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風(fēng)機(jī)安裝與維護(hù)

六葉模壓風(fēng)機(jī)_高壓變頻技術(shù)在天津華能楊柳青熱電廠鍋爐風(fēng)機(jī)上的


高壓變頻技術(shù)在天津華能楊柳青熱電廠鍋爐風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用
    
摘 要：本文先容了楊柳青熱電廠在鍋爐風(fēng)機(jī)變頻改造中的探索和經(jīng)驗(yàn)，先容了東方日立（成都）電控設(shè)備有限公司高壓變頻裝置的技術(shù)特點(diǎn)。通過改造前后的對(duì)比，分析了系統(tǒng)的安全可靠性以及節(jié)能效果。


         關(guān)鍵詞：高壓變頻器 風(fēng) 機(jī) 節(jié) 能


         1 引言


         　　天津華能楊柳青熱電有限責(zé)任公司位于天津市西郊，早期的幾臺(tái)小容量機(jī)組由于能耗高、效率低，在幾年前已經(jīng)全部停運(yùn)，并先后建成4×300MW的四臺(tái)燃煤發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量達(dá)1200MW。


         　　隨著節(jié)能降耗建設(shè)節(jié)能性社會(huì)日益深進(jìn)人心，高壓大功率變頻調(diào)速技術(shù)的日益成熟，變頻調(diào)速技術(shù)在火電廠逐漸得到了廣泛應(yīng)用，其中鍋爐風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用比較普遍。楊柳青熱電廠之前沒有高壓變頻改造的嘗試，基本沒有這方面的經(jīng)驗(yàn)。2006年楊柳青熱電廠組織專業(yè)職員對(duì)國內(nèi)外高電壓、大功率的變頻器進(jìn)行了考查、論證。最后得出結(jié)論：高電壓、大功率變頻調(diào)速裝置，無論是可靠性、節(jié)能性還是調(diào)節(jié)性都優(yōu)于其它調(diào)節(jié)方式。所以公司決定對(duì)#5、#6機(jī)組共四臺(tái)引風(fēng)機(jī)和四臺(tái)一次風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造，華能團(tuán)體公司通過國際上公然招標(biāo)的方式，采購了所需的8臺(tái)由東方日立（成都）電控設(shè)備有限公司生產(chǎn)的高壓變頻器。


         2 變頻改造的可行性分析


        


         　　楊柳青發(fā)電廠#5、#6機(jī)組為300MW燃煤發(fā)電機(jī)組,于1998年投運(yùn)。鍋爐為BLK-1025液態(tài)排渣、雙燃燒室（W型火焰）、塔式直流爐。由于采用液態(tài)排渣設(shè)計(jì)，燃燒室溫度高、容積熱負(fù)荷大，造成燃燒室容積相對(duì)較小;由于是塔式爐，造成爐本體高程大，下返煙道長;由于采用二次風(fēng)旋流強(qiáng)度可調(diào)的噴燃器，造成燃燒器的風(fēng)阻大;由于以上多種原因，比一般的爐體的煙風(fēng)系統(tǒng)阻力大，配置的送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)的容量大，鍋爐風(fēng)機(jī)的電耗較高。通過電機(jī)變頻調(diào)速改造，不對(duì)風(fēng)機(jī)及泵的本體、風(fēng)道管道部分進(jìn)行更改，通過變轉(zhuǎn)速可實(shí)現(xiàn)風(fēng)壓、風(fēng)量、水流量的調(diào)節(jié)，機(jī)務(wù)方面不存在題目。根據(jù)現(xiàn)場條件及調(diào)研結(jié)果看，運(yùn)行自動(dòng)控制調(diào)整及電氣部分更改也可實(shí)現(xiàn)。以下對(duì)送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速前后的效果進(jìn)行實(shí)際與理論分析（以#5鍋爐1列風(fēng)機(jī)為例，相關(guān)參數(shù)取于風(fēng)機(jī)試驗(yàn)報(bào)告）：


         　　綜合分析：


         　　送風(fēng)機(jī)為動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)，無擋板節(jié)流損失，變頻調(diào)速節(jié)電效果不明顯，在滿負(fù)荷時(shí)還要多浪費(fèi)電8.3kW，在低負(fù)荷時(shí)只能節(jié)電81.40kW。


         　　引風(fēng)機(jī)為靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)，變頻調(diào)速節(jié)電效果明顯，在滿負(fù)荷時(shí)節(jié)電126.49kW，在低負(fù)荷時(shí)節(jié)電349.8kW。


         　　一次風(fēng)機(jī)為離心式風(fēng)機(jī)，進(jìn)口擋板調(diào)節(jié)，變頻調(diào)速節(jié)電效果明顯，在滿負(fù)荷時(shí)節(jié)電358.149kW，在低負(fù)荷時(shí)節(jié)電340.2kW。


         　　由此可見，引風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)的改造潛力巨大，變頻改造后能達(dá)到節(jié)能降耗的目的。


