陸海鵬 陳繼和（中藍(lán)石化大慶有限公司熱電廠）

高壓變頻節(jié)能裝置在熱電廠引風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用

陸海鵬 陳繼和（中藍(lán)石化大慶有限公司熱電廠）

鍋爐引風(fēng)機(jī)是熱電廠的主要耗能設(shè)備。中藍(lán)石化大慶有限公司熱電廠75 t/h循環(huán)流化床鍋爐引風(fēng)機(jī)使用風(fēng)機(jī)擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量，能量損失嚴(yán)重；為了降低用電量，在75 t/h鍋爐引風(fēng)機(jī)上加裝了RHVC-10型高壓變頻裝置。測量結(jié)果表明，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷160 kW時(shí)引風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)比變頻前平均提高約0.325，實(shí)際消耗功率減少87 kW；當(dāng)機(jī)組負(fù)荷310 kW(接近滿負(fù)荷)時(shí)，功率因數(shù)比變頻前平均提高約0.23，實(shí)際消耗功率減少55 kW。在工況（平均負(fù)荷率約為62%）基本相同的情況下，平均每天節(jié)約電量6178 kWh，節(jié)電率為44.01%。

熱電廠 鍋爐引風(fēng)機(jī) 高壓變頻裝置 節(jié)能應(yīng)用

1 RHVC-10型高壓變頻裝置

RHVC-10型高壓變頻裝置是采用IGBT變頻功率單元串聯(lián)多重化技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)、SPWM脈寬調(diào)制技術(shù)及超導(dǎo)管散熱技術(shù)研制的高壓電動(dòng)機(jī)變頻節(jié)能調(diào)速設(shè)備。它屬于高-高電壓源型變頻器，由功率柜、變壓器柜和旁路柜3部分組成。

RHVC-10型高壓變頻器采用目前國際流行的功率單元串聯(lián)多電平技術(shù)，每個(gè)功率單元都由1臺(tái)三相輸入、單項(xiàng)輸出的脈寬調(diào)制型低壓變頻器構(gòu)成，然后將其串聯(lián)升壓。如圖1所示，變壓器副邊3組繞組分別向同一級的3個(gè)功率單元供電；第1級每個(gè)單元的1個(gè)輸出端連接在一起，形成星型連接點(diǎn)；另一個(gè)輸出端與下一級功率單元連接，形成1個(gè)星型連接的三相高壓電壓源，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行[1]。

RHVC-10型高壓變頻器的主要技術(shù)特點(diǎn)是:

1）諧波小。通過移相變壓器相同標(biāo)號副邊繞組相位一致，不同標(biāo)號副邊繞組存在相位差，消除了電力電子器件產(chǎn)生的諧波。通過實(shí)測，變頻器網(wǎng)側(cè)諧波小于2%，輸出側(cè)電壓電流諧波分別小于3%和1%，不需加裝濾波器。

2）功率因數(shù)高。實(shí)測發(fā)現(xiàn)，在不同負(fù)荷下功率因數(shù)都可達(dá)到97%以上。

3）直接高-高型?？梢灾苯虞敵? kV，無須加裝輸出變壓器，節(jié)約了設(shè)備投資。

4）運(yùn)行可靠性高，具有功率單元自動(dòng)旁路功能。當(dāng)功率單元發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)采用中性點(diǎn)偏移技術(shù)自動(dòng)旁路故障單元，使輸出的3個(gè)線電壓仍然相同，轉(zhuǎn)速仍然可以達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的97.5%，系統(tǒng)得以繼續(xù)運(yùn)行，而不影響生產(chǎn)?？梢栽诜奖愕臅r(shí)候停機(jī)或者切換到工頻下運(yùn)行，然后用備用模塊更換故障模塊。

5）可連續(xù)調(diào)速，選擇最佳速度實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)，啟動(dòng)電流小。可根據(jù)速度曲線圖自動(dòng)控制，既節(jié)約了能源，又提高了生產(chǎn)效率。

2 變頻改造方案

熱電廠75 t/h鍋爐引風(fēng)機(jī)為離心式通風(fēng)機(jī)，變頻改造前引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量調(diào)節(jié)由調(diào)節(jié)擋板開度來實(shí)現(xiàn)，其參數(shù)如表1所示。

表1 75 t/h鍋爐引風(fēng)機(jī)基本參數(shù)

