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        高壓變頻器在鍋爐引風(fēng)機(jī)改造中的應(yīng)用

        2016-03-16 10:02:43呂冬
        科技與創(chuàng)新 2016年4期
        關(guān)鍵詞:高壓變頻器工作原理鍋爐

        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)是通過改變引風(fēng)機(jī)入口擋板的開度來實(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,風(fēng)量的調(diào)節(jié)通過改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(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??梢姡瑢?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,無需功率因數(shù)補(bǔ)償裝置,可有效減少無功輸入,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)過電壓保護(hù)、過電流保護(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)、變頻器過載保護(hù)、電機(jī)過載保護(hù)、變壓器過溫保護(hù)、半導(dǎo)體器件過熱保護(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電源通過開關(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QS22輸出控制電動(dòng)機(jī);在工頻旁路方式下,6 kV電源通過開關(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),通過組態(tài)畫面設(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)

        [1]王慶剛,張利彬.HARSVERT-A高壓變頻器在石灰回轉(zhuǎn)窯中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程,2014(15).

        [2]姚永恒.高壓變頻器在礦井通風(fēng)機(jī)節(jié)能中的應(yīng)用[J].電氣技術(shù),2014(20).

        〔編輯:劉曉芳〕

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