高壓變頻技術(shù)在引風(fēng)機(jī)改造中的應(yīng)用

張靈輝　趙鵬

摘要：結(jié)合濟(jì)三電力有限公司超低排放改造項(xiàng)目，從設(shè)備選型、變頻器優(yōu)點(diǎn)、邏輯控制、調(diào)試中問題、經(jīng)濟(jì)性多方面進(jìn)行分析和總結(jié)，針對(duì)調(diào)試中出現(xiàn)指令反應(yīng)延遲等問題，提出了設(shè)備優(yōu)化和運(yùn)行方面的意見.采用高壓變頻技術(shù)對(duì)鍋爐引風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速改造后，實(shí)現(xiàn)了“軟啟?！?，延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命，取得了較明顯的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)大容量電機(jī)變頻改造具有一定的參考價(jià)值.

關(guān)鍵詞：高壓變頻；調(diào)速；功率單元；引風(fēng)機(jī)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.017

1引言

濟(jì)三電廠采用的是哈爾濱鍋爐廠440T循環(huán)流化床鍋爐，配置2臺(tái)引風(fēng)機(jī)，改造前電機(jī)功率為1250kW，額定電壓為6kV，6kV開關(guān)為陜西寶光KYN44-12-1600A型真空開關(guān)（CT：300/5A；綜保：南瑞RCS-9626CN）。

機(jī)組運(yùn)行時(shí)引風(fēng)量由DCS系統(tǒng)根據(jù)鍋爐負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)開度進(jìn)行控制，機(jī)組進(jìn)行半干法超低排放改造后，在引風(fēng)機(jī)與原布袋除塵器出口之間增加了脫硫塔及超凈布袋除塵器設(shè)備，增加了阻力，同時(shí)增加了引風(fēng)機(jī)能耗，因此必須對(duì)引風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，以降低能耗，提高設(shè)備運(yùn)行可靠性，該變頻器改造項(xiàng)目就是在這種背景下提出來的。

2設(shè)備選型

高壓變頻裝置選型時(shí)營(yíng)關(guān)注以下幾個(gè)方面：

（1）可靠性.高壓變頻調(diào)速改造的前提是要確保機(jī)組運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定，否則節(jié)能無從談起.因此，需要對(duì)變頻器功率單元、冷卻系統(tǒng)及故障診斷等方面進(jìn)行分析和對(duì)比。

（2）輸入的電壓波動(dòng)范圍寬.電廠因備用電源投入、大容量電機(jī)直接啟動(dòng)等原因，有可能導(dǎo)致廠用電壓波動(dòng)較大，因此就要求變頻器能夠在較寬的電壓范圍內(nèi)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）輸出波形及對(duì)電機(jī)適用性.輸出諧波對(duì)電機(jī)的影響主要有：引起電機(jī)附加發(fā)熱，導(dǎo)致電機(jī)的額外溫升，電機(jī)往往要降額使用，諧波還會(huì)引起電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，噪音增加。

（4）國(guó)產(chǎn)品牌和進(jìn)口品牌.隨著國(guó)內(nèi)高壓變頻器行業(yè)的迅速發(fā)展，國(guó)產(chǎn)主流高壓變頻器在功能、可靠性等方面已經(jīng)達(dá)到國(guó)際水平，在成本和服務(wù)方面則占據(jù)很大優(yōu)勢(shì)。

基于以上考慮，經(jīng)公開評(píng)標(biāo)，最后中標(biāo)產(chǎn)品為新風(fēng)光公司變頻器。JD-BP37高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，以高速DSP為控制核心，采用新型IGBT功率器件，全數(shù)字化微機(jī)控制，系統(tǒng)主要由移相變壓器、功率單元和控制器等構(gòu)成，采用空間電壓矢量控制技術(shù)、功率單元串聯(lián)多電平技術(shù)，屬高高電壓源型變頻器。具有以下特點(diǎn)：①輸入功率因數(shù)高，電流諧波少，無須功率因數(shù)補(bǔ)償、諧波抑制裝置；②瞬時(shí)停電再啟動(dòng)功能；③高高電壓源型變頻器，直接6kV、10kV輸入，直接6kV、10kV輸出，不需要④“飛車啟動(dòng)”技術(shù)；⑤輸出階梯正弦PWM波形，無須輸出濾波裝置，對(duì)電纜、電機(jī)絕緣無損害，電機(jī)諧波少，減少軸承、葉片的機(jī)械振動(dòng)；⑥可接收和輸出多路4～20mA工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)；以便于用戶DCS系統(tǒng)接口。

