高壓變頻器在鍋爐引風(fēng)機(jī)改造中的應(yīng)用

呂冬

摘 要：為了達(dá)到降低電費(fèi)和維護(hù)費(fèi)用、增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的目的，利用高壓變頻器對(duì)鍋爐引風(fēng)機(jī)進(jìn)行了改造。通過(guò)分析引風(fēng)機(jī)高壓變頻器的工作原理和性能特點(diǎn)，對(duì)比改造前、后的運(yùn)行成本，證實(shí)了改造的必要性和經(jīng)濟(jì)性，對(duì)類似的改造項(xiàng)目具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：高壓變頻器；引風(fēng)機(jī)；鍋爐；工作原理

中圖分類號(hào)：TM921.51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.04.092

在某火力發(fā)電廠的工業(yè)生產(chǎn)中，22#鍋爐引風(fēng)機(jī)的投產(chǎn)時(shí)間已達(dá)25年，設(shè)備老舊，電動(dòng)機(jī)和風(fēng)機(jī)的容量較大，是廠用電設(shè)備中耗電量較大的設(shè)備。采用工頻運(yùn)行方式時(shí)，風(fēng)量的調(diào)節(jié)是通過(guò)改變引風(fēng)機(jī)入口擋板的開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，以滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際風(fēng)量的需要。而在擋板調(diào)節(jié)過(guò)程中，有相當(dāng)一部分能量會(huì)損失掉，且調(diào)節(jié)速度慢。在夏季和冬季，22#鍋爐負(fù)荷差異較大，這不僅加劇了設(shè)備的老化，還增加了維護(hù)費(fèi)用。如果采用高壓變頻技術(shù)對(duì)鍋爐系統(tǒng)進(jìn)行改造，將引風(fēng)機(jī)入口擋板改為全開(kāi)，風(fēng)量的調(diào)節(jié)通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)，就可以降低生產(chǎn)和維護(hù)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，從而有利于企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的提升?？梢?jiàn)，對(duì)鍋爐引風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造很有必要。

1 鍋爐引風(fēng)機(jī)的改造方案

針對(duì)22#鍋爐引風(fēng)機(jī)原有運(yùn)行方式的不足，利用高壓變頻技術(shù)對(duì)引風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，以期達(dá)到節(jié)能減排的目的。

1.1 變頻器的選擇

本次需要改造的2臺(tái)鍋爐引風(fēng)機(jī)（1#引風(fēng)機(jī)和2#引風(fēng)機(jī)）電動(dòng)機(jī)的具體參數(shù)為電機(jī)型號(hào)YKK5001-6，額定容量560 kW，額定電壓6 000 V，額定電流68 A，額定轉(zhuǎn)速960 r/min，功率因數(shù)0.85.根據(jù)引風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的類型和負(fù)載特性等參數(shù)，選擇了北京合康億盛科技有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為HIVERT-Y06/077的電動(dòng)機(jī)，其相關(guān)參數(shù)為額定容量800 kVA，額定輸入電壓6 kV（-20%～15%），額定輸出電壓6 kV，額定輸出電流77 A，且采用空間矢量PWM調(diào)制技術(shù)，變頻效率高于98%.

1.2 引風(fēng)機(jī)變頻器的性能

引風(fēng)機(jī)變頻器具有以下性能：①采用單元串聯(lián)脈寬調(diào)制疊波技術(shù)，輸出波形幾近完美的正弦波，技術(shù)成熟、可靠，變頻器外部接線簡(jiǎn)單，只需連接變頻器一次側(cè)電源輸入、輸出接線和二次側(cè)控制電源、控制信號(hào)接線；②功率因數(shù)高，無(wú)需功率因數(shù)補(bǔ)償裝置，可有效減少無(wú)功輸入，降低輸入容量；③功率單元采用模塊化設(shè)計(jì)，方便從機(jī)架上抽出、移動(dòng)和變換，且同型號(hào)單元可以互換，維護(hù)方便；④變頻裝置輸出波形不會(huì)引起電機(jī)的諧振，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小于0.1%，變頻器可設(shè)置3個(gè)共振頻率段并自動(dòng)跳過(guò)共振點(diǎn)；⑤輸出電壓具備AVR（自動(dòng)電壓調(diào)整）穩(wěn)壓功能，防止過(guò)高電壓對(duì)電機(jī)絕緣造成損壞，從而降低電機(jī)損耗；⑥具有飛車(chē)啟動(dòng)功能，實(shí)現(xiàn)電機(jī)在旋轉(zhuǎn)中再啟動(dòng)，滿足工業(yè)生產(chǎn)的連續(xù)性需求；⑦具有遠(yuǎn)程/本地控制切換功能，能實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的遠(yuǎn)距離操作；⑧變頻裝置設(shè)過(guò)電壓保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、欠電壓保護(hù)、缺相保護(hù)、短路保護(hù)、超頻保護(hù)、單相接地保護(hù)、失速保護(hù)、變頻器過(guò)載保護(hù)、電機(jī)過(guò)載保護(hù)、變壓器過(guò)溫保護(hù)、半導(dǎo)體器件過(guò)熱保護(hù)、瞬時(shí)停電保護(hù)等，并能聯(lián)跳輸入側(cè)電源開(kāi)關(guān)。