         3 變頻器基本原理


         　　DHVECTOL-DI變頻裝置采用多電平串聯(lián)技術(shù)，6kV系統(tǒng)由移相變壓器、功率單元和控制器組成。此工程的變頻裝置設(shè)計(jì)為每8個(gè)功率單元串聯(lián)構(gòu)成一相，共24個(gè)功率單元，。輸進(jìn)側(cè)由移相變壓器給每個(gè)單元供電，構(gòu)成48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。每個(gè)功率單元結(jié)構(gòu)以及電氣性能完全一致，為交-直-交單相逆變電路，整流側(cè)為二極管三相全橋，通過對(duì)IGBT逆變橋進(jìn)行正弦PWM輸出控制。通過對(duì)每個(gè)單元的PWM波形進(jìn)行重組，可得到正弦PWM波形,這種波形正弦度好，dv/dt小，電機(jī)的諧波損耗大大減少，消除了由此引起的機(jī)械振動(dòng)，減小了軸承和葉片的機(jī)械應(yīng)力。


         4 可靠性設(shè)計(jì)


         　　鍋爐風(fēng)機(jī)作為鍋爐的重要輔機(jī)，為了確保汽輪發(fā)電機(jī)組穩(wěn)發(fā)滿發(fā)，鍋爐機(jī)組則要保持出力穩(wěn)定，這就要求鍋爐風(fēng)機(jī)保持出力穩(wěn)定。設(shè)備改造原則上應(yīng)以最可靠的系統(tǒng)、最少的投進(jìn)、最短的時(shí)間、帶來最好的效益。四臺(tái)變頻裝置均配置了工頻與變頻間自動(dòng)切換的功能，一次回路見圖1。


        


圖1：變頻器一次回路


         　　4.1工頻與變頻間的自動(dòng)切換的功能


         　　為了保障了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，變頻器在切換過程通過邏輯程序與擋板調(diào)節(jié)相互配合最大限度的減小系統(tǒng)的波動(dòng)，同時(shí)另一臺(tái)變頻器采用風(fēng)壓閉環(huán)調(diào)節(jié)，自動(dòng)、快速的調(diào)節(jié)輸出頻率，從而實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)在整個(gè)切換過程中的動(dòng)態(tài)平衡。


         　　變頻器正常運(yùn)行中操縱變切工指令或者變頻器重故障時(shí)，變頻器將啟動(dòng)變切工程序，實(shí)現(xiàn)變頻運(yùn)行向工頻運(yùn)行的切換。切換過程中當(dāng)檢測到變頻器停止輸出后，立即將擋板調(diào)節(jié)到工頻運(yùn)行時(shí)需要的擋板開度，由于變頻運(yùn)行時(shí)擋板是處于全開狀態(tài)的，變頻運(yùn)行在不同的頻率，就對(duì)應(yīng)工頻運(yùn)行下的一個(gè)擋板開度;同時(shí)，另一臺(tái)風(fēng)機(jī)根據(jù)當(dāng)時(shí)的壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻輸出，最大限度的減小了系統(tǒng)的波動(dòng)。切換中對(duì)電機(jī)的沖擊電流在電機(jī)額定電流三倍左右，與設(shè)置的切換時(shí)間相關(guān)。變切工的時(shí)序圖見圖2，圖3是一臺(tái)引風(fēng)機(jī)的變切工的實(shí)測圖：


        


圖2：變切工的時(shí)序圖

圖3：引風(fēng)機(jī)變切工的實(shí)測圖


         　　風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)行中操縱工切變指令時(shí)，變頻器將啟動(dòng)工切變程序，實(shí)現(xiàn)工頻運(yùn)行向變頻運(yùn)行的切換。在切換過程前需要將變頻器的給定頻升到50HZ，就能實(shí)現(xiàn)無擾切換，切換后需要將擋板慢慢打開，同時(shí)降低給定頻率，直到擋板全部打開。在工頻切變頻的過程中，當(dāng)KM1接觸器合閘的瞬間會(huì)對(duì)變頻器有一個(gè)沖擊，必須保證次沖擊電流小于變頻器的過流保護(hù)定值，變頻器初期有一個(gè)“恒頻增壓”的過程，電流有一個(gè)增加到減少的過程，變頻器的過載整定值也應(yīng)當(dāng)大于此電流。工切變的時(shí)序圖見圖4，圖5是一臺(tái)引風(fēng)機(jī)工切變的實(shí)測圖


      ,換氣負(fù)壓風(fēng)機(jī);  


圖4：工切變的時(shí)序圖


        
圖5：引風(fēng)機(jī)工切變的實(shí)測圖


         　　4.2 瞬時(shí)停電再啟動(dòng)功能


         　　當(dāng)高壓6KV母線進(jìn)行切換或者母線上大電機(jī)起動(dòng)時(shí)會(huì)造成高壓電網(wǎng)瞬間閃動(dòng)，變頻器若不具備瞬停功能，會(huì)立即停機(jī)，等待重新起動(dòng)會(huì)經(jīng)過相當(dāng)長的時(shí)間，會(huì)給生產(chǎn)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。DHVECTOL-DI變頻用具備的瞬時(shí)停電再起動(dòng)功能，可以根據(jù)電源恢復(fù)時(shí)電動(dòng)機(jī)自由旋轉(zhuǎn)的實(shí)際速度計(jì)算出對(duì)應(yīng)的輸出頻率，以此頻率為起始頻率使電動(dòng)機(jī)重新起動(dòng)并加速到停電前的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的連續(xù)運(yùn)行�，F(xiàn)場測試瞬時(shí)停電再啟動(dòng)的電流波形如圖6。


