摘要：本文介紹了永煤集團(tuán)熱電廠鍋爐引風(fēng)機(jī)高壓變頻的改造情況，詳細(xì)分析了高壓變頻器一拖二的技改方案和節(jié)能效果，為高壓變頻器在電廠或其它行業(yè)類似的變頻改造項(xiàng)目中一臺(tái)高壓變壓器同時(shí)拖動(dòng)并列的兩臺(tái)電機(jī)的應(yīng)用提供了一定的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：高壓變頻器 一拖二 節(jié)能 保護(hù)
1.變頻改造工程基本情況 永煤集團(tuán)熱電廠位于商丘永城市，廠區(qū)占地面積330余畝，現(xiàn)有四個(gè)鍋爐。裝機(jī)容量4*25MW，擔(dān)負(fù)著發(fā)電和向永城市供熱的雙重任務(wù)。其中3#鍋爐兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)功率均為400kW，2#鍋爐兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)功率均為355kW。電壓等級(jí)為6kV,均為雙機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，采用入口擋板方式進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)，擋板在40％－75％之間變化。 由于擋板節(jié)流損失大，運(yùn)行效率低，而且在負(fù)荷經(jīng)常變化時(shí)調(diào)節(jié)不及時(shí)等多方面原因?qū)е吕速M(fèi)了大量電能。為了提高廠用電率降低煤耗，永煤熱電廠于2006年開(kāi)始進(jìn)行變頻改造。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外變頻廠家的比較，最終選用技術(shù)成熟先進(jìn)、性能穩(wěn)定、售后服務(wù)完善的北京動(dòng)力源公司HINV系列高壓變頻調(diào)速裝置，在2006年對(duì)4#爐送風(fēng)機(jī)（1400kW）進(jìn)行了變頻改造后，節(jié)能效果顯著并且運(yùn)行可靠性高。于2007年先后通過(guò)立項(xiàng)和考察，進(jìn)行了多次研討決定對(duì)2#、3#爐引風(fēng)機(jī)進(jìn)行了變頻一拖二并列同時(shí)運(yùn)行的立項(xiàng)改造。 2、變頻改造方案分析 工程當(dāng)前采用的是風(fēng)機(jī)擋板調(diào)節(jié),不論工況如何變化,電機(jī)均要運(yùn)行在較高額定轉(zhuǎn)速,通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)擋板滿足實(shí)際工況需要的風(fēng)量，這樣雖然滿足了實(shí)際工況的風(fēng)量需要，但是擋板調(diào)節(jié)時(shí)在節(jié)流裝置上產(chǎn)生了很大的節(jié)流損失，浪費(fèi)了大量的能量，同時(shí)設(shè)備的啟、停對(duì)電網(wǎng)和設(shè)備的沖擊，還會(huì)影響設(shè)備的使用壽命。 根據(jù)泵與風(fēng)機(jī)學(xué)的知識(shí)，在風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載變流量、變壓力的運(yùn)行狀況中，流量、揚(yáng)程和消耗的能量之間有下面的關(guān)系：
風(fēng)機(jī)/水泵的流量和電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比；
風(fēng)機(jī)/水泵的全壓/揚(yáng)程和電機(jī)轉(zhuǎn)速的平方成正比；
風(fēng)機(jī)/水泵消耗的軸功率跟電機(jī)轉(zhuǎn)速的立方成正比； 由電機(jī)學(xué)的原理：電機(jī)轉(zhuǎn)速公式為n＝60f/p（1—s），式中n、f、s、p分別表示電機(jī)轉(zhuǎn)速、輸入頻率、電機(jī)轉(zhuǎn)差率、電機(jī)磁極對(duì)數(shù)。當(dāng)工程采用變頻調(diào)節(jié)時(shí)，直接通過(guò)改變頻率來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)滿足不同工況的需求。此時(shí)電機(jī)消耗的能量將會(huì)以與電機(jī)轉(zhuǎn)速立方的關(guān)系下降，因此變頻調(diào)速的節(jié)電效果非常顯著。 電廠2#、3#爐實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，每個(gè)鍋爐均配備一臺(tái)送風(fēng)機(jī)和兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)。三臺(tái)風(fēng)機(jī)同時(shí)運(yùn)行：送風(fēng)機(jī)給爐膛鼓風(fēng)保證燃燒完全，引風(fēng)機(jī)使得爐膛形成負(fù)壓吸走廢氣煤灰。熱電廠相關(guān)部門根據(jù)以上變頻節(jié)能的種種優(yōu)勢(shì)，決定對(duì)2#、3#爐所對(duì)應(yīng)的四臺(tái)引風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造，但考慮單臺(tái)引風(fēng)機(jī)功率較小，每臺(tái)引風(fēng)機(jī)配置一臺(tái)變頻裝置成本過(guò)高，改造費(fèi)用大大增加，最終經(jīng)過(guò)研討選用了動(dòng)力源HINV系列一拖二變頻調(diào)速裝置，變頻工程與負(fù)載的一次電氣主接線原理圖如下：

