變頻技術(shù)在300MW機組鍋爐引風(fēng)機中的應(yīng)用

信息來源：發(fā)布時間：2020-08-25閱讀：496

8爐系武漢鍋爐廠生產(chǎn)的WGZ10258.244型燃煤鍋爐，每臺鍋爐配有2臺成都電力機械廠生產(chǎn)的AN31e6（V191型靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機引風(fēng)機，驅(qū)動機軸輸入功率2104kW，額定電壓6kV，額定電流293A，轉(zhuǎn)速740i/min流量321.4m3/s全壓5452Pa宣威電廠7鍋爐引風(fēng)機原采用入口擋板節(jié)流調(diào)節(jié)方式，存在耗電大、噪音大、節(jié)流損失大等缺點；另外，由于擋板可調(diào)性能差，反應(yīng)速度慢和執(zhí)行機構(gòu)常出現(xiàn)故障等原因，導(dǎo)致鍋爐投自動運行時經(jīng)常故障退出，造成自動投入率低，影響了鍋爐的安全運行。因此，電廠決定對2臺引風(fēng)機進行變頻改造，并選用北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的HARSVEST―A系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)。

　　1HARSVEST―A系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)HARSVERT―A系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)采用單元串聯(lián)多電平技術(shù)，屬高一高電壓源型變頻器，直接6kV輸入，直接6kV高壓輸出。變頻器主要由移相變壓器、功率模塊和控制器組成。

　　功率模塊為基本的交一直一交單相逆變電路，整流側(cè)為二極管三相全橋，通過對IGBT逆變橋進行正弦PWM控制，可得到單相交流輸出。

　　輸入側(cè)結(jié)構(gòu)由移相變壓器給每個功率模塊供電，移相變壓器的副邊繞組分為三組，根據(jù)電壓等級和模塊串聯(lián)級數(shù)，一般由24、30、42、48脈沖系列等電流波形。使其負載下的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近1，無需任何功率因數(shù)補償、諧波抑制裝置。

　　輸出側(cè)結(jié)構(gòu)由每個單元的U、V輸出端子相互串接而成星型接法給電機供電，通過對每個單元的PWM波形進行重組，可得到階梯正弦PWM波形。

　　這種波形正弦度好，dv/dt小，對電纜和電機的絕緣無損壞，無須輸出濾波器，就可以延長輸出電纜長度，可直接用于普通電機。同時，電機的諧波損耗大大減少，消除負載機械軸承和葉片的振動。

　　控制器由高速單片機處理器、人機操作界面和PLC共同構(gòu)成。單片機實現(xiàn)PWM控制。

　　控制器與功率單元之間采用光纖通訊技術(shù)，低壓部分和高壓部分完全可靠隔離，系統(tǒng)具有極高的安全性，同時具有很好的抗電磁干擾性能，可靠性大大提高。

　　單元串聯(lián)多電平PWM電壓源型變頻器對電網(wǎng)諧波污染小，輸入功率因數(shù)高，不必采用輸入諧波濾波器和功率因數(shù)補償裝置，輸出波形好，不存在由諧波引起的電動機附加發(fā)熱、轉(zhuǎn)矩脈動、噪聲、dv/dt應(yīng)力、共模電壓損害等問題。

　　2改造方案的實施宣威電廠7鍋爐采用HARSVEST A系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，由變壓器柜、功率柜、控制柜、刀閘切換柜4個部分組成，置于7爐6kV配電室，無需更換原有電機，只需改接電纜，基本符合改造要求。

　　引風(fēng)機變頻器電氣一次系統(tǒng)接線方式采用“一拖一”構(gòu)成多級相疊加的整流方式可以大大改善網(wǎng)側(cè)的dish手動切換方式哺線部分為新加部分）見）t一34變頻器可根據(jù)運行方式需要，進行運行方式的切換，如一臺變頻一臺工頻的運行方式和兩臺工頻的運行方式。缺點是在進行變頻器運行方式切換時，需要將機組負荷進行調(diào)整，降低負荷后，停止1（或2）引風(fēng)機運行，方可進行引風(fēng)機運行方式的切換操作。正常情況下，2臺引風(fēng)機投入變頻調(diào)速運行方式。