        


圖6：瞬停再啟動(dòng)時(shí)電流波形


         　　4.3 變頻器的軟勵(lì)磁技術(shù)


         　　級(jí)聯(lián)式高壓大功率變頻器的軟勵(lì)磁技術(shù)是我公司二○○五年注冊的專利技術(shù)。軟勵(lì)磁主回路圖見圖7，變壓器在受6KV高壓電前先由一路380VAC的充電電源加到移相變壓器的三次繞阻（額定380VAC）充電，充電回路中串聯(lián)了充電電阻，充電電阻用接觸器KM20、KM21控制，從而實(shí)現(xiàn)充電電壓由小到大的控制。充電電源上并接了一個(gè)錯(cuò)相保護(hù)器，可用來檢測充電電源及相序。


        


圖7：軟勵(lì)磁主回路圖


         　　軟勵(lì)磁技術(shù)的實(shí)現(xiàn)大大的增強(qiáng)了變頻器實(shí)際能力，有效的抑制了變壓器送電時(shí)的過電壓和涌流現(xiàn)象，避免了單元在送電時(shí)的沖擊，延長了單元內(nèi)部核心器件的使用壽命。另一個(gè)方面，軟勵(lì)磁技術(shù)它能實(shí)現(xiàn)380VAC充電電源完成變頻器高壓調(diào)試的功能，簡化了變頻器的調(diào)試過程，有效的解決了調(diào)試送電難的題目;特別是變頻器使用了工頻與變頻自動(dòng)互切的功能后，假如變頻器因故障切換到工頻運(yùn)行，在變頻器故障排除后，由工頻運(yùn)行轉(zhuǎn)為變頻運(yùn)行的過程中，可以利用軟勵(lì)磁功能事先測試變頻器的恢復(fù)情況，從而降低了切換失敗的風(fēng)險(xiǎn)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。采用軟勵(lì)磁技術(shù)后變頻器的啟動(dòng)時(shí)序見圖8。


        


圖8：變頻器的啟動(dòng)時(shí)序


         6 經(jīng)濟(jì)效益分析


         　　6.1間接經(jīng)濟(jì)效益分析


         　　6.1.1電機(jī)軟啟動(dòng)，無沖擊電流


         　　DHVECTOL-DI變頻器對(duì)電機(jī)進(jìn)行軟啟動(dòng)，根據(jù)電機(jī)的現(xiàn)場使用要求，我們可以改變電機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間和變頻點(diǎn)，電機(jī)啟動(dòng)曲線，使得電機(jī)在帶上負(fù)載后完好地適應(yīng)負(fù)載和工藝要求，可確保電機(jī)的安全運(yùn)行并延長其使用壽命，節(jié)省維護(hù)用度。


         　　6.1.2高功率因數(shù)


      ,屋頂排風(fēng)機(jī);   　　DHVECTOL-DI變頻器在整個(gè)調(diào)節(jié)范圍內(nèi)都可維持高功率因數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)值達(dá)到0.95以上，負(fù)載極小時(shí)功率因數(shù)也可以達(dá)到0.9以上，電壓源型變頻調(diào)速技術(shù)相比電流源型變頻調(diào)速、串極調(diào)速等技術(shù)的功率因數(shù)都高，所以完全不需要增加功率因數(shù)補(bǔ)償設(shè)備。


         　　6.1.3 輸出脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩小


         　　DHVECTOL-DI變頻器不需要外部輸出濾器就可提供正弦輸出電壓，變頻器有較低的輸出電壓失真，幾乎不增加電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)噪音。DHVECTOL-DI變頻器大大降低了輸出的諧波電流（低于4%），避免了電動(dòng)機(jī)發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。從而減少了設(shè)備上的機(jī)械應(yīng)力。


        


圖9 實(shí)測出的無電網(wǎng)污染變頻器輸出電壓與輸出電流波形


         　　6.1.4 電機(jī)保護(hù)功能


         　　變頻器安裝了電機(jī)保護(hù)裝置，能區(qū)分變頻器故障和電動(dòng)機(jī)及電纜故障，當(dāng)變頻器至電機(jī)的電纜或電動(dòng)機(jī)故障后不切工頻運(yùn)行，從而有效的保護(hù)了電機(jī)。


         　　6.2 直接經(jīng)濟(jì)效益分析


         　　由于在相同條件下風(fēng)壓和流量的大小與電機(jī)電流的大小成正比所以這里只用工頻運(yùn)行檔板調(diào)節(jié)時(shí)的電機(jī)電流和變頻調(diào)節(jié)時(shí)變頻器的輸進(jìn)電流作一比較從而說明節(jié)電效果。（風(fēng)機(jī)的功率因數(shù)為0.85 變頻器為0.96）


        


         　　以上只是利用電流的變化進(jìn)行的比較，實(shí)際運(yùn)行中不同工況的節(jié)能效果有所差異，但從結(jié)果上看節(jié)能效果非常明顯,達(dá)到了變頻改造的目的。