一拖二手動(dòng)旁路方案 注：TF為用戶圖中等效高壓變頻工程。 變頻工程旁路方案說(shuō)明： 變頻運(yùn)行時(shí)：斷開(kāi)QS1，閉合QS2和QS3； 旁路運(yùn)行時(shí)：斷開(kāi)QS2和QS3，閉合QS1； 6kV電源經(jīng)用戶輸入真空開(kāi)關(guān)QF1，通過(guò)變頻裝置進(jìn)線刀閘QS2到高壓變頻調(diào)速裝置，變頻裝置輸出經(jīng)出線刀閘QS3送至電動(dòng)機(jī)；6kV電源還可以經(jīng)旁路刀閘QS1直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī)（考慮到變頻器故障情況發(fā)生，將原高壓開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行了改造，重新選型了斷路器。由增加的過(guò)流保護(hù)、微機(jī)保護(hù)裝置對(duì)電機(jī)進(jìn)行有效的動(dòng)作保護(hù)，可在變頻器故障時(shí)直啟兩引風(fēng)機(jī)。具體增設(shè)的保護(hù)如下所述）。變頻裝置的輸出刀閘QS3和旁路刀閘QS1互相閉鎖，即QS2和QS1不能同時(shí)閉合。 旁路作用： 當(dāng)變頻裝置工程檢修時(shí)，可手動(dòng)操作刀閘，形成明顯斷電點(diǎn)，能夠保證人身安全； 當(dāng)變頻裝置出現(xiàn)故障時(shí)，也可手動(dòng)操作刀閘，將變頻裝置隔離，使負(fù)載在工頻電源下正常運(yùn)行，保證生產(chǎn)的安全、持續(xù)的運(yùn)行。 電廠每個(gè)鍋爐引風(fēng)機(jī)型號(hào)、極對(duì)數(shù)均相同，且所帶負(fù)荷相差不大，這就給變頻器一同時(shí)拖動(dòng)兩臺(tái)電機(jī)提供了有利條件，但要注意選變頻器的選型。動(dòng)力源公司按照兩電機(jī)額定功率之和進(jìn)行選配，并留有裕量，變頻裝置內(nèi)的移相變壓器容量選配為900kVA（2#爐引風(fēng)機(jī)）和1000kVA（3#爐引風(fēng)機(jī)）。而且在兩臺(tái)電機(jī)前增設(shè)了相應(yīng)完善的保護(hù)措施，具體如下。 由于負(fù)荷的經(jīng)常變化，引風(fēng)機(jī)不可能處于一個(gè)開(kāi)啟一個(gè)關(guān)停的狀態(tài)，因此旁路柜的設(shè)計(jì)將輸出分為兩個(gè)端口分別接至兩電機(jī)電源進(jìn)線側(cè)。為防止其中一臺(tái)電機(jī)故障造成變頻器的損壞或過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，分別為每個(gè)鍋爐引風(fēng)機(jī)電機(jī)增加單獨(dú)硬件的過(guò)流、過(guò)負(fù)荷保護(hù)，具體實(shí)施方案及創(chuàng)新點(diǎn)如下：
3#爐7#、8#引風(fēng)機(jī)綜保原理接線圖（部分）

