尤紀(jì)超

（山東豐源通達(dá)電力有限公司，山東 棗莊 277300）

一拖二變頻控制技術(shù)在鍋爐引風(fēng)機(jī)改造中的應(yīng)用

尤紀(jì)超

（山東豐源通達(dá)電力有限公司，山東 棗莊 277300）

風(fēng)機(jī)采用變頻控制技術(shù)是實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行的重要措施，受到了國(guó)家政府的高度重視。本文從變頻改造方案、運(yùn)行效果等方面，介紹了一拖二變頻控制技術(shù)在某熱電廠鍋爐引風(fēng)機(jī)改造中的應(yīng)用，并對(duì)實(shí)際的節(jié)能效果進(jìn)行了具體分析。從分析結(jié)果可知，變頻改造后引風(fēng)機(jī)的耗電量明顯減少，節(jié)能效果顯著。

一拖二變頻控制技術(shù)；引風(fēng)機(jī)；應(yīng)用

引風(fēng)機(jī)是鍋爐重要的輔機(jī)設(shè)備，也是電廠生產(chǎn)中主要的耗電設(shè)備，其耗電量達(dá)廠用電的30%以上。眾所周知，在電廠生產(chǎn)中引風(fēng)機(jī)多采用傳統(tǒng)的調(diào)速方法，即通過(guò)調(diào)節(jié)入口擋板的開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量。但在擋板調(diào)節(jié)過(guò)程中，會(huì)增加風(fēng)阻和管道震動(dòng)，造成大量的節(jié)流損失，損耗大量的電能。然而采用變頻器控制技術(shù)來(lái)調(diào)節(jié)鍋爐引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，可使耗電功率大大降低，節(jié)電率可達(dá)20%～50%，受到了國(guó)家大力提倡。近年來(lái)，多數(shù)電廠已對(duì)鍋爐引風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)改造，大多選用一拖一方案，這一方案雖然簡(jiǎn)單方便，但初投資較高。因此，為了響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排的號(hào)召，提高電廠效益，采用一拖二變頻控制技術(shù)對(duì)鍋爐引風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。

1 機(jī)組概況

某熱電廠擁有4臺(tái)75t級(jí)鍋爐設(shè)備，這4臺(tái)鍋爐設(shè)備均設(shè)置有1臺(tái)引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)和二次風(fēng)機(jī)，其驅(qū)動(dòng)電機(jī)以最大的額定負(fù)荷完成設(shè)計(jì)。然而根據(jù)年度生產(chǎn)計(jì)劃以及鍋爐設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況，1#2#鍋爐和3#4#鍋爐正常情況下各運(yùn)行一臺(tái)即可滿足生產(chǎn)需要。這樣看來(lái)，1#2#鍋爐引風(fēng)機(jī)和3#4#鍋爐引風(fēng)機(jī)也只需運(yùn)行一臺(tái)即可滿足生產(chǎn)要求。設(shè)計(jì)時(shí)采用一拖二變頻技術(shù)，在兩臺(tái)鍋爐切換后，其引風(fēng)機(jī)都能在變頻狀態(tài)下運(yùn)行。

2 鍋爐引風(fēng)機(jī)改造方案

2.1 變頻器的選型

因變頻器的選擇與高壓變頻器在鍋爐引風(fēng)機(jī)改造工作中所實(shí)施的方案有直接關(guān)系，考慮到鍋爐設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)多種品牌的變頻器進(jìn)行對(duì)比分析，最終選用國(guó)產(chǎn)系列山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司的JD-BP37-400F型高壓變頻器。

圖1 變頻器實(shí)物圖

2.2 方案實(shí)施

購(gòu)置一臺(tái)高壓變頻器，單獨(dú)隔離一間變頻器室并安裝兩臺(tái)空調(diào)，其他設(shè)備隨廠家一起配置。原電機(jī)供電電源電纜接至變頻器切換柜兩路進(jìn)線高壓真空斷路器上口，斷路器至電機(jī)電纜重新敷設(shè)，控制系統(tǒng)通過(guò)鍋爐DCS系統(tǒng)遠(yuǎn)程操作。

