引言
凈化廠公用工程現(xiàn)有三套75T/h鍋爐，每臺爐配置兩臺離心式引風機。鍋爐正常工作時兩臺引風機都運行，保持爐膛內(nèi)的負壓。6臺6kV、185kW電機作為鍋爐引風機的驅(qū)動源，啟動方式為直接啟動，恒速運轉(zhuǎn)，鍋爐在加負荷、減負荷或運行工況變化的過程中，采用調(diào)整引風機的入口擋板的開度來滿足機組運行的需求?，F(xiàn)運行方式存在如下問題：第一不僅浪費電能，而且擋板及煙道受到較大沖擊，噪聲大，磨損嚴重;第二電機直接啟動，啟動電流大，對電機不利;第三擋板調(diào)節(jié)動作遲緩，執(zhí)行機構(gòu)故障多等。凈化廠動力站對B爐的831-K-202D及C爐的831-K-202E引風機電機進行改造，引風機驅(qū)動電機采用高壓變頻器調(diào)速技術(shù)，既實現(xiàn)了電機的連續(xù)無極調(diào)速，又實現(xiàn)了電機的軟啟動，減少啟動沖擊及設(shè)備磨損，降低維修費用，工藝操作人員也在控制室也實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)速的控制。既有利于工藝參數(shù)的操作，又起到節(jié)能的作用。
1凈化廠高壓變頻系統(tǒng)概況
高壓變頻器是北京合康公司的HIVET-Y06/031型，250kW，變壓器容量為315kVA，采用交-直-交直接高壓(高-高)方式，主電路開關(guān)元件為IGBT。變頻器采用功率單元串聯(lián)，疊波升壓，充分利用常壓變頻器的成熟技術(shù)，具有很高的可靠性。主電路開關(guān)器件是IGBT。由于單只IGBT存在絕緣問題，無法完成6kV直接變頻任務(wù)，應用功率單元串聯(lián)升壓技術(shù)可以很好地解決該問題。圖1所示為一個功率單元結(jié)構(gòu)，它的二極管三相橋式整流電路由專用隔離變壓器的一組三相二次繞組供電，整流后由4只IGBT逆變成單相交流輸出。每個單元輸出電壓為690V。[1]圖1功率單元原理圖凈化廠采用的變頻器每相由5個功率單元串聯(lián)成得到3450V的單相電壓，三相星型聯(lián)結(jié)對應的線電壓為6000V，三相共用15個功率單元，連接圖如圖2所示。
2現(xiàn)場安裝及系統(tǒng)調(diào)試
2.1首先按照設(shè)計進行變頻器參數(shù)設(shè)定，見表1.2.2然后進行頻率試驗(見表2)及各種保護聯(lián)鎖試驗試驗2.3接著進行變頻器帶鍋爐實際負載試驗，見表3。2.4進行共振頻率測試，經(jīng)檢測0-50Hz范圍內(nèi)不存在共振。2.5為避免引風機電機在低頻出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，經(jīng)測試，將變頻器運行最小頻率設(shè)為15Hz。調(diào)試表明，變頻調(diào)速技術(shù)應用前，鍋爐正常運行需開兩臺引風機，變頻調(diào)速技術(shù)應用后，即使鍋爐滿負荷運行也只需開一臺引風機，實現(xiàn)了“一開一備”，降低了損耗，節(jié)約了電能。
3現(xiàn)場應用效果分析
3.1提高了鍋爐效率
使用高壓變頻器后，變頻器通過變頻調(diào)節(jié)風機的轉(zhuǎn)速來控制風機的送風量而不再需要由風門來調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)范圍可以從0%-100%，風機運行參數(shù)得到了改善，工藝人員可以根據(jù)生產(chǎn)按需調(diào)節(jié)風量，改善了操作工藝，提高了效率，減少了不必要的浪費，鍋爐燃燒工況良好。改造后，每噸中壓蒸汽消耗燃氣下降了11.8%，降低了燃料消耗。
3.2啟動性能得到改善
使用高壓變頻器后，電機實現(xiàn)了軟啟動，啟動電流小，啟動更平滑，避免了原來在較大慣性負荷情況下，數(shù)倍的額定起動電流對電網(wǎng)和機械設(shè)備的沖擊，延長電機和風機的使用壽命。
3.3風機的電耗減少
高壓變頻器使用，利用自身功率因數(shù)補償功能，使功率因數(shù)由改造前的0.76提高至0.96，平均消耗功率由95kW降為35kW(見表4)，從而減少了無功損耗，減小了電流，也減少了線損和設(shè)備的發(fā)熱。改造后，設(shè)備效率提高了63%。
3.4提高了控制精度
使用變頻技術(shù)后，變頻器可以直接通過改變頻率控制風機轉(zhuǎn)速來控制風量，調(diào)整方便。變頻器調(diào)整的最小幅度，提高了控制精度，控制精度達0.1Hz，使風機運行更加穩(wěn)定，避免風機擋板調(diào)整風量變化大，工藝生產(chǎn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。
3.5獲得較好的經(jīng)濟效益
我們在鍋爐引風機安裝高壓變頻器前后對鍋爐進行了相關(guān)參數(shù)標定，見表5。由表5推算，在滿足生產(chǎn)的情況下，投用一臺鍋爐一臺由高壓變頻器調(diào)速的引風機，按一天產(chǎn)蒸汽600t，每度電按0.6元，每Nm3天然氣按1元，全年按330天，計算有：一年節(jié)約電能成本=(6.5-3.8)*600*330*0.6=32萬元一年節(jié)約燃氣成本=(136-120)*600*330*1=316萬元合計節(jié)約成本=32+316=348萬元。
4結(jié)束語
在凈化廠鍋爐引風機系統(tǒng)的變頻調(diào)速技術(shù)改造中，我們使用了國產(chǎn)的高壓變頻器，經(jīng)運行檢驗，該產(chǎn)品性能可靠、功能齊全、技術(shù)先進等綜合性能指標均達到設(shè)計要求。通過技術(shù)改造，我們在降低生產(chǎn)成本方面獲得了初步的經(jīng)驗，為高壓變頻器調(diào)速技術(shù)在凈化廠其他風機、水泵上的技術(shù)改造提供寶貴經(jīng)驗。實踐證明，對動力站B爐及C爐上的兩臺引風機驅(qū)動電動機進行的高壓變頻改造，取得了明顯的節(jié)能效果，使用該控制系統(tǒng)具有節(jié)能降耗，調(diào)節(jié)特性好，設(shè)備運行穩(wěn)定性高，能更好地滿足鍋爐生產(chǎn)要求。對原有設(shè)備無須改動，投資較小，回報快，獲得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。推廣和使用國產(chǎn)高壓變頻調(diào)速技術(shù)，降低投入，提高回收期，是切實可行的，是節(jié)能降耗的一個有效的途徑。