         7 結(jié)束語


         　　天津華能楊柳青熱電有限責(zé)任公司對(duì)5#、6#爐的鍋爐風(fēng)機(jī)變頻改造固然是初次嘗試，由于前期的數(shù)據(jù)分析充分，進(jìn)行了大量的調(diào)研和論證，這次變頻改造非常成功，達(dá)到了預(yù)期的結(jié)果。隨著高壓變頻技術(shù)的發(fā)展, 以及國家產(chǎn)業(yè)政策的支持,變頻器的應(yīng)用領(lǐng)域不斷的擴(kuò)大,變頻技術(shù)在電力行業(yè)重要輔機(jī)設(shè)備上的推廣,收到了明顯的經(jīng)濟(jì)效益,也代表了今后更多行業(yè)節(jié)能技術(shù)的方向。


         參考文獻(xiàn)：


         　　1 《高壓大功率變頻器產(chǎn)品技術(shù)手冊》 東方日立（成都）電控設(shè)備有限公司


         　　2 《鍋爐培訓(xùn)教材》 天津華能楊柳青熱電有限責(zé)任公司

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收錄時(shí)間:2011年04月13日 04:17:39 來源: 作者:


施比德變頻器在風(fēng)機(jī)水泵調(diào)速節(jié)能改造案例
          節(jié)能降耗、增加效益是全社會(huì)應(yīng)為之努力的方向。我國的電動(dòng)機(jī)用電量占全國發(fā)電量的60％～70％，風(fēng)機(jī)、水泵設(shè)備年耗電量占全國電力消耗的1/3。應(yīng)用于風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備的傳統(tǒng)方法是通過調(diào)節(jié)出口或進(jìn)口的擋板、閥門開度來控制給風(fēng)量和給水量，其輸出功率大量消耗在擋板、閥門地截流過程中。另外，由于在通常的設(shè)計(jì)中為了滿足峰值需求，水泵選型的裕量往往過大，也造成了不應(yīng)有的浪費(fèi)。根據(jù)風(fēng)機(jī)、水泵類的轉(zhuǎn)矩特性，采用變頻調(diào)速器來調(diào)節(jié)流量、風(fēng)量，將大大節(jié)約電能。下面就分析一下在風(fēng)機(jī)水泵類負(fù)載中使用Speeder施比德變頻器所能達(dá)到的效果。


         一、通過Speeder施比德變頻器調(diào)速達(dá)到的一次節(jié)能
下面以水泵為例來說明，由圖1可以看到：

流量Q正比于轉(zhuǎn)速n 
壓力H正比于n2 
轉(zhuǎn)矩T正比于n2 
功率P正比于n3 


圖1 水泵流量、壓力、功率曲線 

在普通的水泵流量控制中使用閥門來調(diào)節(jié)，如圖2所示：

圖2 閥門控制水泵流量

      管道阻力h與流量Q的關(guān)系為h正比于RQ2，其中R為阻力系數(shù)；電機(jī)在恒速運(yùn)行時(shí)，流量為100%情況下（工作點(diǎn)為 A），水泵軸功率相當(dāng)于Q1AH1O所包容的面積。電機(jī)在恒速運(yùn)行時(shí)，采取調(diào)節(jié)閥門的辦法獲得70%的流量（工作點(diǎn)為 B），將導(dǎo)致管阻增大，水泵軸功率相當(dāng)于Q2BH2O所包容的面積，所以軸功率下降不大。采用Speeder施比德變頻器調(diào)速控制流量時(shí)，由于管道特性沒有改變，水泵特性發(fā)生變化（工作點(diǎn)為 C），軸功率與Q2CH3O所包容的面積成正比。故其節(jié)能量與CBH2H3所包容的面積成正比，輸進(jìn)功率大大減小。 如圖3所示： 

圖3 變頻調(diào)節(jié)水泵流量

      正如前面提到的，軸功率P與轉(zhuǎn)速n的三次方成正比。采用Speeder施比德變頻器進(jìn)行調(diào)速，當(dāng)流量下降到80%時(shí)，轉(zhuǎn)速也下降到80%，而軸功率N將下降到額定功率的51.2%,假如流量下降到60%,軸功率N可下降到額定功率的21.6%,當(dāng)然還需要考慮由于轉(zhuǎn)速降低會(huì)引起的效率降低及附加控制裝置的效率影響等.即使這樣,這個(gè)節(jié)能數(shù)字也是很可觀的,因此在裝有風(fēng)機(jī)水泵的機(jī)械中,采用轉(zhuǎn)速控制方式來調(diào)節(jié)風(fēng)量或流量,在節(jié)能上是個(gè)有效的方法。


         二、風(fēng)機(jī)水源節(jié)能的計(jì)算：
      風(fēng)機(jī)水泵流量變化量，如前所述，采用Speeder施比德變頻器調(diào)速是節(jié)電之有效的措施。根據(jù)GB12497對(duì)電機(jī)經(jīng)濟(jì)濟(jì)運(yùn)行治理的規(guī)定有如下的計(jì)算公式。
濟(jì)運(yùn)行治理的規(guī)定有如下的計(jì)算公式。
　　采用檔板調(diào)節(jié)流量對(duì)應(yīng)電動(dòng)機(jī)輸進(jìn)功率P1V與流量Q的關(guān)系為：