2.3 變頻控制方案

由于變頻器控制方式在啟動(dòng)時(shí)優(yōu)于工頻，但在運(yùn)行時(shí)抗干擾性卻低于工頻，因此改造時(shí)充分吸取工頻運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)，采用一拖二工/變頻旁路控制方案，其具體電氣控制圖如圖2所示。所謂一拖二工/變頻旁路方案，是指兩臺(tái)鍋爐引風(fēng)機(jī)共同采用一套變頻調(diào)速裝置，可以帶其中任意一臺(tái)引風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行，同時(shí)采用電控的斷路器和接觸器，可以接受系統(tǒng)編程的自動(dòng)控制。QF1、QF2為兩個(gè)斷路器，QS1、QS2、QS3和QS4為4個(gè)高壓隔離開(kāi)關(guān)，KM1、KM3、KM4、KM5和KM6為高壓交流接觸器，其中KM3和KM5之間、KM4和KM6之間存在完全機(jī)械互鎖；QS1和QS2之間、QS3和QS4之間均存在電氣閉鎖和邏輯閉鎖關(guān)系，防止變頻器輸出側(cè)與6kV電源側(cè)短路等嚴(yán)重事故。該方案既可以實(shí)現(xiàn)單臺(tái)風(fēng)機(jī)的工變頻切換，又可以通過(guò)對(duì)斷路器QF1、QF2進(jìn)行倒閘操作實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)的變頻切換，且1/2鍋爐運(yùn)行時(shí)均可投入變頻，提高了變頻設(shè)備的利用率，既節(jié)省投資又方便運(yùn)行，既安全可靠又經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

圖2 一拖二控制變頻示意圖

正常狀態(tài)時(shí)，具體運(yùn)行方式如下（以1#2#鍋爐引風(fēng)機(jī)為例，具體操作畫(huà)面如圖3所示）。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)操作界面圖

1）若1#鍋爐引風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行：閉合切換柜中的隔離開(kāi)關(guān)QS1和QS3，1#鍋爐引風(fēng)機(jī)即為變頻方式待機(jī)狀態(tài)，再閉合斷路器QF1，程序自動(dòng)閉合接觸器KM1和KM3，接通閉合電路，1#鍋爐引風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行。此時(shí)，KM5被機(jī)械互鎖為斷開(kāi)狀態(tài)，工頻方式作為故障備用，當(dāng)變頻器發(fā)生故障或者“轉(zhuǎn)工頻”切換指令發(fā)出時(shí)，KM1、KM3斷開(kāi)，KM5自動(dòng)閉合，利用“飛車(chē)起動(dòng)”功能將1#鍋爐引風(fēng)機(jī)無(wú)擾切換至工頻運(yùn)行狀態(tài)。QS2和QS4處于斷開(kāi)狀態(tài)，KM6接觸器也處于斷開(kāi)狀態(tài)，2#鍋爐引風(fēng)機(jī)工頻備用。

2）若2#鍋爐引風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行：閉合切換柜中的隔離開(kāi)關(guān)QS2和QS4，2#鍋爐引風(fēng)機(jī)即為變頻方式待機(jī)狀態(tài)，再閉合斷路器QF2，程序自動(dòng)閉合接觸器KM1和KM4，接通閉合電路，2#鍋爐引風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行。此時(shí)，KM6被機(jī)械互鎖為斷開(kāi)狀態(tài)，工頻方式作為故障備用，當(dāng)變頻器發(fā)生故障或者“轉(zhuǎn)工頻”切換指令發(fā)出時(shí)，KM1、KM4斷開(kāi)，KM6自動(dòng)閉合，利用“飛車(chē)起動(dòng)”功能將2#鍋爐引風(fēng)機(jī)無(wú)擾切換至工頻運(yùn)行狀態(tài)。QS1和QS3處于斷開(kāi)狀態(tài)，KM5接觸器也處于斷開(kāi)狀態(tài)，1#鍋爐引風(fēng)機(jī)工頻備用。

3）當(dāng)1#（2#）鍋爐停運(yùn)2#（1#）鍋爐起動(dòng)時(shí)，先將1#（2#）鍋爐引風(fēng)機(jī)切換至工頻，2#（1#）鍋爐引風(fēng)機(jī)以變頻方式起動(dòng)。

