變頻調(diào)速技術(shù)在電廠鍋爐運行中的應用

[摘 要] 在啟動電動機時，產(chǎn)生的過大電磁力和大電流往往會引起傳統(tǒng)鍋爐輔機出現(xiàn)故障。而若將原來的鍋爐系統(tǒng)輔機手動操作，轉(zhuǎn)變?yōu)椴捎米冾l調(diào)速技術(shù)來調(diào)節(jié)閥門和風門的開度，控制風速與風量，不僅可以大幅度地降低電能消耗，又可以消除上述鍋爐輔機缺陷。本文首先闡述了機組鍋爐輔機在未采用變頻調(diào)速前的運行情況，其次，重點分析了電廠鍋爐運行中應用變頻調(diào)速技術(shù)。

[關(guān)鍵詞] 電廠；鍋爐；變頻調(diào)速技術(shù)

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2013 . 22. 033

[中圖分類號] F272；TK22 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2013）22- 0055- 02

1 前 言

與以往的交流調(diào)速方式相比，交流變頻器技術(shù)及裝置在工作效益、功率因數(shù)、轉(zhuǎn)差補償、頻率范圍、低頻轉(zhuǎn)矩、動態(tài)響應等方面都具有較大的優(yōu)勢，在火力發(fā)電廠中應用較為廣泛，也取得了巨大的經(jīng)濟效益。在啟動電動機時，產(chǎn)生的過大電磁力和大電流則往往會引起傳統(tǒng)鍋爐輔機出現(xiàn)故障。而若將原來的鍋爐系統(tǒng)輔機手動操作，轉(zhuǎn)變?yōu)椴捎米冾l調(diào)速技術(shù)來調(diào)節(jié)閥門和風門的開度，控制風速與風量，不僅可以大幅度地降低電能消耗，又可以消除上述鍋爐輔機缺陷。本文以某電廠300MW 上汽和上鍋機組為例，就變頻調(diào)速技術(shù)在電廠鍋爐運行中的應用進行探討。

2 機組鍋爐輔機在未采用變頻調(diào)速前的運行情況

該機組在沒有采用變頻調(diào)速之前，通常都是由定速電動機帶動鍋爐一次風機、送風機運行，由人工調(diào)節(jié)擋板來適當調(diào)節(jié)風量。在運行過程中，該機組主要存在著5個方面的問題：①在啟動鍋爐一次風機、送風機電機時，啟動電流的大小通常為6～8倍額定電流，所以，電動機的使用壽命很容易受到啟動機械轉(zhuǎn)矩的影響；②一次風機、送風機的擋板執(zhí)行機構(gòu)故障較多，通常為大力矩電動執(zhí)行器，對于長期頻繁調(diào)節(jié)往往都不能較好地適應；③風道壓流會由于擋板調(diào)節(jié)的作用而造成嚴重的損失；④運行人員在手動操作擋板時，往往不容易操作，且動作遲緩，進而引起一次風機的出力大幅度波動，而若采用自動操作的方式，則很難有效地達到最佳調(diào)節(jié)品質(zhì)；⑤當風速過大，往往會對擋板造成沖擊損耗。

3 電廠鍋爐運行中應用變頻調(diào)速技術(shù)

根據(jù)多方對比和考察，結(jié)合某電廠300MW 上汽和上鍋機組鍋爐的運行情況，將變頻電控柜安裝在鍋爐一次風機、送風機上，對鍋爐的一次風機風量、送風機風量進行變頻調(diào)節(jié)。

