高壓變頻器在鍋爐引風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用
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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。