張明生

摘 要：文章介紹了高壓變頻器在鍋爐引風(fēng)機改造中的應(yīng)用，通過對高壓變頻器的工作原理說明以及高壓變頻器和傳統(tǒng)控制方式的對比，闡述了高壓變頻器的優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：高壓變頻器；引風(fēng)機；應(yīng)用

1 概述

在鍋爐設(shè)備中引風(fēng)機是主要的耗電設(shè)備，我廠35T鍋爐引風(fēng)機原設(shè)計采用高壓柜直接啟動，風(fēng)機的流量控制是通過調(diào)節(jié)擋板的開度來實現(xiàn)的，很大一部分消耗功率在擋板的位置，做無用功，從而造成電能的損耗，其有很大的節(jié)能潛力，隨著企業(yè)節(jié)能降耗的要求，采用高壓變頻器來實現(xiàn)變頻調(diào)速，減少了啟動對電機沖擊及設(shè)備磨損，可靠性高，維護量少，調(diào)節(jié)精度高。我廠通過使用動力源HINV-AMCX10/350B高壓變頻器對引風(fēng)機進行改造，降低生產(chǎn)電耗，提高經(jīng)濟效益。

2 HINV-AMCX10/350B高壓變頻器工作原理

HINV-AMCX10/350B高壓變頻器由10kV高壓斷路器柜、各個功率單元柜、移相變壓器柜，低壓控制柜，四部分組成，其中10kV高壓斷路器柜由用戶方提供；移相變壓器前端配有工頻和變頻切換開關(guān)用以選擇是采用直接啟動，還是采用變頻器啟動，以便變頻器有故障時采用直接啟動，不影響生產(chǎn)。低壓控制柜采用UPS供電，內(nèi)部裝有DSP系統(tǒng)控制器和西門子200PLC，留有和DCS控制系統(tǒng)的接線端子，達(dá)到自動控制電動機轉(zhuǎn)速，低壓控制柜外部表面安裝了昆侖通態(tài)觸摸屏，所有監(jiān)控參數(shù)都顯示在觸摸屏上，并可以在觸摸屏上進行操作，出于安全考慮設(shè)置有密碼；移相變壓器柜內(nèi)裝10kV移相變壓器，移相變壓器柜面板上裝有溫度控制器，可以設(shè)定控制的溫度，顯示有實際溫度，當(dāng)實際溫度高于設(shè)定溫度時，柜頂部散熱風(fēng)機會自動啟動進行抽風(fēng)散熱，低于設(shè)定溫度時自動停止。

10kV高壓斷路器柜所送的高壓電經(jīng)過10kV移相變壓器后分組輸出，為功率單元供電，功率單元經(jīng)過整流濾波后輸出。功率單元共分為均等的三相電壓經(jīng)過高壓電纜接到高壓電動機，各個功率單元設(shè)有故障旁路開關(guān)，當(dāng)發(fā)生故障時系統(tǒng)可以自動進行切除，在不停機的情況下防止事故擴大。

輸入側(cè)采用移相整流變壓器供電，根據(jù)串聯(lián)級數(shù)不同，構(gòu)成多重化整流方式，無需用戶另外加裝諧波制理裝置。設(shè)備對高壓電力線路基本上無諧波干擾，保證用戶10kV電網(wǎng)穩(wěn)定。輸入功率因數(shù)高，無需加裝功率因數(shù)補償裝置。輸入移相變壓器采用H級絕緣設(shè)計。輸入側(cè)具有浪涌保護功能，可避免操作過電壓的危害。

輸出采用多電平PWM控制方式，電壓和電流輸出穩(wěn)定。電機諧波損耗小。電機轉(zhuǎn)矩脈動小，對機械設(shè)備的應(yīng)力可達(dá)到最小程度。無明顯電動機噪聲。電動機不需降額使用，可以應(yīng)用于新的或原有電動機，減少直接啟動對電動機沖擊的損害，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)速的線性調(diào)節(jié)。

3 引風(fēng)機電機參數(shù)及改造方案

引風(fēng)機參數(shù)