P1V≈[0.45+0.55（Q/QN）2]P1e             （1）

式中：
P1e——額定流量時(shí)電動(dòng)機(jī)輸進(jìn)功率（kW）。
QN——額定流量


         三、應(yīng)用實(shí)例：
      某水泥廠機(jī)立窯離心風(fēng)機(jī)245KW，電機(jī)4極、實(shí)際用風(fēng)量為0.6～0.7，預(yù)備改造為Speeder施比德變頻器驅(qū)動(dòng)，估算節(jié)電率和投資回收期。


由（1）式P1V=〔0.45+0.55（0.65）2〕X 245=0.6428×245=157（KW）
      采取風(fēng)門調(diào)節(jié)風(fēng)量時(shí)風(fēng)機(jī)所需的軸功率為157kW，Speeder施比德變頻器調(diào)速器調(diào)風(fēng)量時(shí)相對(duì)調(diào)節(jié)風(fēng)門調(diào)風(fēng)量的節(jié)電率為0.6。年節(jié)電量，每年按300天計(jì)算24×306×157×60%=678240KWh≈67.8（萬kWh）
      年節(jié)電費(fèi)（電價(jià)0.40元/kWh）　0.4×678240=27萬元
      投資回收期:　投資回收期=設(shè)備投資總額（元）÷年節(jié)電費(fèi)（元）
　　                      =18÷27=0.67（年）=8（個(gè)月）
      由此可判定，該水泥廠機(jī)立窯離心風(fēng)機(jī)采用Speeder施比德變頻器驅(qū)動(dòng)后，年節(jié)電量67.8萬kWh，年節(jié)電費(fèi)27萬元，投資回收期8個(gè)月，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益可觀。
　　該水泥廠訂購了一臺(tái)變頻調(diào)速柜、內(nèi)裝佛山施比德變頻科技的SPD8000G250R0G3－250kW變頻器一臺(tái)，另有空開、熔斷器、電表、指示燈等。投進(jìn)運(yùn)行后，變頻器頻率調(diào)到35Hz左右滿足機(jī)窯立風(fēng)量要求，這時(shí)電動(dòng)機(jī)電流210A左右，變頻器輸電壓、298V，實(shí)際輸出功率為
 P=√3 IVCOφ4=3×210×298×0.9≈97.5kW

      與理論計(jì)算值157×0.6=94.2kW基本吻合。
　　通過以上分析可以看出，風(fēng)機(jī)水泵采用Speeder施比德變頻器調(diào)速后，節(jié)電效果是明顯的（節(jié)能超過50%），此外，機(jī)械的轉(zhuǎn)速降低后，機(jī)械的磨損減少，使用壽命延長了，間接經(jīng)濟(jì)效益也很可觀。



密閉鼓風(fēng)爐鼓風(fēng)機(jī)中壓變頻調(diào)速裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
    

摘要：介紹IGBTSIMOVERTMV全數(shù)字矢量變頻器在密閉鼓風(fēng)爐鼓風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用，說明其基本配置、功能和控制特點(diǎn)。實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，這種設(shè)計(jì)是可行的，提高了電氣設(shè)備控制性能及可靠性。

關(guān)鍵詞：密閉鼓風(fēng)爐鼓風(fēng);IGBTSIMOVERTMV;全數(shù)字矢量變頻調(diào)速

1 引言

主鼓風(fēng)機(jī)是密閉鼓風(fēng)爐生產(chǎn)工藝上要求與密閉鼓風(fēng)爐同步的關(guān)鍵設(shè)備，風(fēng)機(jī)性能和運(yùn)行的安全可靠性直接制約著密閉鼓風(fēng)爐的生產(chǎn)能力。本公司在100kt鉛鋅技術(shù)改造完成后，原有的2臺(tái)6kV，1000kW的主鼓風(fēng)機(jī)(靠閥門調(diào)節(jié)風(fēng)量)已經(jīng)不能滿足密閉鼓風(fēng)爐大風(fēng)量生產(chǎn)的技術(shù)要求，為滿足鉛鋅冶煉過程中對(duì)風(fēng)量的嚴(yán)格要求，使主鼓風(fēng)機(jī)有足夠的可調(diào)能力與密閉鼓風(fēng)爐相適應(yīng)，決定使用西門子公司生產(chǎn)的IGBTIMOVERTMV全數(shù)字矢量變頻器，經(jīng)過一段時(shí)間的試運(yùn)行，該系統(tǒng)具有顯著的節(jié)電效果，較高的調(diào)速精度，簡便的使用方法和易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等性能。

2 SIMOVERT MV功能及特點(diǎn)

2.1 技術(shù)指標(biāo)和硬件特點(diǎn)