根據(jù)75 t/h循環(huán)流化床鍋爐目前的實(shí)際運(yùn)行及其負(fù)荷情況，選擇變頻器的額定容量為400 kVA。正常運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)擋板設(shè)到全開位置。為了充分保證系統(tǒng)的可靠性，變頻器同時(shí)加裝工、變頻旁路裝置（圖2），變頻器發(fā)生異常時(shí)，變頻器停止運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)可以直接手動(dòng)切換到工頻下運(yùn)行。該裝置由2個(gè)高壓隔離刀閘QS1、QS2和斷路器KM2、KM3組成。要求斷路器KM2不能與KM3同時(shí)閉合，在電氣上實(shí)現(xiàn)互鎖。變頻運(yùn)行時(shí)，QS1、QS2及KM2閉合，KM3斷開；工頻運(yùn)行時(shí)，KM3閉合，QS1、QS2及KM2斷開。

為了保護(hù)鍋爐系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)引風(fēng)機(jī)故障跳閘時(shí)一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)和給煤機(jī)的連跳，通過DCS系統(tǒng)對上述電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了軟連鎖；變頻調(diào)速系統(tǒng)配置上位機(jī)，通過DCS系統(tǒng)可以對變頻器進(jìn)行啟動(dòng)、停機(jī)、加速和減速控制。

3 變頻器運(yùn)行節(jié)能效果測試

為了檢驗(yàn)變頻器運(yùn)行效果，分別于2010年10月9日至11日（變頻器投運(yùn)前）和2010年10月12日至14日（引風(fēng)機(jī)安裝變頻器后），對1#爐機(jī)引風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)功率及電源側(cè)功率因數(shù)進(jìn)行測試，測試在相同運(yùn)行方式及相同工況下進(jìn)行。測試數(shù)據(jù)見表2。

表2 測量數(shù)據(jù)對比

由實(shí)際測量結(jié)果可以看出，變頻器運(yùn)行時(shí)，引風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)在機(jī)組負(fù)荷160 kW時(shí)比變頻前平均提高約0.325；在機(jī)組負(fù)荷310 kW（接近滿負(fù)荷）時(shí)功率因數(shù)比變頻前平均提高約0.23。變頻器運(yùn)行時(shí)，引風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)實(shí)際消耗功率，在機(jī)組160 kW負(fù)荷時(shí)，減少87 kW；在機(jī)組負(fù)荷310 kW時(shí)，減少55 kW。

75 t/h循環(huán)流化床鍋爐引風(fēng)機(jī)變頻裝置于2010年10月12日投入運(yùn)行，投運(yùn)前3天的引風(fēng)機(jī)平均電量為14040 kWh，投運(yùn)后3天的平均電量（工況與變頻裝置投運(yùn)前基本相同）為7862 kWh。

由統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，在工況（平均負(fù)荷率約為62%）基本相同的情況下，平均每天節(jié)約電量6178 kWh，節(jié)電率為44.01%。

4 變頻改造效益計(jì)算

75 t/h循環(huán)流化床鍋爐按2009年運(yùn)行情況考慮，全年運(yùn)行335天，平均負(fù)荷率約為55%，全年節(jié)電量（按65%負(fù)荷率計(jì)算）為：6150 kWh/d×335 d=2060250 kWh。按公司外購電價(jià)0.62元/（kWh）計(jì)算，全年可節(jié)約電費(fèi)127×104元。同時(shí)，由于使用變頻裝置諧波減少，消除了由此引起的機(jī)械振動(dòng)，降低了軸承和傳動(dòng)部分的損耗，延長了軸承的使用期；并且由于電動(dòng)機(jī)經(jīng)常降速運(yùn)行，減少了風(fēng)機(jī)的磨損，也節(jié)約了檢修維護(hù)費(fèi)用。

5 結(jié)語

75 t/h循環(huán)流化床鍋爐引風(fēng)機(jī)自2010年10月12日開始運(yùn)行以來，運(yùn)行狀況良好，節(jié)能效果明顯，為公司帶來很好的經(jīng)濟(jì)效益。高壓變頻調(diào)速裝置作為一種安全、可靠、效率高的節(jié)能裝置己為更多的企業(yè)所采用。

[1]韓安榮.通用變頻器及其應(yīng)用[M].2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2003:11-12.

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.06.010

陸海鵬，1994年畢業(yè)于黑龍江礦業(yè)學(xué)院，高級工程師，從事電氣運(yùn)行和安全管理工作，E-mail：luhaipeng@163.com，地址：大慶市讓胡路區(qū)喇化東路1號中藍(lán)石化大慶有限公司熱電廠，163713。

2011-06-02）