頻器

2.1 工作原理

高壓變頻器是串聯(lián)疊加性的變頻器。它是采用功率單元串聯(lián)多電平技術(shù)，將固定頻率、固定電壓的公用電源轉(zhuǎn)換為可變頻率、可變電壓的電源，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)交流異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速控制。

電壓/頻率控制原理為：

交流電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：

E=4.44 Nfφ. （1）

式（1）中：N為繞組有效匝數(shù)，可忽略電子繞組的阻抗。

定子電壓為：

U≈E=4.44 Nfφ. （2）

當(dāng)電機(jī)供電頻率降低時(shí)，如果保持電機(jī)的端電壓不變，則電機(jī)中的φ將增大，φ增大將導(dǎo)致電機(jī)鐵芯飽和，使電機(jī)中有很大的勵(lì)磁電流流過，增加銅耗和鐵耗；相反，當(dāng)供電頻率增加，電機(jī)出現(xiàn)欠勵(lì)磁時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩下降。因此，在改變電機(jī)頻率時(shí)，應(yīng)保持電機(jī)的主磁通φ近似不變，控制電機(jī)的電壓或電動(dòng)勢(shì)，即變壓變頻控制——變頻器將固定頻率、固定電壓的公用電源轉(zhuǎn)換為可變頻率、可變電壓的電源，從而改變電機(jī)速度。如果采用變頻調(diào)速時(shí)，可以按照需要升降電機(jī)轉(zhuǎn)速，改變?cè)O(shè)備的性能曲線，其節(jié)能效果顯著。變頻器主要是由控制柜、功率柜和變壓器柜構(gòu)成的。三相高壓電由高壓開關(guān)柜進(jìn)入，經(jīng)由輸入降壓和移相給功率單元柜中的功率單元實(shí)現(xiàn)供電。其中，功率單元有3組，每一組為一相，并且每相功率單元都采用首尾相串的輸出方式。當(dāng)需要檢測(cè)功率柜中的每一功率單元、逆變控制和整流時(shí)，主要是主控制柜內(nèi)的控制單元利用光纖實(shí)現(xiàn)的。這樣做，能夠結(jié)合實(shí)際需求在操作界面制訂頻率，再由控制單元向功率單元傳送控制信息，并作出相應(yīng)的控制操作。

2.2 變頻改造方案

在選擇高壓變頻器時(shí)，主要結(jié)合需改造的鍋爐引風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)參數(shù)，包括引風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)額定功率、額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速和功率因素等。例如，某電廠需改造的引風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的額定功率、電壓、電流和轉(zhuǎn)速分別為1 120 kW、6 kV、133.2 A、990 r/min，其功率因素為0.86，那么，所選擇的高壓變頻器可以選為HARSVERT-A06/135型，其性能指標(biāo)基本滿足原引風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)參數(shù)要求。

為了確保高壓變頻系統(tǒng)的可靠性，并考慮到經(jīng)濟(jì)性等因素，系統(tǒng)主回路控制的控制方案可采取一拖一手動(dòng)的方式。正常情況下，引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行主要是利用變頻器實(shí)現(xiàn)的，在DCS操作臺(tái)上控制引風(fēng)機(jī)的啟停，以閉環(huán)的方式運(yùn)行。在變頻系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，為了盡可能縮短變頻器出現(xiàn)不能恢復(fù)故障時(shí)單風(fēng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)間，可以將旁路回路加裝在變頻器中，這樣就能實(shí)現(xiàn)工頻和變頻2種運(yùn)行方式。當(dāng)變頻器發(fā)生故障時(shí)，引風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)可以采取手動(dòng)的方式切換工頻狀態(tài)，以滿足生產(chǎn)的要求。

控制系統(tǒng)是由電動(dòng)機(jī)、高壓開關(guān)和3個(gè)高壓隔離開關(guān)構(gòu)成的。其運(yùn)行方式是：電源經(jīng)過1個(gè)高壓隔離開關(guān)QS1到高壓變頻器中，在調(diào)節(jié)高壓變頻器裝置后，經(jīng)過另一個(gè)高壓隔離開關(guān)QS2向電動(dòng)機(jī)輸出控制，同時(shí)，電源也可以直接經(jīng)過高壓隔離開關(guān)QS3控制電動(dòng)機(jī)。因?yàn)镼S2和QS3是機(jī)械互鎖邏輯關(guān)系，所以，它們不可以同時(shí)閉合。在主回路控制系統(tǒng)正常工作時(shí)，應(yīng)該斷開QS3，閉合QS1和QS2.當(dāng)變頻器發(fā)生故障時(shí)，則以工頻方式運(yùn)行。此時(shí)，應(yīng)該閉合QS3，斷開QS1和QS2，具體構(gòu)成如圖1所示。

為了保證高壓變頻器能夠長期穩(wěn)定運(yùn)行，其環(huán)境溫度應(yīng)該保持在0～40 ℃的范圍內(nèi)，并且不能超過5 ℃/h的溫度變化。如果鍋爐處于溫度高、灰塵多的環(huán)境中，那么，可以利用空-水冷密閉冷卻方案作為散熱方案。

3 運(yùn)用高壓變頻器的注意事項(xiàng)

在鍋爐引風(fēng)機(jī)改造中，運(yùn)用高壓變頻器需要注意以下幾點(diǎn)：①保證變頻器室內(nèi)的通風(fēng)情況，加強(qiáng)對(duì)變頻器室溫度和濕度的控制，落實(shí)變頻室的封堵工作，避免外來灰塵進(jìn)入變頻室。②按照鍋爐計(jì)劃檢修周期定期清掃和檢查內(nèi)部元件，包括冷卻風(fēng)機(jī)、瓷件和控制板等。③在變頻器運(yùn)行的過程中，要注重對(duì)變壓器和功率單元的溫度監(jiān)控，定期清理變頻器的進(jìn)風(fēng)濾網(wǎng)，避免內(nèi)部元件溫度過高。④在變頻器運(yùn)行過程中，如果發(fā)生故障需要切換工頻方式時(shí)，它需要在鍋爐停運(yùn)檢修的情況下重新投運(yùn)，這勢(shì)必會(huì)影響其投運(yùn)率。因此，企業(yè)應(yīng)該結(jié)合自身實(shí)際情況增設(shè)飛車啟動(dòng)功能，以保證設(shè)備的投運(yùn)率，避免對(duì)實(shí)際生產(chǎn)造成影響。

4 結(jié)束語

總而言之，運(yùn)用高壓變頻器不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)鍋爐引風(fēng)機(jī)的改造，延長了設(shè)備的使用壽命，降低了設(shè)備故障，還為其操作帶來了不少便利，同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排的目的，提高了企業(yè)的效益。

參考文獻(xiàn)

[1]陳文剛.高壓變頻器在鍋爐引風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用[J].山東電力高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2011（02）：28-31.

The Application of High Voltage Inverter in the Transformation of Boiler Air Blower

Liu Xia

Abstract： This paper analyzes the necessity of application of high voltage inverter in the retrofit of boiler air guide fan， expounds the working principle and application of the high voltage inverter， and puts forward some points of attention in the reform of the high voltage inverter， in order to provide reference for the future work.

Key words： high voltage inverter； boiler； air blower； energy saving and emission reduction

〔編輯：白潔〕

文章編號(hào)：2095-6835（2015）19-0151-02