SIMOVERT MV控制采用了久經(jīng)驗(yàn)證的TRANSVEKTOR磁場定向控制。其控制原理是運(yùn)用空間向量估計(jì)值以及為降低電機(jī)損耗與開關(guān)損耗而經(jīng)過優(yōu)化的逆變器觸發(fā)脈沖模式，以獲得優(yōu)良的控制特性和更高的動(dòng)態(tài)性能，該中壓變頻器具有功率因數(shù)高(在整個(gè)輸出范圍中，PF>0.96),輸出線路諧波電流低，性能可靠，系統(tǒng)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。

2.2 通信能力與控制軟件功能

SIMOVERT MV具有很強(qiáng)的通信能力，可通過智能串行接口等通信模塊靈活地把變頻器接到相應(yīng)的網(wǎng)上，其通信速率可達(dá)38.4kb/s，同時(shí)該變頻器的矢量控制方式可以精確地測定和控制電機(jī)電流的力矩分量和勵(lì)磁分量，具有調(diào)節(jié)參數(shù)的自動(dòng)優(yōu)化，自動(dòng)故障顯示與報(bào)警，可以靈活設(shè)定和更改過程數(shù)據(jù)通道等特點(diǎn)。

3 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與配置

密閉鼓風(fēng)爐鼓風(fēng)機(jī)中壓變頻調(diào)速系統(tǒng)主要由控制器，6kV中壓變頻器、雙電源控制柜、電動(dòng)機(jī)及風(fēng)機(jī)等組成，其組成示意圖如圖1所示。

圖1 密 閉 鼓 風(fēng) 爐 變 頻 調(diào) 速 系 統(tǒng) 組 成 示 意 圖

其中控制器為美國英格索蘭公司Microcontroller Processor Module;變頻器為德國西門子公司產(chǎn)品，型號(hào)是6SE8018，1800kVA;電動(dòng)機(jī)為西門子公司產(chǎn)品，型號(hào)為6kV，1300kW;風(fēng)機(jī)為美國英格索蘭公司的空壓機(jī)。

3.1 HV-IGBTSIMOVERTMV全數(shù)字矢量變頻器主電路的組成

如圖2所示，該系統(tǒng)主電路變頻傳動(dòng)變壓器為三繞組，二次為12相二極管整流輸出，可減少整流裝置產(chǎn)生的高次諧波對(duì)電網(wǎng)的影響，逆變部分為采用高壓IGBT的三電平逆變器。對(duì)于HV?IGBT器件，每次開通或關(guān)斷時(shí)的瞬變電流和瞬變電壓是可以完全控制的，因而它們可以獲得優(yōu)良的輸出電壓特性，同時(shí)，其觸發(fā)電路所需要的元器件數(shù)量比GTO或IGCT的觸發(fā)電路要少得多，故其結(jié)構(gòu)簡單緊湊，而且可靠性極高。

圖2 變頻器主電路組成

全數(shù)字化的SIMADYND控制系統(tǒng)可用作開環(huán)控制和閉環(huán)控制，采用了速度極快的全數(shù)字化32位信號(hào)處理器和多用、靈活的標(biāo)準(zhǔn)軟件。同時(shí)，功能齊全的保護(hù)系統(tǒng)不僅滿足了密閉鼓風(fēng)爐風(fēng)量隨工藝要求而及時(shí)調(diào)整的需要，也避免了不必要的跳閘，增進(jìn)了過程控制效率(風(fēng)機(jī)跳閘時(shí)，密閉鼓風(fēng)爐將會(huì)造成風(fēng)口灌渣)。

由于在進(jìn)行SIMOVERTMV傳動(dòng)系統(tǒng)開發(fā)之初，就考慮了電機(jī)的配套問題，因此，采用西門子H-compact和H-compactplus標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)的SIMOVERTMV傳動(dòng)系統(tǒng)，在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都具有最佳的與上述電機(jī)配套的和協(xié)性。

3.2 雙電源控制

為了維護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，該調(diào)速系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了一套滿足自動(dòng)切換的雙電源供電電路，確保了系統(tǒng)控制電路的穩(wěn)定。

4 密閉鼓風(fēng)爐鼓風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的連接

英格索蘭控制器負(fù)責(zé)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行中的聯(lián)鎖與控制，將系統(tǒng)中電氣控制信號(hào)進(jìn)行綜合和邏輯判斷，監(jiān)控風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況，對(duì)運(yùn)行中出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行聲光報(bào)警(包括防喘振系統(tǒng))，同時(shí)，接受密閉鼓風(fēng)爐中央控制室的指令，根據(jù)密閉鼓風(fēng)爐工藝，利用變頻器進(jìn)行加、減風(fēng)量操作，控制和確保風(fēng)機(jī)的安全可靠運(yùn)行，滿足密閉鼓風(fēng)爐工藝的要求。

5 密閉鼓風(fēng)爐鼓風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用效果

密閉鼓風(fēng)爐鼓風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)一次投運(yùn)成功,六葉模壓風(fēng)機(jī)，自2001年10月投運(yùn)以來，使用情況良好，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)滿足了密閉鼓風(fēng)爐的工藝要求，該控制系統(tǒng)的可靠性極高，滿足了鼓風(fēng)爐冶煉過程中對(duì)風(fēng)量和壓力的嚴(yán)格要求，為年產(chǎn)100kt粗鉛鋅提供了可靠的保證。

