高壓變頻器在鍋爐引風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用

1 技改前的運(yùn)行方式存在的問(wèn)題

某廠8裕爐甲、乙引風(fēng)機(jī)均是雙速電機(jī)(高速和低速)。引風(fēng)機(jī)由高速切到低速運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)線圈接線方式發(fā)生變化，由“雙Y”變?yōu)?ldquo;單Y”，電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)由4 對(duì)變?yōu)? 對(duì)，轉(zhuǎn)速由高速745 r/min變?yōu)?96 r/min，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流減小，定子電流也相應(yīng)減小，電動(dòng)機(jī)電流由144 A 變?yōu)?9.2 A，電動(dòng)機(jī)功率減小，電動(dòng)機(jī)容量由1 250 kW變?yōu)?30 kW。

在爐側(cè)利用風(fēng)機(jī)進(jìn)口擋板，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量以維持爐膛負(fù)壓。因此，無(wú)論在高速還是在低速，都不可避免的存在截流損失，且在高、低速開(kāi)關(guān)切換的過(guò)程中，會(huì)引起爐膛負(fù)壓發(fā)生波動(dòng)等問(wèn)題。引風(fēng)機(jī)高速開(kāi)關(guān)由DL2、DL3組成，低速開(kāi)關(guān)由DL1組成。接線方式如圖1所示。

引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)先合上高速開(kāi)關(guān)DL2、DL3，待電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，若需低速運(yùn)行，可拉開(kāi)高速開(kāi)關(guān)，10 s后再合上低速開(kāi)關(guān)DL1。低速切高速運(yùn)行時(shí)，先拉開(kāi)低速開(kāi)關(guān)，然后合上高速開(kāi)關(guān)。

由于一臺(tái)電機(jī)的控制系統(tǒng)是由三臺(tái)開(kāi)關(guān)組成，切換過(guò)程較為復(fù)雜，在切換的過(guò)程中經(jīng)常遇到開(kāi)關(guān)合不上，拉不開(kāi)的現(xiàn)象。高速電機(jī)是由DL2、DL3 兩個(gè)開(kāi)關(guān)組成，由于不同步開(kāi)關(guān)合不上，致使切換失敗，如果處理不及時(shí)，極易造成鍋爐熄火，給機(jī)組的安全運(yùn)行帶來(lái)一定的隱患。

另外，按照運(yùn)行規(guī)程的相關(guān)規(guī)定，當(dāng)負(fù)荷在170 MW以下時(shí)，允許一臺(tái)引風(fēng)機(jī)高速運(yùn)行，另一臺(tái)引風(fēng)機(jī)低速運(yùn)行。負(fù)荷降到130 MW以下時(shí)，要求兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)都低速運(yùn)行。因機(jī)組負(fù)荷變動(dòng)大，高、低速切換頻繁，電動(dòng)機(jī)受到的沖擊電流較大，易出現(xiàn)電機(jī)口線松動(dòng)現(xiàn)象，存在電機(jī)缺相運(yùn)行的隱患，也同樣威脅設(shè)備的安全運(yùn)行。

2 技改方案

該廠利用大修間隙，對(duì)8裕爐兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改造，選東方日立(成都)電控設(shè)備有限公司生產(chǎn)的高壓變頻(變頻器型號(hào)JPA-400/6)作為調(diào)節(jié)裝置。在改造時(shí)，考慮到降低成本，電動(dòng)機(jī)仍使用原來(lái)電機(jī)，將原電動(dòng)機(jī)低速引出線處短接，使用原“雙Y”接線高速電機(jī)，拆除原DL1和DL3接線。接線方式如圖2 所示。

3 變頻改造后的技術(shù)性能

1)設(shè)置了手動(dòng)工頻旁路功能為了使引風(fēng)機(jī)在變頻器故障時(shí)也能夠運(yùn)行，即當(dāng)變頻器故障時(shí)，將引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)到工頻狀態(tài)繼續(xù)運(yùn)行。原理如圖3所示。

工頻旁路由2 個(gè)高壓隔離開(kāi)關(guān)QS1、QS2 組成，QS2為單刀雙極隔離開(kāi)關(guān)，隔離開(kāi)關(guān)具有電氣和機(jī)械雙重互鎖功能，禁止強(qiáng)行分合隔離開(kāi)關(guān)。變頻運(yùn)行合上QS1，QS2切向變頻位置，工頻運(yùn)行斷開(kāi)QS1，QS2切向工頻位置。