中國(guó)大唐集團(tuán)公司陡河電廠#2發(fā)電機(jī)組(125MW)屬于調(diào)峰機(jī)組,機(jī)組運(yùn)行時(shí)基本帶70-80%負(fù)荷,兩臺(tái)吸風(fēng)機(jī)采用入口擋板調(diào)節(jié)。為了保證電機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，選用的風(fēng)機(jī)電機(jī)的備用容量較大。機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，吸風(fēng)機(jī)入口擋板開(kāi)度約60%，機(jī)組調(diào)峰時(shí)，風(fēng)機(jī)入口擋板開(kāi)度約40%左右，能量損失大，風(fēng)機(jī)效率低。為了進(jìn)一步適應(yīng)廠網(wǎng)分開(kāi)、競(jìng)價(jià)上網(wǎng)的電力體制，節(jié)約能源，降低廠用電率，保護(hù)環(huán)境，減化運(yùn)行方式，減少轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的磨損等，我公司決定在陡河電廠、下花園電廠及張家口電廠對(duì)部分風(fēng)機(jī)、水泵采用高壓變頻器調(diào)速裝置，我公司在國(guó)際上公開(kāi)招標(biāo)采購(gòu)高壓變頻器。北京利德華福電氣技術(shù)有限公司為國(guó)內(nèi)唯一中標(biāo)單位，并一舉中標(biāo)8臺(tái)高壓變頻器。其中陡河電廠#2爐2臺(tái)吸風(fēng)機(jī)電機(jī)上分別加裝一套北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的6kV/1000kW高壓變頻器裝置。

1、HARSVERT-A06/105型高壓變頻裝置原理

　　變頻裝置采用多電平串聯(lián)技術(shù)，6KV工程結(jié)構(gòu)由移相變壓器、功率單元和控制器組成。6KV系列有21個(gè)功率單元，每7個(gè)功率單元串聯(lián)構(gòu)成一相。

　　每個(gè)功率單元結(jié)構(gòu)以及電氣性能完全一致，可以互換，為基本的交-直-交單相逆變電路，整流側(cè)為二極管三相全橋，通過(guò)對(duì)IGBT逆變橋進(jìn)行正弦PWM控制，可得到如圖3所示的波形。

　　每個(gè)功率單元結(jié)構(gòu)上完全一致，可以互換，其電路結(jié)構(gòu)，為基本的交-直-交單相逆變電路，整流側(cè)為二極管三相全橋，通過(guò)對(duì)IGBT逆變橋進(jìn)行正弦PWM控制。

　　輸入側(cè)由移相變壓器給每個(gè)單元供電，移相變壓器的副邊繞組分為三組，構(gòu)成42脈沖整流方式；這種多級(jí)移相疊加的整流方式可以大大改善網(wǎng)側(cè)的電流波形，使其負(fù)載下的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近1。

　　另外，由于變壓器副邊繞組的獨(dú)立性，使每個(gè)功率單元的主回路相對(duì)獨(dú)立，每個(gè)功率單元等效為一臺(tái)單相低壓變頻器。

　　輸出側(cè)由每個(gè)單元的U、V輸出端子相互串接成星型接法直接給高壓電機(jī)供電，通過(guò)對(duì)每個(gè)單元的PWM波形進(jìn)行重組，可得到如圖4所示的階梯正弦PWM波形。這種波形正弦度好，dv/dt小，可減少對(duì)電纜和電機(jī)的絕緣損壞，無(wú)須輸出濾波器就可以使輸出電纜長(zhǎng)度很長(zhǎng)，電機(jī)不需要降

降溫設(shè)備
車間負(fù)壓風(fēng)機(jī)
負(fù)壓風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家

鋒速達(dá)是水簾生產(chǎn)廠家|環(huán)�？照{(diào)生產(chǎn)廠家|屋頂風(fēng)機(jī)廠家|，鋒速達(dá)承接規(guī)劃：豬場(chǎng)降溫|車間降溫|廠房降溫|豬場(chǎng)通風(fēng)|車間通風(fēng)|廠房通風(fēng)|屋頂排風(fēng)機(jī)|屋頂排熱|廠房通風(fēng)降溫|車間通風(fēng)降溫|通風(fēng)換氣排熱降溫工程|屋頂風(fēng)機(jī)安裝|負(fù)壓風(fēng)機(jī)安裝|水簾安裝|環(huán)�？照{(diào)安裝|通風(fēng)設(shè)備安裝|通風(fēng)降溫設(shè)備|通風(fēng)系統(tǒng)安裝案例|通風(fēng)降溫系統(tǒng)|屋頂通風(fēng)機(jī)|屋頂排風(fēng)系統(tǒng)
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