3.1 合理選擇高壓變頻器

目前絕大多數(shù)火力發(fā)電廠已經(jīng)普及了低壓變頻器，但是高壓變頻器卻應用有限，主要原因就在于需要解決大容量、高耐壓等難題，核心技術(shù)目前還僅僅只掌握在富士公司（日本）、西門子公司（德國）、ABB公司（瑞典）、AB公司（美國）、ROBICON公司（羅賓康公司，美國），尤其是美國羅賓康公司這方面做得較好，該公司推出的完美無諧波變頻器采用多重化技術(shù)， 由一個多繞組的隔離變壓器來對各功率單元進行供電，由多個低壓PWM功率單元串接構(gòu)成每一相， 通信和控制則通過光導纖維和高速微處理機來進行實現(xiàn)。每相由5個低壓PWM功率單元串聯(lián)。為了實現(xiàn)輸入多元化， 在繞制時將二次線圈（給功率單元供電上的）互相形成電角度為12度的相位差， 形成的整流大概為30脈沖。多元化可大幅度降低對電網(wǎng)的污染，也能夠較好地將大多數(shù)諧波進行消除。與此同時，諧波無功造成的功率因數(shù)應該為維持在0.95以上。

3.2 鍋爐送風機變頻電控柜

鍋爐送風機變頻電控柜與電網(wǎng)，以及送風機、含氧量變送器的電動機共同組成一個爐膛煙氣含氧量閉環(huán)控制系統(tǒng)，能夠?qū)λ惋L機風量進行自動調(diào)節(jié)，讓爐膛煙氣含氧量維持在最佳穩(wěn)定值， 既可以提高鍋爐的熱效率，降低爐膛溫度，又可以讓電廠鍋爐爐膛不送進過多的冷空氣，將燃煤完全燃燒。

3.3 鍋爐一次風機變頻電控柜

實踐表明：控制器操作簡便，運行方式靈活，運行參數(shù)變化一目了然。鍋爐一次風機啟動時，由于頻率能夠手動或自動調(diào)整，因此不僅不會對供電電網(wǎng)造成沖擊，同時還能夠使開關(guān)設(shè)備的故障率大為減少，延長了開關(guān)電器的使用壽命，減少了設(shè)備的維護工作量。一次風機改用變頻器后，降低風機轉(zhuǎn)速運行的同時，噪聲也將大幅度地降低，當轉(zhuǎn)速降低50%時，噪聲可減少十幾個dB。同時消除了停車和啟動時的打滑和尖嘯聲，變化相當可觀。此外，改變頻后，一次風機運行電流從105 ×2A下降到66 ×2A（300MW負荷下），根據(jù)改造后至今的電能表計量數(shù)據(jù)統(tǒng)計月節(jié)電38萬kW·h。可多售電價值13.67萬元/月。

3.4 系統(tǒng)技術(shù)方案分析

系統(tǒng)采用一臺電動機被一套變頻裝置驅(qū)動的“一拖一配置”方式，高壓變頻調(diào)速裝置的控制線路主要包括遠傳控制系統(tǒng)與控制電源、冷卻風機電源的接口；主回路接線主要包括輸出高壓電纜和輸入6 kV高壓電纜。高壓變頻調(diào)速裝置能夠與DCS系統(tǒng)進行實時通信， 其運行狀態(tài)可以通過DCS系統(tǒng)進行操作并監(jiān)視。多組功率模塊串聯(lián)組成該高壓變頻器主體結(jié)構(gòu)，拓撲結(jié)構(gòu)多為單元串聯(lián)多電平式，變換形式則為“高-低-高”，從而產(chǎn)生需要的高壓輸出。

主要參考文獻

[1]向立清.變頻調(diào)速在電廠中的節(jié)能應用[J]. 中國高新技術(shù)企業(yè)，2009（1）：134-137.

[2]楊曉芳.關(guān)于某電廠鍋爐過熱器保護的探討[J]. 鍋爐制造，2009（3）：142-144.

[3]劉文軍.變頻調(diào)速控制技術(shù)在電廠設(shè)備上的應用[J]. 科技資訊，2010（31）：102-105.

[4]王向東，呂德民.維護電廠鍋爐過熱器的分析[J]. 中國科技財富，2008（12）：167-170.

[5]張蓓.淺論火力發(fā)電廠如何加強鍋爐燃煤節(jié)能質(zhì)量管理[J]. 市場周刊：理論研究，2008（1）：145-149.