3調(diào)試中的主要問題

（1）指令反應(yīng)延遲。在變頻器調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)其從接收到變頻指令，到頻率達(dá)到設(shè)定值的時(shí)間間隔太長(zhǎng)，不利于鍋爐極端情況的工況調(diào)整，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成停爐事故，針對(duì)此現(xiàn)象，會(huì)同廠家積極調(diào)整參數(shù)，修改底層程序，將反應(yīng)時(shí)間調(diào)整到可接受范圍。

（2）諧波與振動(dòng)。變頻電源中含有各種諧波，這些諧波會(huì)與電動(dòng)機(jī)的電磁部分里固有空間的諧波相互產(chǎn)生干擾，這種干擾會(huì)形成各種無規(guī)則的電磁激振力，一旦電動(dòng)機(jī)機(jī)體固有的振動(dòng)頻率和電磁力波接近或者一致時(shí)，就會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象。對(duì)變頻器進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)的設(shè)定時(shí)，應(yīng)該盡量避開共振點(diǎn)。

（3）抗干擾問題。變頻器干擾不僅有變頻器自身的干擾，同時(shí)還有變頻器與其他設(shè)備間的電磁波互相干擾。在施工時(shí)，必須處理好設(shè)備的外殼及柜體接地，同時(shí)對(duì)控制回路必須使用屏蔽電纜。

4變頻器應(yīng)用后優(yōu)點(diǎn)

（1）風(fēng)機(jī)電機(jī)真正實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)，避免了電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的沖擊力矩對(duì)電機(jī)造成的損壞，還能有效的減少?zèng)_擊電網(wǎng)。

（2）減小煙道振動(dòng)，即延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，又減輕維護(hù)的工作量，同時(shí)還節(jié)省了部分維護(hù)費(fèi)用。

（3）應(yīng)用變頻器使得風(fēng)機(jī)擋板全開，這樣不僅可以減少煙氣對(duì)風(fēng)機(jī)的沖擊，還可以減輕對(duì)煙道擋板的沖擊。

（4）調(diào)節(jié)擋板產(chǎn)生的磨損和卡死現(xiàn)象明顯減少，保證了運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。

（5）提高機(jī)組的生產(chǎn)效率及自動(dòng)化水平。

5邏輯控制

引風(fēng)機(jī)高壓變頻調(diào)速改造的另外一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)就是對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。由于現(xiàn)用高壓開關(guān)綜保外接觸點(diǎn)已無備用點(diǎn)，而高壓變頻器廠家從安全角度考慮，要求盡量將保護(hù)由硬接線形式引入高壓側(cè)開關(guān)。在與廠家充分溝通的前提下，采取將保護(hù)及跳機(jī)點(diǎn)全部引入DCS邏輯，用邏輯實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的保護(hù)。將變頻就緒信號(hào)作為合高壓開關(guān)的前置條件，將高壓就緒信號(hào)作為變頻器啟動(dòng)的前置條件，變頻器故障信號(hào)作為聯(lián)跳高壓開關(guān)的跳閘條件，這樣即實(shí)現(xiàn)了對(duì)變頻器及高壓開關(guān)的保護(hù)，又不用更換綜保系統(tǒng)，節(jié)省了費(fèi)用開支。

6經(jīng)濟(jì)性分析

變頻器經(jīng)改造后，引風(fēng)機(jī)入口調(diào)節(jié)門全部打開，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由負(fù)荷自動(dòng)控制，基于這種工況穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間后，對(duì)變頻器的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。

在表1中，電流數(shù)據(jù)從6kV高壓開關(guān)處統(tǒng)計(jì)，其中變頻器的損耗包含在引風(fēng)機(jī)的損耗中考慮，表1中的電流數(shù)據(jù)可看出：機(jī)組負(fù)荷越低，變頻器的節(jié)能效果越明顯.表1中的電量是不同負(fù)荷下的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，由此可定量得出，變頻器改造后一個(gè)月的電量比改造前節(jié)約了（1031040×0.82/0.78-713760=370154）kW·h，若假設(shè)機(jī)組的年平均負(fù)荷率為70%，則年節(jié)能為（370154×0.7×2/0.82 3791821）kW·h，按照電價(jià)0.3元/（kw·h）計(jì)算，則年節(jié)約（3791821×0.3=1137546）元.該變頻裝置改造的投資約為220萬元，由此投資回報(bào)2年即可實(shí)現(xiàn)，改造的經(jīng)濟(jì)性比較顯著。

7結(jié)束語

該廠引風(fēng)機(jī)變頻器改造后，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，不僅取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，而且煙風(fēng)系統(tǒng)控制性能良好，爐膛壓力調(diào)節(jié)穩(wěn)定可靠，大大降低系統(tǒng)的故障率。減少了操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，在同行業(yè)有廣泛的應(yīng)用前景。