型號：YRKK450-6 額定功率：250KW 額定電壓：10000V

轉(zhuǎn)速：985r/min 功率因素：0.87 額定電流：18.5A

變頻器改造方案根據(jù)實際運行情況， 結(jié)合安全、 經(jīng)濟、 適用的原則， 既可以采用變頻啟動，也可以在變頻器發(fā)生故障的情況下用原來方式啟動，增強系統(tǒng)的可靠性，變頻器主回路接線圖如圖1所示。

QS1為電動機變頻隔離開關(guān)，QS2為電動機變頻隔離開關(guān)，QS1與QS2互鎖?？墒棺冾l在有故障的情況下工頻旁通。高壓輸入電源線連接到旁路柜進線端子；電機線連接到變頻器旁路柜輸出線端，并注意相序，使變頻、工頻兩種不同運行方式時電機轉(zhuǎn)向一致；提供的380VAC（三相四線）低壓電源線連接到控制柜的接線端子，為變頻器控制系統(tǒng)供電。變頻裝置控制電源正常為交流220V，通過UPS后進行供電。變頻器正常運行時，操作人員可以通過DCS控制系統(tǒng)根據(jù)爐膛負(fù)壓用PID自動調(diào)節(jié)變頻器輸出，從而調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速，也可以在DCS系統(tǒng)上直接以手動方式直接輸入引風(fēng)機速度給定。變頻器會自動調(diào)節(jié)至用戶給定的轉(zhuǎn)速。

4 引風(fēng)機采用變頻后的效果對比

未使用變頻器前，引風(fēng)機以額定轉(zhuǎn)速運行，鍋爐負(fù)荷的變化對引風(fēng)機轉(zhuǎn)速沒有任何影響，主要通過調(diào)節(jié)風(fēng)門的開度來進行負(fù)荷變化調(diào)整。對電能消耗大，基本上達(dá)不到節(jié)能的目的。而且調(diào)節(jié)不準(zhǔn)確，很難實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)，使用高壓變頻器后。將高壓變頻器的信號傳入DCS控制系統(tǒng)，通過DCS系統(tǒng)的內(nèi)部PID模塊運算，將設(shè)定的鍋爐負(fù)力和實際測量的負(fù)壓進行比較，自動調(diào)節(jié)輸出引風(fēng)變頻器的頻率，平穩(wěn)地改變電機的轉(zhuǎn)速，使鍋爐負(fù)壓穩(wěn)定在操作人員所設(shè)定的值，提高鍋爐運行的效率，減少了引風(fēng)機的電能損耗，引風(fēng)機自動調(diào)節(jié)的實現(xiàn)也減少了操作人員的勞動強度，避免了人員的誤操作。自變頻器投運以來，電動機所消耗的電能明顯減少，節(jié)能效果在鍋爐實際負(fù)荷低于設(shè)計負(fù)荷時尤其明顯，我廠高壓變頻器投運后，鍋爐滿負(fù)荷運行時引風(fēng)機電流由18.5A降為12A，不算鍋爐低負(fù)荷時運行影響，大概比工頻運行平均每小時節(jié)省電耗56.55KW.H，每度電按0.4元計，每年按300天，運行小時數(shù)按7200小時計，年可節(jié)約電量407160kwh，年節(jié)電費16.28萬。因此，鍋爐引風(fēng)機高壓變頻器改造項目節(jié)能效果相當(dāng)明顯。

5 結(jié)束語

從2013年改造使用以來，沒有發(fā)生過因高壓變頻器故障導(dǎo)致停爐的事故，這足以證明，高壓變壓器具有較高的可靠性。高壓變頻調(diào)速控制作為一種高壓電機的調(diào)速方法，實現(xiàn)了自動控制，降低了操作人員的工作強度，高壓變頻器在鍋爐引風(fēng)機中的應(yīng)用取得了良好的經(jīng)濟效益，節(jié)約電能，降低了設(shè)備損耗，鍋爐引風(fēng)機采用變頻調(diào)速改造后，對電機、高壓開關(guān)等設(shè)備沖擊大大減少，節(jié)省這些設(shè)備的維護費用。

參考文獻

[1]HINV系列高壓變頻器技術(shù)手冊[S].北京動力源科技股份有限公司.

[2]徐甫榮.高壓變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用實踐[M].北京：中國電力出版社，2007.

[3]張永惠.我國高壓變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展[J].變頻器世界，2004.