1.3 主回路的控制與工作原理

引風(fēng)機(jī)高壓變頻系統(tǒng)的一次接線如圖1所示。該系統(tǒng)由工頻

旁路和變頻回路組成，采用“一拖一手動(dòng)旁路”的運(yùn)行控制方案，從而使系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性得到提升。正常運(yùn)行時(shí)，利用高壓變頻器來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)；變頻器故障時(shí)，可以手動(dòng)選擇工頻旁路，將電機(jī)切換到工頻狀態(tài)下，從而保障工業(yè)生產(chǎn)的連續(xù)性。該系統(tǒng)的工作原理為：在變頻方式下，6 kV電源通過(guò)開(kāi)關(guān)QF和刀閘QS1輸入高壓變頻器，經(jīng)高壓變頻器調(diào)節(jié)后通過(guò)QS22輸出控制電動(dòng)機(jī)；在工頻旁路方式下，6 kV電源通過(guò)開(kāi)關(guān)QF和刀閘QS21直接控制電動(dòng)機(jī)。QS1、QS21互為聯(lián)鎖，QS21和QS22為單刀雙擲開(kāi)關(guān)，可以有效保證系統(tǒng)只在一種方式下運(yùn)行，防止誤操作。通常情況下，該系統(tǒng)在變頻方式下運(yùn)行，只有在變頻器出現(xiàn)故障或維修時(shí)，才在工頻方式下運(yùn)行。

1.4 變頻器的操作方式和注意事項(xiàng)

變頻器的操作方式有以下2種：①遠(yuǎn)程DCS操作。將變頻調(diào)速系統(tǒng)接入22#鍋爐DCS系統(tǒng)，通過(guò)組態(tài)畫(huà)面設(shè)定頻率參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制信號(hào)的調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，滿足系統(tǒng)運(yùn)行工藝的需求。②本地操作。利用控制柜上的觸摸屏控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、復(fù)位和參數(shù)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的有效操作。

在使用變頻器的過(guò)程中，需要注意以下3點(diǎn)：①變頻器有工作和備用兩路控制電源，這兩路電源同時(shí)供電。在需要?？仉娫磿r(shí)，要將內(nèi)部不間斷電源和移相變壓器二次側(cè)提供的380 V電源同時(shí)停用。②高壓變頻器屬于高壓設(shè)備，在其停運(yùn)后，要將儲(chǔ)能元件充分放電，同時(shí)做好接地保護(hù)措施。③在測(cè)量6 kV電纜絕緣時(shí)，應(yīng)將變頻器移除，否則，變頻器的功率單元器件會(huì)因過(guò)電壓而燒毀。

2 改造后的經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比

評(píng)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指標(biāo)是改造中的一個(gè)重點(diǎn)。為了測(cè)試引風(fēng)機(jī)變頻改造后的經(jīng)濟(jì)性，22#鍋爐1#引風(fēng)機(jī)采用變頻方式運(yùn)行，2#引風(fēng)機(jī)采用工頻方式運(yùn)行。經(jīng)過(guò)測(cè)試，在滿足鍋爐正常運(yùn)行的情況下，一臺(tái)電動(dòng)機(jī)工頻運(yùn)行消耗的功率為512 kW·h，變頻運(yùn)行消耗的功率為280.58 kW·h，節(jié)能效率為45.2%.按一年運(yùn)行8 500 h、電費(fèi)0.52元/kW·h計(jì)算，2臺(tái)引風(fēng)機(jī)一年可以節(jié)約電量3 934 140 kW·h，年節(jié)約電費(fèi)216.576萬(wàn)元。改造后，引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行費(fèi)用明顯降低。

3 結(jié)論

隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，高壓大功率變頻調(diào)速裝置日趨成熟，高壓變頻技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。在鍋爐引風(fēng)機(jī)改造中，采用高壓變頻技術(shù)既滿足了生產(chǎn)工藝要求，又提高了鍋爐系統(tǒng)的穩(wěn)定性和信息化程度，節(jié)約了大量電能，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益較好。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：劉曉芳〕