2)變頻電機(jī)的工作頻率一般在40～50Hz之間調(diào)整，節(jié)能效果明顯，每年可節(jié)約電費(fèi)230多萬元。

3)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)性能好，全數(shù)字化矢量控制系統(tǒng)使得風(fēng)機(jī)動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，靈敏度高，調(diào)速范圍寬。

4)系統(tǒng)穩(wěn)定性能好，磁場定向控制方式可以達(dá)到與直流傳動(dòng)系統(tǒng)相媲美的動(dòng)態(tài)性能，能準(zhǔn)確地推斷和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩電流分量和磁通電流分量，利用矢量控制方法，預(yù)先給定的轉(zhuǎn)矩可以準(zhǔn)確地維護(hù)和限定。

5)英格索蘭控制器和變頻器可進(jìn)行快速、準(zhǔn)確通信，具有良好的適應(yīng)性，因而操作簡單、可靠，提高了工作效率。

6 結(jié)語

本公司在這次技術(shù)改造中采用了一系列西門子新近推出的先進(jìn)技術(shù)和裝置，系國內(nèi)首次在英格索蘭風(fēng)機(jī)上使用了變頻調(diào)速技術(shù)，很好地解決了變頻控制與風(fēng)機(jī)控制之間相互通信聯(lián)絡(luò)的技術(shù)，使風(fēng)機(jī)在生產(chǎn)中發(fā)揮了最佳效果，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，因而在行業(yè)中具有推廣價(jià)值。

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收錄時(shí)間:2011年03月16日 03:29:18 來源:未知 作者:


電廠吸風(fēng)機(jī)的高壓變頻改造及節(jié)能情況
    
摘    要：安陽電廠#9機(jī)組吸風(fēng)機(jī)變頻改造有效的降低了發(fā)電本錢，進(jìn)步了經(jīng)濟(jì)效益。 
 
英文摘要：The Anyang power plant #9 unit suction fan frequency conversion transformation effective reduced the electricity generation cost, enhanced the economic efficiency. 
 
關(guān)鍵詞： ABB　高壓變頻器　節(jié)能　應(yīng)用 
  
1　引言
　　安陽電廠#9機(jī)組為300MW燃煤機(jī)組，鍋爐型號(hào):DG1025／18.2－II4。該鍋爐為亞臨界自然循環(huán)汽包鍋爐，單爐膛，一次中間再熱，平衡透風(fēng)，鋼構(gòu)架，固態(tài)排渣，燃煤鍋爐。配有兩臺(tái)吸風(fēng)機(jī)，吸風(fēng)機(jī)是鍋爐的重要輔機(jī)，也是耗電大戶。


         2　吸風(fēng)機(jī)情況
2.1　吸風(fēng)機(jī)規(guī)格
　　吸風(fēng)機(jī)的技術(shù)規(guī)格如表1所示。

表1　吸風(fēng)機(jī)的技術(shù)規(guī)格

吸風(fēng)機(jī)的技術(shù)規(guī)格


         2.2　吸風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況
　　吸風(fēng)機(jī)運(yùn)行分低速運(yùn)行和高速運(yùn)行兩種方式，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷較低時(shí)低速運(yùn)行，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷帶250MW以上時(shí)，鍋爐吸風(fēng)量不足，需切換為高速運(yùn)行，機(jī)組負(fù)荷帶250MW以下，切換為低速運(yùn)行，在切換過程中一旦失敗，吸風(fēng)機(jī)跳閘，會(huì)嚴(yán)重影響鍋爐安全，可能會(huì)導(dǎo)致鍋爐燃燒波動(dòng)過大而滅火，甚至造成機(jī)組解列。


         3　吸風(fēng)機(jī)的變頻改造
3.1　變頻改造
　　變頻改造的目的是機(jī)組節(jié)能，保證機(jī)組安全運(yùn)行，節(jié)約廠用電，進(jìn)步經(jīng)濟(jì)效益。2005年機(jī)組大修時(shí)，對(duì)鍋爐吸風(fēng)機(jī)進(jìn)行了變頻改造，改造情況如下:


         3.1.1　變頻設(shè)備組成
　　每一臺(tái)引風(fēng)機(jī)變頻設(shè)備分別由一臺(tái)控制柜、兩臺(tái)變壓器柜、兩臺(tái)變頻單元柜、一臺(tái)刀閘柜組成。東芝-三菱高壓變頻器的主回路是由多個(gè)以單相輸出的PWM變頻器單元串聯(lián)構(gòu)成，采用二極管橋式整流方式非移相控制，即使不設(shè)改善功率因數(shù)的電容，也能達(dá)到高功率因數(shù)運(yùn)行。采用東芝公司的高壓變頻器產(chǎn)品，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是三相輸進(jìn)單相輸出的逆變器串聯(lián)型的高壓變頻器。


         3.1.2　變頻設(shè)備的尺寸和重量
　　變頻設(shè)備的外形尺寸和重重如表2所示。

表2　變頻設(shè)備的外形尺寸和重重

變頻設(shè)備的外形尺寸和重重


         3.1.3　裝置標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格額定值:
　　變頻器的技術(shù)規(guī)格如表3所示。