　　變頻器運行方式控制分為就地控制及遠方控制兩種。遠程控制狀態(tài)時，DCS輸出的轉(zhuǎn)速命令信號跟蹤變頻器轉(zhuǎn)速反饋。就地控制時，對變頻器遠方操作無效。

　　變頻器受DCS控制時分自動和手動兩種方式。

　　手動狀態(tài)時，運行人員通過改變DCS操作畫面轉(zhuǎn)速控制塊控制變頻器轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)鍋爐負壓的調(diào)節(jié)。

　　變頻改造的時間選擇在宣威電廠7機組小修期間進行，從2005年8月1日開始至2007年8月15日結(jié)束。

　　3變頻改造效果分析（1）效率高，節(jié)能效益顯著，性價比高。

　　為了檢測變頻裝置的節(jié)能情況，選定在機組帶200MW負荷的工況下對7爐兩臺引風(fēng)機進行了工頻和變頻兩種運行方式下的對比試驗（見表1）。

　　表1變頻和工頻兩種運行方式下的對比試驗數(shù)據(jù)變頻運行工頻運行工況風(fēng)機入口擋板開度/%風(fēng)機電流/A風(fēng)機質(zhì)量流量/kg.s1功率因數(shù)電動機輸入功率/kW耗電量/kWh注：機組負荷日平均207.525MW（試驗時間為4天）年平均機從節(jié)電率分析，在發(fā)電負荷相同情況時，7機組2臺引風(fēng)機工頻運行每天平均耗電量40761kWh，7機組2臺引風(fēng)機變頻運行每天平均耗電量22869kWh，扣除機組應(yīng)有檢修、停運及計算誤差等因素，現(xiàn)以70%計算，節(jié)約電量12524.4kWh節(jié)電率為30.73%.按全年運行7200h的日負荷分布統(tǒng)計，使用2臺變頻調(diào)速引風(fēng)機，與以往的靜葉調(diào)節(jié)相比較，經(jīng)計算，全年可以節(jié)省電能3757320kWh.按發(fā)電成本爐2臺引風(fēng)機變頻裝置改造的總投資為380萬元，即使不考慮其他經(jīng)濟效益，僅節(jié)約電能一項在4年內(nèi)就可收回全部投資。

　　減少了整套引風(fēng)機組的故障機率，大大提高整套機組的安全運行水平，安全效益好。

　　實行變頻調(diào)速后，通過改變變頻器的頻率來調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速，大大簡化了調(diào)節(jié)手段，變頻器既是動力源，又是執(zhí)行機構(gòu)，省去了風(fēng)機靜葉及其操作機構(gòu)。

　　變頻器啟動輸出轉(zhuǎn)矩大、起動電流小，實現(xiàn)了電動機的軟啟動，對電動機和電網(wǎng)的沖擊大幅度下降，延長了設(shè)備的使用壽命，提高了電氣保護質(zhì)量。

　　引風(fēng)機采用變頻控制后，在機組定壓狀態(tài)下運行時，其電動機的運行頻率一般在30~40之間，也就是說被拖動的機械轉(zhuǎn)速在400于運行轉(zhuǎn)速的降低，且風(fēng)機運行時，靜葉全開，從而減少了機械部分的磨損，降低了風(fēng)機噪音，并延長風(fēng)機大修周期，節(jié)省大量的檢修費用。

