高壓變頻器在熱電廠的應(yīng)用

摘 要：在全國發(fā)電量中，其中電動(dòng)機(jī)的用電量約占60%～70%，全國電力年耗電量中風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備約占1/3，在國家大力提倡節(jié)能降耗的政策下，在熱電廠鍋爐引送風(fēng)的燃燒系統(tǒng)中應(yīng)用高壓變頻器節(jié)能降耗是必然選擇。高壓變頻器在熱電廠的應(yīng)用，大大提高了鍋爐的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的軟啟動(dòng)，減少了風(fēng)道的振動(dòng)與磨損，有利于延長(zhǎng)電機(jī)的使用壽命，實(shí)現(xiàn)了引風(fēng)機(jī)擋板全開，具有良好的節(jié)能效果，提高了整個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、安全性，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益價(jià)值。

關(guān)鍵詞：高壓變頻器 熱電廠 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）07（a）-0101-01

在全國發(fā)電量中，其中電動(dòng)機(jī)的用電量約占60%～70%，全國電力年耗電量中風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備約占1/3，在國家大力提倡節(jié)能降耗的政策下，在熱電廠鍋爐引送風(fēng)的燃燒系統(tǒng)中應(yīng)用高壓變頻器節(jié)能降耗是必然選擇。

某熱電廠設(shè)有兩臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐（每小時(shí)最大蒸發(fā)量為410 t），采用100 MW汽輪發(fā)電機(jī)組，主要提供熱電供應(yīng)，供電標(biāo)煤耗為360 g/kW·h，總體來說水平較高。每臺(tái)鍋爐各掛有兩臺(tái)高壓引風(fēng)機(jī)，正常運(yùn)行功率約為830 kW，通過風(fēng)門開度調(diào)節(jié)輸出功率，然而大部分電能消耗于風(fēng)門擋板，使得風(fēng)門開度維持在40%左右，因此對(duì)其進(jìn)行改造以達(dá)到節(jié)能的效果迫在眉睫。

1 鍋爐引風(fēng)機(jī)高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)特點(diǎn)

該系統(tǒng)是專業(yè)人員通過DCS系統(tǒng)顯示器上的模擬操作器進(jìn)行調(diào)節(jié)，根據(jù)煙氣溫度、鍋爐蒸汽溫度、負(fù)壓等參數(shù)，輸出4～20 mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)反饋給變頻器，對(duì)應(yīng)不同的頻率（速度）給定值，變頻器通過參照轉(zhuǎn)速輸出量與DCS速度給定之間的大小關(guān)系調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)一步調(diào)節(jié)風(fēng)量，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的自動(dòng)化控制。

鍋爐引風(fēng)機(jī)變頻系統(tǒng)的特點(diǎn)主要集中在以下幾個(gè)方面：可以講變頻調(diào)速運(yùn)行和直接投工頻運(yùn)行變成現(xiàn)實(shí)，并且增強(qiáng)了閉鎖回路的可靠性。即使在為變頻器提供的交流220 V控制電源突然掉電的時(shí)候，因?yàn)樽冾l器的控制電源和主電源沒有相位及同步的要求，變頻器還是可以使用UPS繼續(xù)運(yùn)行，不會(huì)停機(jī)；在現(xiàn)場(chǎng)DCS速度給定信號(hào)掉線時(shí)，變頻器提供報(bào)警的同時(shí)，可按原轉(zhuǎn)速繼續(xù)運(yùn)行，維持機(jī)組的工況不變；變頻器配置單元旁路功能，在局部故障時(shí)，變頻器可將故障單元旁路，降額繼續(xù)運(yùn)行，可使原電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，減少突然停機(jī)造成的損失；不改變?cè)酗L(fēng)機(jī)設(shè)備任何基礎(chǔ)，和電廠的DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無縫連接。

2 引風(fēng)機(jī)變頻控制方案的確定

基于以上分析，熱電廠對(duì)2臺(tái)爐的各一臺(tái)引風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造。同時(shí)，為滿足化工廠連續(xù)供熱供電的要求，該引風(fēng)機(jī)高壓變頻器應(yīng)具備在線工、變頻互相切換功能，即變頻器故障可以自動(dòng)切到工頻運(yùn)行，變頻修復(fù)后，可以人工切回變頻運(yùn)行，保證鍋爐連續(xù)正常運(yùn)行。

