高壓變頻器在鍋爐引風機改造中的運用

劉霞

摘 要：通過分析鍋爐引風機改造中應用高壓變頻器的必要性，闡述了高壓變頻器的工作原理和它在鍋爐引風機改造中的應用，并提出了高壓變頻器改造中的一些注意事項，以期為日后的相關工作提供參考和借鑒。

關鍵詞：高壓變頻器；鍋爐；引風機；節能減排

中圖分類號：TM921.51 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.19.150

1 應用高壓變頻器的必要性

交流電動機是鍋爐引風機的動力系統，為了達到最大運行工況的要求，在選擇電動機容量時，應以最大需求為主。當引風機定速運行時，為了滿足工況變化的需求，需要依靠引風機的入口擋板調節風量。但是，這樣的操作會損失大量的節流，增加風阻和管道振動增加，產生噪聲，降低供風質量，加速設備老化，并且會在調節風量的過程中損失大量的電能，提高鍋爐的使用成本。因此，為了響應國家節能減排政策的號召，提高鍋爐的工作效率，提升企業的競爭力，需要結合鍋爐引風機的特點引入高壓變頻器，改造鍋爐引風機，從而實現節能減排的目的。

2 高壓變頻器

2.1 工作原理

高壓變頻器是串聯疊加性的變頻器。它是采用功率單元串聯多電平技術，將固定頻率、固定電壓的公用電源轉換為可變頻率、可變電壓的電源，從而實現對交流異步電動機的變頻調速控制。

電壓/頻率控制原理為：

交流電動機的感應電動勢為：

E=4.44 Nfφ. （1）

式（1）中：N為繞組有效匝數，可忽略電子繞組的阻抗。

定子電壓為：

U≈E=4.44 Nfφ. （2）

當電機供電頻率降低時，如果保持電機的端電壓不變，則電機中的φ將增大，φ增大將導致電機鐵芯飽和，使電機中有很大的勵磁電流流過，增加銅耗和鐵耗；相反，當供電頻率增加，電機出現欠勵磁時，將會導致電機輸出轉矩下降。因此，在改變電機頻率時，應保持電機的主磁通φ近似不變，控制電機的電壓或電動勢，即變壓變頻控制——變頻器將固定頻率、固定電壓的公用電源轉換為可變頻率、可變電壓的電源，從而改變電機速度。如果采用變頻調速時，可以按照需要升降電機轉速，改變設備的性能曲線，其節能效果顯著。變頻器主要是由控制柜、功率柜和變壓器柜構成的。三相高壓電由高壓開關柜進入，經由輸入降壓和移相給功率單元柜中的功率單元實現供電。其中，功率單元有3組，每一組為一相，并且每相功率單元都采用首尾相串的輸出方式。當需要檢測功率柜中的每一功率單元、逆變控制和整流時，主要是主控制柜內的控制單元利用光纖實現的。這樣做，能夠結合實際需求在操作界面制訂頻率，再由控制單元向功率單元傳送控制信息，并作出相應的控制操作。

2.2 變頻改造方案

在選擇高壓變頻器時，主要結合需改造的鍋爐引風機電動機參數，包括引風機的電動機額定功率、額定電壓、額定電流、額定轉速和功率因素等。例如，某電廠需改造的引風機電動機的額定功率、電壓、電流和轉速分別為1 120 kW、6 kV、133.2 A、990 r/min，其功率因素為0.86，那么，所選擇的高壓變頻器可以選為HARSVERT-A06/135型，其性能指標基本滿足原引風機的電動機參數要求。

為了確保高壓變頻系統的可靠性，并考慮到經濟性等因素，系統主回路控制的控制方案可采取一拖一手動的方式。正常情況下，引風機的運行主要是利用變頻器實現的，在DCS操作臺上控制引風機的啟停，以閉環的方式運行。在變頻系統運行的過程中，為了盡可能縮短變頻器出現不能恢復故障時單風機的運行時間，可以將旁路回路加裝在變頻器中，這樣就能實現工頻和變頻2種運行方式。當變頻器發生故障時，引風機的電動機可以采取手動的方式切換工頻狀態，以滿足生產的要求。

控制系統是由電動機、高壓開關和3個高壓隔離開關構成的。其運行方式是：電源經過1個高壓隔離開關QS1到高壓變頻器中，在調節高壓變頻器裝置后，經過另一個高壓隔離開關QS2向電動機輸出控制，同時，電源也可以直接經過高壓隔離開關QS3控制電動機。因為QS2和QS3是機械互鎖邏輯關系，所以，它們不可以同時閉合。在主回路控制系統正常工作時，應該斷開QS3，閉合QS1和QS2.當變頻器發生故障時，則以工頻方式運行。此時，應該閉合QS3，斷開QS1和QS2，具體構成如圖1所示。

為了保證高壓變頻器能夠長期穩定運行，其環境溫度應該保持在0～40 ℃的范圍內，并且不能超過5 ℃/h的溫度變化。如果鍋爐處于溫度高、灰塵多的環境中，那么，可以利用空-水冷密閉冷卻方案作為散熱方案。

3 運用高壓變頻器的注意事項

在鍋爐引風機改造中，運用高壓變頻器需要注意以下幾點：①保證變頻器室內的通風情況，加強對變頻器室溫度和濕度的控制，落實變頻室的封堵工作，避免外來灰塵進入變頻室。②按照鍋爐計劃檢修周期定期清掃和檢查內部元件，包括冷卻風機、瓷件和控制板等。③在變頻器運行的過程中，要注重對變壓器和功率單元的溫度監控，定期清理變頻器的進風濾網，避免內部元件溫度過高。④在變頻器運行過程中，如果發生故障需要切換工頻方式時，它需要在鍋爐停運檢修的情況下重新投運，這勢必會影響其投運率。因此，企業應該結合自身實際情況增設飛車啟動功能，以保證設備的投運率，避免對實際生產造成影響。

4 結束語

總而言之，運用高壓變頻器不僅實現了對鍋爐引風機的改造，延長了設備的使用壽命，降低了設備故障，還為其操作帶來了不少便利，同時，也實現了節能減排的目的，提高了企業的效益。

參考文獻

[1]陳文剛.高壓變頻器在鍋爐引風機上的應用[J].山東電力高等專科學校學報，2011（02）：28-31.

The Application of High Voltage Inverter in the Transformation of Boiler Air Blower

Liu Xia

Abstract： This paper analyzes the necessity of application of high voltage inverter in the retrofit of boiler air guide fan， expounds the working principle and application of the high voltage inverter， and puts forward some points of attention in the reform of the high voltage inverter， in order to provide reference for the future work.

Key words： high voltage inverter； boiler； air blower； energy saving and emission reduction

〔編輯：白潔〕

文章編號：2095-6835（2015）19-0151-02