表3　變頻器的技術(shù)規(guī)格

變頻器的技術(shù)規(guī)格


         3.1.4　變壓器參數(shù):
　　單臺(tái)變壓器一次容量:1360kVA
　　二次A:3×167kVA
　　二次B:3×167kVA
　　二次C:3×167kVA
　　一次電壓:6300V
　　二次電壓:582V
　　一次電流:125A
　　二次電流:166A
　　單臺(tái)變壓器最大損耗:89kW


         3.1.5　變頻器空調(diào)
　　共5臺(tái)空調(diào)，單臺(tái)最大功率13kW。


         3.2　吸風(fēng)機(jī)變頻器的運(yùn)行方式
　　3.2.1正常情況下，應(yīng)采用變頻器運(yùn)行、旁路開關(guān)備用的運(yùn)行方式，即吸風(fēng)機(jī)工作開關(guān)在“工作”位置，吸風(fēng)機(jī)變頻出口刀閘在“合閘”位置帶吸風(fēng)機(jī)運(yùn)行，吸風(fēng)機(jī)旁路開關(guān)在“試驗(yàn)”位置備用。
　　3.2.2　當(dāng)變頻器故障時(shí)，可斷開吸風(fēng)機(jī)工作開關(guān)，拉開吸風(fēng)機(jī)變頻出口刀閘，將吸風(fēng)機(jī)旁路開關(guān)送至“工作”位置，合上旁路開關(guān)帶吸風(fēng)機(jī)運(yùn)行的方式。
　　3.2.3　變頻器電氣回路
　　電機(jī)接線圖如圖1所示。

電機(jī)接線圖

圖1　電機(jī)接線圖


         　　3.2.4　變頻器功率單元電路構(gòu)成
　　變頻器功率單元電路如圖2所示。

變頻器功率單元電路 

圖2　變頻器功率單元電路


         　　3.2.5　電氣系統(tǒng)連鎖
　�。�1）現(xiàn)有斷路器的應(yīng)用:將現(xiàn)有的高速斷路器用于變頻器進(jìn)線斷路器，取消差動(dòng)保護(hù)。現(xiàn)有的低速斷路器作為旁路斷路器，不帶差動(dòng)保護(hù)，原高、低速斷路器綜合電動(dòng)機(jī)保護(hù)保存，對(duì)高速斷路器綜合電動(dòng)機(jī)保護(hù)的整定，需要考慮與變頻器有關(guān)保護(hù)的配合題目。
　�。�2）刀閘柜采用單刀的隔離開關(guān)。因此旁路運(yùn)行時(shí)可以保證旁路斷路器與變頻器隔離。刀閘柜閉合時(shí)，禁止合旁路斷路器。
　�。�3）刀閘柜內(nèi)部接電機(jī)側(cè)有帶電顯示器，一旦電機(jī)帶電運(yùn)行，連鎖禁止打開柜門，禁止操縱開關(guān)。
　�。�4）刀閘柜與旁路斷路器連鎖，一旦旁路斷路器閉合，連鎖禁止打開柜門，禁止操縱開關(guān)。一旦刀閘柜柜門打開，禁止合旁路斷路器。
　�。�5）高速斷路器與低速斷路器電氣互鎖，不能同時(shí)閉合。


         　　3.3　此次吸風(fēng)機(jī)變頻改造，吸風(fēng)機(jī)電機(jī)及高壓開關(guān)不變，從圖中可以看出在吸風(fēng)機(jī)開關(guān)與電機(jī)之間進(jìn)行改造加裝了變頻設(shè)備，既達(dá)到了吸風(fēng)機(jī)變頻改造的目的，又有效節(jié)約了本錢。


         4　節(jié)能情況分析
　　將#9機(jī)組與#10機(jī)組（吸風(fēng)機(jī)未變頻改造）進(jìn)行比較。
4.1　吸風(fēng)機(jī)電量比較
　　吸風(fēng)機(jī)電量比較如表4所示。

表4　吸風(fēng)機(jī)電量比較

吸風(fēng)機(jī)電量比較


         4.2　發(fā)電量與廠用電量比較如表5所示。

表5　機(jī)組發(fā)電量與廠用電量比較

機(jī)組發(fā)電量與廠用電量比較


         4.3　節(jié)能效果
　　從上表可以看出#9機(jī)組在變頻改造后與未變頻改造的#10機(jī)組比較，吸風(fēng)機(jī)電量大幅下降，廠用電下降，取得了明顯的效果，有效的降低了發(fā)電本錢，進(jìn)步了經(jīng)濟(jì)效益。比較如表5所示。


         5　結(jié)束語
　　高壓變頻器在安陽電廠#9機(jī)組吸風(fēng)機(jī)的成功應(yīng)用，取得了明顯的節(jié)能效果，并且消除了設(shè)備隱患，保證了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)步了經(jīng)濟(jì)效益，隨著變頻器在產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，節(jié)約能源與進(jìn)步企業(yè)競爭力緊密結(jié)合，將會(huì)為社會(huì)創(chuàng)造更多的財(cái)富。

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收錄時(shí)間:2011年02月23日 07:36:35 來源: 作者:


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