4）當(dāng)變頻器發(fā)生故障或因其他原因退出時(shí)，可選擇均為工頻啟動(dòng)，即將QS1、QS2、QS3和QS4斷開(kāi)，接觸器KM1、KM3、KM4電路斷開(kāi)，選擇“轉(zhuǎn)工頻”運(yùn)行方式，程序自動(dòng)閉合接觸器QF1、KM5或接觸器QF2、KM6。

3 節(jié)能分析

隨機(jī)抽取改造前后日發(fā)電量大致相等的時(shí)間段進(jìn)行對(duì)比（見(jiàn)表1），參見(jiàn)變頻改造前后每天的耗汽量、耗電量及噸汽耗電量統(tǒng)計(jì)表，可以看出變頻改造后引風(fēng)機(jī)的耗電量比工頻運(yùn)行時(shí)的耗電量明顯減少，具有顯著的節(jié)能環(huán)保效益和良好的經(jīng)濟(jì)效益。

表1 變頻改造前后電量對(duì)比

由于節(jié)電效果非常明顯，另外兩臺(tái)鍋爐引風(fēng)機(jī)也進(jìn)行了一拖二變頻改造。

1）節(jié)能率計(jì)算

從表1可以看出：改造后引風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行時(shí)噸汽耗電量為3.36kW·h/t，改造前引風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)行時(shí)噸汽耗電量4.97kW·h/t。變頻噸汽耗電量節(jié)能率為(4.97-3.36)/3.36=47.9%。

2）節(jié)電量計(jì)算

假定風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況為24h連續(xù)運(yùn)行，按鍋爐產(chǎn)汽量70t/h計(jì)算，1#爐變頻風(fēng)機(jī)運(yùn)行每天節(jié)約的電量為(4.97-3.36)×70×24=2704.8（kW·h）。

按上網(wǎng)電價(jià)0.46元/kW·h計(jì)算，每天節(jié)約電費(fèi)為2704.8× 0.46=1244.2（元）。

作為主力鍋爐，除去定時(shí)檢修和維護(hù)檢修時(shí)間

外，假定引風(fēng)機(jī)每年要運(yùn)行330天，則

每年節(jié)約的電量為2704.8× 330=892584（kW·h）。

每年節(jié)約的電費(fèi)為1244.2× 330=410586（元）。

3）節(jié)煤量計(jì)算

按照平均供電煤耗332g/kW·h計(jì)算，1#爐每年可節(jié)約煤量為332× 892584× 10-6=296.34（t）。

4）變頻器購(gòu)置成本回收期限

變頻器（含空調(diào)等）購(gòu)置價(jià)，安裝費(fèi)和土建費(fèi)用約為100萬(wàn)元，收回成本期約為100/41.0586= 2.44（年）。

預(yù)計(jì)3年內(nèi)可以收回購(gòu)置成本。

4 結(jié)論

風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速技術(shù)是實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行的重要措施，對(duì)國(guó)家電力事業(yè)的發(fā)展有著重要意義，受到了國(guó)家政府的普遍推廣。實(shí)踐證明，引風(fēng)機(jī)采用變頻改造后具有明顯的節(jié)能效果，節(jié)電率約為47.9%，每年節(jié)電量約為892584kW·h，投資成本全部回收約需2.5年。變頻改造后3年內(nèi)，便可產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)可有效降低廠用電率，提高了電廠的競(jìng)爭(zhēng)力。

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Application of One Drag Two Frequency Control Technology in Reconstruction of Boiler Induced Draft Fan

You Jichao
(Shandong Fengyuan Tongda Electric Power Co., Ltd, Zaozhuang, Shandong 277300)

The fan adopting frequency conversion control technology is an important measure to achieve energy saving operation, this technology has been highly valued by the government. From the frequency conversion transformation plan and the operation effect, this paper introduced the application of this technology in the retrofit of the boiler induced draft fan in a thermal power plant, and made a concrete analysis on the actual energy saving effect. From the analysis results, it can be known that the power consumption of the induced draft fan is obviously reduced, and the energy saving effect is remarkable.

one drag two frequency control technology; induced draft fan; application