2)變頻故障代碼對(duì)照查詢功能如果變頻器出現(xiàn)輕微異常，可到本地控制柜，根據(jù)變頻器顯示屏提供的故障代碼，來(lái)判斷、排除故障。如果系統(tǒng)出現(xiàn)重故障，需要立即解除變頻控制，變頻器立即輸出“高壓開(kāi)關(guān)緊急分?jǐn)?rdquo;信號(hào)，跳開(kāi)變頻器輸入高壓開(kāi)關(guān)，同時(shí)停止輸出，電機(jī)停運(yùn)。切換旁通柜隔離刀閘的位置，檢查系統(tǒng)正常后，可轉(zhuǎn)入工頻運(yùn)行。正常運(yùn)行中只要對(duì)變頻器通風(fēng)濾網(wǎng)定期清掃，一般不會(huì)出現(xiàn)故障。

3)動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償功能無(wú)功功率的增大，不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱，更主要是功率因數(shù)的降低導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低。使用變頻調(diào)速節(jié)能控制裝置后，功率因數(shù)cos漬抑1，從而減少無(wú)功損耗，增大電網(wǎng)的有功功率。

4)具有軟啟動(dòng)功能改造后，啟動(dòng)頻率低，轉(zhuǎn)速低，電流小且平穩(wěn)，不僅實(shí)現(xiàn)了“軟啟動(dòng)”，還能節(jié)約電能。

4 綜合分析

1)提高了控制精度未改造前，當(dāng)風(fēng)機(jī)進(jìn)行高、低速切換時(shí)，爐膛負(fù)壓波動(dòng)一般在依200 Pa。使用變頻調(diào)節(jié)后，變頻通過(guò)直接控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)控制風(fēng)量，電機(jī)調(diào)整的最小幅度為吟f=依1.5 Hz，爐膛負(fù)壓變化僅為50耀80 Pa，遠(yuǎn)比擋板調(diào)節(jié)精度高，調(diào)整方便且運(yùn)行穩(wěn)定。使鍋爐的燃燒調(diào)整更加穩(wěn)定，減少了擋板調(diào)節(jié)時(shí)使?fàn)t膛負(fù)壓變化大，燃燒不穩(wěn)定的現(xiàn)象。

2)改善了啟動(dòng)性能由于變頻啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速很低，可以實(shí)現(xiàn)“軟啟動(dòng)”，避免工頻啟動(dòng)時(shí)的大電流轉(zhuǎn)矩對(duì)電機(jī)、電纜、開(kāi)關(guān)及機(jī)械設(shè)備的沖擊。

3)提高了設(shè)備的安全性變頻調(diào)節(jié)無(wú)須進(jìn)行頻繁的高、低速切換，取消了調(diào)節(jié)擋板，使風(fēng)壓波動(dòng)減小，減小了風(fēng)道振動(dòng)，改善了鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性，減輕了軸承的磨損，且還可以進(jìn)行變頻、工頻切換，這些無(wú)疑提高了運(yùn)行設(shè)備的安全系數(shù)。特別在這次大修后，由于甲引風(fēng)機(jī)葉輪不平衡，周波達(dá)45 Hz 以上時(shí)振動(dòng)大。為了減小甲引風(fēng)機(jī)的振動(dòng)，盡量增大乙引風(fēng)機(jī)周波，使甲引風(fēng)機(jī)周波運(yùn)行在45 Hz 以下減少機(jī)組的振動(dòng)。最終利用機(jī)組的調(diào)停機(jī)會(huì)，消除了甲引風(fēng)機(jī)的振動(dòng)。如果是以前未改造的設(shè)備，則要申請(qǐng)低谷消缺。

4)延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命改造后引風(fēng)機(jī)的電機(jī)運(yùn)行時(shí)頻率一般為20耀47 Hz，轉(zhuǎn)速降低，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩遠(yuǎn)小于改造前，這樣，不僅延長(zhǎng)電機(jī)等設(shè)備的使用壽命，而且有利于機(jī)組的長(zhǎng)期安全運(yùn)行。

5)節(jié)能效果明顯使用變頻調(diào)速后，不僅取消了擋板調(diào)節(jié)，避免了截流損失，而且電機(jī)電流隨風(fēng)機(jī)負(fù)荷下降而減小，消除了低負(fù)荷時(shí)大馬拉小車(chē)的現(xiàn)象，節(jié)能效果更加顯著，節(jié)能一般在40%左右。同時(shí)也使得設(shè)備的維護(hù)工作量降低，維護(hù)費(fèi)用降低，表1是改造前后引風(fēng)機(jī)在不同負(fù)荷下電流變化值。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著廠網(wǎng)分開(kāi)，競(jìng)價(jià)上網(wǎng)日趨激烈，采用高壓變頻器對(duì)電廠高耗能用電設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，雖然初期投資較大，但能夠提高設(shè)備及機(jī)組的安全可靠性，降低廠用電、供電煤耗，減少機(jī)組故障帶來(lái)的隱形損失，從而提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。