引風(fēng)機(jī)變頻改造后的一次系統(tǒng)圖如圖1所示，QF是廠用變電所732#柜斷路器；QF1、QF2、QF3是與變頻器配合使用實(shí)現(xiàn)工頻/變頻互相切換的斷路器，可通過DCS控制變頻器輸出頻率。當(dāng)選擇自動(dòng)時(shí)，按爐膛負(fù)壓設(shè)定值自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出；選擇手動(dòng)時(shí)，輸出值由操作人員手動(dòng)輸入，輸入值為0～100%，對(duì)應(yīng)于變頻器輸出0～50 Hz。

3 變頻器帶來的節(jié)能效益和其他效益

（1）節(jié)能效果顯著。2a#引風(fēng)機(jī)電機(jī)功率由原來830 kW下降至400 kW左右，每年可節(jié)約電費(fèi)233.8 萬元；變頻改造后，該廠供電標(biāo)煤耗由360 g/kW·h，下降為359.2 g/kW·h，全年可節(jié)約用煤400 t，節(jié)約燃料成本約24萬元。按照單臺(tái)變頻器投資約250萬元，回收全部投資用不到一年時(shí)間，節(jié)能效果顯著。

（2）促使設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行。傳統(tǒng)方式使用液力耦合器必須定期對(duì)軸承加以更換，因此需讓設(shè)備停止運(yùn)行半天左右，會(huì)給工廠帶來時(shí)間上和經(jīng)濟(jì)上的損失。變頻器的使用能夠有效解決這一問題，它可以保證設(shè)備正常運(yùn)行，且變頻器輸入變壓器溫升、功率單元溫升、輸出電壓和輸出電流等各項(xiàng)參數(shù)穩(wěn)定性能高。變頻器運(yùn)行安全平穩(wěn)，有利于保障發(fā)電廠鍋爐性能的穩(wěn)定發(fā)揮，保障生產(chǎn)的安全可靠，避免意外事故的發(fā)生。在整個(gè)運(yùn)行過程中，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，溫升正常，引風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)電流很小且?guī)缀鯚o噪音，不會(huì)給周圍的工作環(huán)境帶來不良影響。

（3）電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)了真正的軟起動(dòng)和軟停運(yùn)。變頻器提供給電動(dòng)機(jī)的無諧波干擾的正弦波電流，啟動(dòng)電流小，小于電機(jī)的額定電流；可連續(xù)可調(diào)啟動(dòng)時(shí)間，減少了對(duì)電網(wǎng)影響；同時(shí)，變頻器設(shè)置共振點(diǎn)跳轉(zhuǎn)頻率，避免了引風(fēng)機(jī)會(huì)處于共振點(diǎn)運(yùn)行的可能性，維護(hù)了引風(fēng)機(jī)工作平穩(wěn)性，減少了配件的損耗，降低了電動(dòng)機(jī)的故障次數(shù)，使設(shè)備的使用壽命大大延長(zhǎng)，降低了電動(dòng)機(jī)的故障次數(shù)，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率。

高壓變頻器在熱電廠的應(yīng)用，大大提高了鍋爐的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的軟啟動(dòng)，減少了風(fēng)道的振動(dòng)與磨損，有利于延長(zhǎng)電機(jī)的使用壽命，實(shí)現(xiàn)了引風(fēng)機(jī)擋板全開，具有良好的節(jié)能效果，提高了整個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、安全性，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]吳忠智，黃立培，吳加林.調(diào)速用變頻器及配套設(shè)備選用指南[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003，180.

[2]王巖.淺談高壓變頻器在電廠節(jié)能改造工程中的應(yīng)用[J].儀器儀表用戶，2011（3）.

[3]邢桂芹.國產(chǎn)高壓變頻器在發(fā)電廠節(jié)能降耗中的應(yīng)用[J].電網(wǎng)與清潔能源，2008（12）.