張明生

摘 要：文章介紹了高壓變頻器在鍋爐引風(fēng)機(jī)改造中的應(yīng)用，通過(guò)對(duì)高壓變頻器的工作原理說(shuō)明以及高壓變頻器和傳統(tǒng)控制方式的對(duì)比，闡述了高壓變頻器的優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：高壓變頻器；引風(fēng)機(jī)；應(yīng)用

1 概述

在鍋爐設(shè)備中引風(fēng)機(jī)是主要的耗電設(shè)備，我廠35T鍋爐引風(fēng)機(jī)原設(shè)計(jì)采用高壓柜直接啟動(dòng)，風(fēng)機(jī)的流量控制是通過(guò)調(diào)節(jié)擋板的開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，很大一部分消耗功率在擋板的位置，做無(wú)用功，從而造成電能的損耗，其有很大的節(jié)能潛力，隨著企業(yè)節(jié)能降耗的要求，采用高壓變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速，減少了啟動(dòng)對(duì)電機(jī)沖擊及設(shè)備磨損，可靠性高，維護(hù)量少，調(diào)節(jié)精度高。我廠通過(guò)使用動(dòng)力源HINV-AMCX10/350B高壓變頻器對(duì)引風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，降低生產(chǎn)電耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。

2 HINV-AMCX10/350B高壓變頻器工作原理

HINV-AMCX10/350B高壓變頻器由10kV高壓斷路器柜、各個(gè)功率單元柜、移相變壓器柜，低壓控制柜，四部分組成，其中10kV高壓斷路器柜由用戶方提供；移相變壓器前端配有工頻和變頻切換開(kāi)關(guān)用以選擇是采用直接啟動(dòng)，還是采用變頻器啟動(dòng)，以便變頻器有故障時(shí)采用直接啟動(dòng)，不影響生產(chǎn)。低壓控制柜采用UPS供電，內(nèi)部裝有DSP系統(tǒng)控制器和西門(mén)子200PLC，留有和DCS控制系統(tǒng)的接線端子，達(dá)到自動(dòng)控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，低壓控制柜外部表面安裝了昆侖通態(tài)觸摸屏，所有監(jiān)控參數(shù)都顯示在觸摸屏上，并可以在觸摸屏上進(jìn)行操作，出于安全考慮設(shè)置有密碼；移相變壓器柜內(nèi)裝10kV移相變壓器，移相變壓器柜面板上裝有溫度控制器，可以設(shè)定控制的溫度，顯示有實(shí)際溫度，當(dāng)實(shí)際溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，柜頂部散熱風(fēng)機(jī)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)進(jìn)行抽風(fēng)散熱，低于設(shè)定溫度時(shí)自動(dòng)停止。

10kV高壓斷路器柜所送的高壓電經(jīng)過(guò)10kV移相變壓器后分組輸出，為功率單元供電，功率單元經(jīng)過(guò)整流濾波后輸出。功率單元共分為均等的三相電壓經(jīng)過(guò)高壓電纜接到高壓電動(dòng)機(jī)，各個(gè)功率單元設(shè)有故障旁路開(kāi)關(guān)，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)系統(tǒng)可以自動(dòng)進(jìn)行切除，在不停機(jī)的情況下防止事故擴(kuò)大。

輸入側(cè)采用移相整流變壓器供電，根據(jù)串聯(lián)級(jí)數(shù)不同，構(gòu)成多重化整流方式，無(wú)需用戶另外加裝諧波制理裝置。設(shè)備對(duì)高壓電力線路基本上無(wú)諧波干擾，保證用戶10kV電網(wǎng)穩(wěn)定。輸入功率因數(shù)高，無(wú)需加裝功率因數(shù)補(bǔ)償裝置。輸入移相變壓器采用H級(jí)絕緣設(shè)計(jì)。輸入側(cè)具有浪涌保護(hù)功能，可避免操作過(guò)電壓的危害。

輸出采用多電平PWM控制方式，電壓和電流輸出穩(wěn)定。電機(jī)諧波損耗小。電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，對(duì)機(jī)械設(shè)備的應(yīng)力可達(dá)到最小程度。無(wú)明顯電動(dòng)機(jī)噪聲。電動(dòng)機(jī)不需降額使用，可以應(yīng)用于新的或原有電動(dòng)機(jī)，減少直接啟動(dòng)對(duì)電動(dòng)機(jī)沖擊的損害，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)速的線性調(diào)節(jié)。

3 引風(fēng)機(jī)電機(jī)參數(shù)及改造方案

引風(fēng)機(jī)參數(shù)

