開拓大功率變頻器在循環(huán)流化床鍋爐風(fēng)機上的應(yīng)用

一、引言

    我國電站鍋爐風(fēng)機雖已普遍采用了離心風(fēng)機，但實際運行效率并不高。其主要原因之一是風(fēng)機的調(diào)速性能差，其二是運行點偏離風(fēng)機的zui率點。因為在設(shè)計的過程中，很難準(zhǔn)確地計算出管網(wǎng)的阻力。并考慮到長期運行過程中可能發(fā)生的各種問題，通?？偸前严到y(tǒng)的zui大風(fēng)量和風(fēng)壓作為選擇風(fēng)機型號的設(shè)計值。而風(fēng)機的型號和系列是有限的，往往選不到合適的型號時，就往大型號上靠，因此，電站鍋爐送、引風(fēng)機的風(fēng)量和風(fēng)壓裕度達(dá)20~30%是比較常見的。

    電站鍋爐風(fēng)機的風(fēng)量與風(fēng)壓速度以及機組的調(diào)峰運行導(dǎo)致風(fēng)機的運行工況點與設(shè)計點相偏離，從而使風(fēng)機的運行效率大幅度下降。一般情況下，采用風(fēng)門調(diào)節(jié)的風(fēng)機，在兩者偏離10%時，效率下降8%左右；偏離20%時，效率下降20%左右；而偏離30%時，效率下降30%以上。對于采用進口風(fēng)門調(diào)節(jié)風(fēng)量的風(fēng)機，這是一個不可避免的損失。因此改進離心風(fēng)機的調(diào)節(jié)方式是提高風(fēng)機運行效率，降低風(fēng)機耗電量的zui有效途徑。

    如果在風(fēng)機上加裝目前國內(nèi)已經(jīng)普遍采用的變頻器，對風(fēng)機電動機進行調(diào)速控制，從而實現(xiàn)對風(fēng)量的調(diào)節(jié)以滿足鍋爐負(fù)荷的變化，這樣就能將風(fēng)門的能量損失節(jié)約下來。通過選型調(diào)研，決定采用北京開拓機電設(shè)備有限公司生產(chǎn)的KT-G11/P11系列大功率變頻器對35T/h流化床鍋爐的引風(fēng)機、鼓風(fēng)機和二次風(fēng)機實行變頻調(diào)速控制，達(dá)到了預(yù)期的節(jié)能效果。

    二、系統(tǒng)設(shè)計

    由于35T/h循環(huán)流化床鍋爐采用一臺鼓風(fēng)機（送風(fēng)機或一次風(fēng)機），280kW；一臺二次風(fēng)機110kW；一臺引風(fēng)機355kW。任何一臺風(fēng)機故障都會造成停爐停機事故，因此對調(diào)速系統(tǒng)可靠性的要求非常高。35T/h循環(huán)流化床鍋爐如下圖所示:

    為了保證風(fēng)機變頻調(diào)速系統(tǒng)的可靠運行，每臺變頻器都配備有手動工頻旁路裝置。當(dāng)變頻器因故障而退出運行時，風(fēng)機電動機可以通過手動切換到工頻運行。由于循環(huán)流化床鍋爐的特殊結(jié)構(gòu)，當(dāng)風(fēng)機故障時，只要及時關(guān)閉進口風(fēng)門，鍋爐還能在短時間內(nèi)繼續(xù)燃燒，不會引起停爐故障。風(fēng)機變頻調(diào)速系統(tǒng)一次結(jié)線采用標(biāo)準(zhǔn)的“一拖一”帶工頻旁路的設(shè)計方案，一次系統(tǒng)結(jié)線如下圖所示：

    三、應(yīng)用情況

    35T/h循環(huán)流化床鍋爐風(fēng)機變頻調(diào)速系統(tǒng)投運后，通過實際生產(chǎn)期間對風(fēng)機工頻起動運行和變頻起動運行的大量對比測試，鍋爐風(fēng)機采用變頻調(diào)速運行后有明顯的優(yōu)勢。

    1）改善起動性能、減小電網(wǎng)沖擊。引風(fēng)機采用變頻器靜態(tài)起動，運行人員通過DCS系統(tǒng)緩慢提升轉(zhuǎn)速至工作范圍，轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)上升，減小了對電網(wǎng)的沖擊。

    2）減小了機械震動、噪聲和磨損，提高了運行的可靠性，延長了機械壽命。變頻調(diào)速時，引風(fēng)機入口擋板全開，升降轉(zhuǎn)速平穩(wěn)，慣性力矩減小，各部分力矩為zui小，風(fēng)機轉(zhuǎn)動部件磨損zui小，環(huán)境噪音降到zui低。

    3）利用變頻器對鍋爐引風(fēng)機進行壓力、風(fēng)量調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)過程中平滑靈活可靠，同時解決風(fēng)門擋板線性差、調(diào)節(jié)延遲問題，特別在點爐初期和低負(fù)荷情況下，變頻調(diào)節(jié)非常方便平穩(wěn)、控制精度高、爐膛負(fù)壓容易控制。

與擋板節(jié)流調(diào)節(jié)相比，變頻調(diào)節(jié)明顯改善了調(diào)節(jié)性能。

    四、節(jié)能效益分析

    在鍋爐系統(tǒng)運行正常，熱負(fù)荷基本相等的工況條件下，對鍋爐風(fēng)機采用不同調(diào)節(jié)方式的風(fēng)量、風(fēng)壓、排煙量和耗電量進行測試，得出的測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計：    

    五、投運過程中出現(xiàn)的問題及處理辦法實測

    1、由于電站鍋爐離心式送、引風(fēng)機是大慣量負(fù)載，投運中多次出現(xiàn)減速時直流過電壓。這是因為未加制動單元和制動電阻。只有將加、減速時間延長至300~350秒，并在電機停止和起動時加直流控制電壓才能解決。

    2、投運當(dāng)時正值盛夏，氣溫較高，送、引風(fēng)機由于功率較大，容易出現(xiàn)熱停機保護。后來在控制柜和控制室內(nèi)增加散熱風(fēng)扇予以解決。

    六、結(jié)語

    實踐證明，開拓大功率變頻器用于電站鍋爐送、引風(fēng)機變頻器調(diào)速節(jié)能改造，是十分成功的，并取得了良好的節(jié)能效果。其可靠性完滿足電站鍋爐風(fēng)機連續(xù)長時間運行的需要。在風(fēng)機、水泵類負(fù)載的節(jié)能改造中有著廣闊的應(yīng)用前景。