　　變頻器本身還可以對引風(fēng)機運行工況進行信號檢測，并將檢測到的信號進行綜合邏輯處理，然后通過AO、DO信號通道送進DCS，運行人員可以對引風(fēng)機的工作電流、頻率、轉(zhuǎn)速、輸出功率以及運行、停止、故障等狀態(tài)進行實時監(jiān)控。具有極強的自診斷和保護功能，能夠?qū)Χ搪?、過電流、過熱、過電壓、接地等故障進行快速有效地診斷和保護。

　　控制調(diào)節(jié)特性好，爐膛負壓穩(wěn)定。

　　使用矢量控制技術(shù)使得速度控制和瞬態(tài)響應(yīng)的精度大大提高。系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)速度快，調(diào)節(jié)線性度好，自動投入率高。調(diào)試運行結(jié)果表明：采用高壓變頻調(diào)速技術(shù)后，爐膛負壓調(diào)整穩(wěn)定，系統(tǒng)響應(yīng)速度提高（見）由于采用了fd元串聯(lián)多電平PWM技一種交流接觸器無聲運行節(jié)電裝置王振威、羅勇軍2（。鐵路局武漢供電段，湖北武漢430072；2.湖南懷化電業(yè)局，湖南懷化418000）化肥廠使用效果良好。

　　2：B文章編號：1004引言為消除交流接觸器運行時的噪音和高溫帶來的弊病，筆者于2002~2003年完成了一套多臺交流接觸器運行無聲節(jié)電裝置，通過在湖北某化肥廠使用情況證明其運行良好。

　　1單臺接觸器無聲運行節(jié)電裝置的工作原理交流接觸器無聲運行節(jié)電裝置的原理是將其線圈的電源由380V交流控制改為198V及10V左右的直流控制。因為交流接觸器控制線圈啟動電機時所需功率較大，運行時所需功率較小，故分別將220V和10 ~12V交流電經(jīng)橋形整流后得198V和10V左右的直流去控制其啟動和運行。又因為接觸器交流啟動電動機時主觸頭通過的電流為電動機額定電流的5~7倍，電動力大，接觸器振動大，噪音大，觸頭燒損嚴重，故對啟動用的198V脈動直流并聯(lián)一只50~500F電解電容（對大電機對應(yīng)的電容容量大），得到紋波很小的較純凈的198V直流，使接觸器啟動時吸合可靠，基本上無振動，無噪音，觸頭無燒損。

　　電動機啟動投入運行后，因保持銜鐵吸合時的線圈所需功率很小，經(jīng)多次測量，一臺C12―150型交流接觸器在直流為48V、0.15A，即不到1W功率就能維持運行。為使觸頭緊密吸合，并降低動靜觸頭之間的電阻和溫度，采用了由控制變壓器二次⑵米用變頻調(diào)速技術(shù)后，由于電機、風(fēng)機的轉(zhuǎn)：陳紅（1959一），男，湖南邵陽人，大學(xué)，高級工程速普遍下降，減少了機械摩擦，延長了設(shè)備的使用壽師，長期從事電廠鍋爐技術(shù)的應(yīng)用研宄工作。

　　命，降低了設(shè)備的維修費，也降低了風(fēng)機的噪音。收稿曰期：2008-04-09修回曰期：2008-術(shù)，變頻器的輸出電流波形接近正弦波，對自身及周邊設(shè)備無任何干擾。

　　4結(jié)論（1）引風(fēng)機采用變頻變流量系統(tǒng)方案，節(jié)約能源，切實可行，效果明顯，特別適用于負荷相差較大的系統(tǒng)，系統(tǒng)中的引風(fēng)機采用變頻調(diào)節(jié)控制可節(jié)電30%，則每年節(jié)約直接收益約96萬元。

　　采用變頻調(diào)速后，電機可以軟起動，起動電壓降減少，大幅度減少了對電網(wǎng)的沖擊。

　　引風(fēng)機變頻改造后，系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)速度快，調(diào)節(jié)性好，自動投入率高，爐膛負壓調(diào)整穩(wěn)定，從而大大降低了運行人員的勞動強度，亦提高了機組運行的安全性。