型號(hào)：YRKK450-6 額定功率：250KW 額定電壓：10000V

轉(zhuǎn)速：985r/min 功率因素：0.87 額定電流：18.5A

變頻器改造方案根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況， 結(jié)合安全、 經(jīng)濟(jì)、 適用的原則， 既可以采用變頻啟動(dòng)，也可以在變頻器發(fā)生故障的情況下用原來(lái)方式啟動(dòng)，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，變頻器主回路接線圖如圖1所示。

QS1為電動(dòng)機(jī)變頻隔離開(kāi)關(guān)，QS2為電動(dòng)機(jī)變頻隔離開(kāi)關(guān)，QS1與QS2互鎖?？墒棺冾l在有故障的情況下工頻旁通。高壓輸入電源線連接到旁路柜進(jìn)線端子；電機(jī)線連接到變頻器旁路柜輸出線端，并注意相序，使變頻、工頻兩種不同運(yùn)行方式時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)向一致；提供的380VAC（三相四線）低壓電源線連接到控制柜的接線端子，為變頻器控制系統(tǒng)供電。變頻裝置控制電源正常為交流220V，通過(guò)UPS后進(jìn)行供電。變頻器正常運(yùn)行時(shí)，操作人員可以通過(guò)DCS控制系統(tǒng)根據(jù)爐膛負(fù)壓用PID自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻器輸出，從而調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，也可以在DCS系統(tǒng)上直接以手動(dòng)方式直接輸入引風(fēng)機(jī)速度給定。變頻器會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)至用戶給定的轉(zhuǎn)速。

4 引風(fēng)機(jī)采用變頻后的效果對(duì)比

未使用變頻器前，引風(fēng)機(jī)以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，鍋爐負(fù)荷的變化對(duì)引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)]有任何影響，主要通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)的開(kāi)度來(lái)進(jìn)行負(fù)荷變化調(diào)整。對(duì)電能消耗大，基本上達(dá)不到節(jié)能的目的。而且調(diào)節(jié)不準(zhǔn)確，很難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，使用高壓變頻器后。將高壓變頻器的信號(hào)傳入DCS控制系統(tǒng)，通過(guò)DCS系統(tǒng)的內(nèi)部PID模塊運(yùn)算，將設(shè)定的鍋爐負(fù)力和實(shí)際測(cè)量的負(fù)壓進(jìn)行比較，自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出引風(fēng)變頻器的頻率，平穩(wěn)地改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使鍋爐負(fù)壓穩(wěn)定在操作人員所設(shè)定的值，提高鍋爐運(yùn)行的效率，減少了引風(fēng)機(jī)的電能損耗，引風(fēng)機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)的實(shí)現(xiàn)也減少了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，避免了人員的誤操作。自變頻器投運(yùn)以來(lái)，電動(dòng)機(jī)所消耗的電能明顯減少，節(jié)能效果在鍋爐實(shí)際負(fù)荷低于設(shè)計(jì)負(fù)荷時(shí)尤其明顯，我廠高壓變頻器投運(yùn)后，鍋爐滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)引風(fēng)機(jī)電流由18.5A降為12A，不算鍋爐低負(fù)荷時(shí)運(yùn)行影響，大概比工頻運(yùn)行平均每小時(shí)節(jié)省電耗56.55KW.H，每度電按0.4元計(jì)，每年按300天，運(yùn)行小時(shí)數(shù)按7200小時(shí)計(jì)，年可節(jié)約電量407160kwh，年節(jié)電費(fèi)16.28萬(wàn)。因此，鍋爐引風(fēng)機(jī)高壓變頻器改造項(xiàng)目節(jié)能效果相當(dāng)明顯。

5 結(jié)束語(yǔ)

從2013年改造使用以來(lái)，沒(méi)有發(fā)生過(guò)因高壓變頻器故障導(dǎo)致停爐的事故，這足以證明，高壓變壓器具有較高的可靠性。高壓變頻調(diào)速控制作為一種高壓電機(jī)的調(diào)速方法，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，降低了操作人員的工作強(qiáng)度，高壓變頻器在鍋爐引風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)約電能，降低了設(shè)備損耗，鍋爐引風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速改造后，對(duì)電機(jī)、高壓開(kāi)關(guān)等設(shè)備沖擊大大減少，節(jié)省這些設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。

參考文獻(xiàn)

[1]HINV系列高壓變頻器技術(shù)手冊(cè)[S].北京動(dòng)力源科技股份有限公司.

[2]徐甫榮.高壓變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐[M].北京：中國(guó)電力出版社，2007.

[3]張永惠.我國(guó)高壓變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展[J].變頻器世界，2004.