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      高壓變頻技術(shù)在鹽化廠鍋爐風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

      2006年11月08日 13:36:04人氣:636來(lái)源:煙臺(tái)勾股通信技術(shù)有限公司

        摘 要:本文介紹了高壓變頻器在循環(huán)流化床引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)調(diào)速方面的應(yīng)用,與傳統(tǒng)檔板調(diào)節(jié)進(jìn)行比較。藍(lán)天鹽化廠在使用高壓變頻器調(diào)速后,節(jié)能效果明顯,大大降低了能源的消耗。
        關(guān)鍵詞:高壓變頻器 電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng) 節(jié)能
        
        湖北藍(lán)天鹽化有限公司為云夢(mèng)縣之一,是一家大型鹽化工生產(chǎn)企業(yè)。我公司在2005年度的鍋爐技改工程中,對(duì)75t/h循環(huán)流化床鍋爐的引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)的高壓電機(jī),均進(jìn)行了高壓變頻技術(shù)改進(jìn),現(xiàn)將改進(jìn)情況作簡(jiǎn)單介紹。
        一、基本情況
        我廠75t/h循環(huán)流化床鍋爐的引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)的風(fēng)量調(diào)節(jié)、風(fēng)壓調(diào)節(jié),原來(lái)采用的是傳統(tǒng)做法,即風(fēng)機(jī)以定速方式運(yùn)行,由擋板調(diào)節(jié)。其主要弊端主要表現(xiàn)為:
        1、調(diào)節(jié)擋板前后壓差增加,工作安全特性變壞,壓力損失嚴(yán)重,造成能耗增加;
        2、風(fēng)機(jī)定速運(yùn)行,擋板調(diào)整節(jié)流損失大,出口壓力高,系統(tǒng)效率低,造成能源的浪費(fèi);
        3、風(fēng)道壓力過(guò)高,威脅系統(tǒng)設(shè)備密封性能;
        4、長(zhǎng)期的40-70%開度,加速擋板自身磨損,導(dǎo)致?lián)醢蹇刂铺匦宰儾睿?BR>  5、設(shè)備使用壽命短,日常維護(hù)量大,維修成本高,造成各種資源的浪費(fèi);
        6、設(shè)備起動(dòng)沖擊電流大,需增加配電設(shè)備容量而增加投資;
        7、與DCS不能直接配合,難于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。
        為了解決上述問(wèn)題,我們經(jīng)過(guò)了大量的技術(shù)論證,決定用高壓變頻器替代傳統(tǒng)的擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量、風(fēng)壓的方法。經(jīng)過(guò)多次考察、反復(fù)研究討論,我們采用了三臺(tái)北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的高壓變頻器,其型號(hào)為:HARSVERT-A06/040(315kW)、HARSVERT-A06/050(355kW)、HARSVERT-A06/030(250kW)。
        
        二、HARSVERT-A高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)方案
       ?。ㄒ唬┕ぷ髟?BR>  

        

        變頻裝置采用多電平串聯(lián)技術(shù),6kV系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1,整套系統(tǒng)由移相變壓器、功率單元和控制器組成。6kV系列有21個(gè)功率單元,每7個(gè)功率單元串聯(lián)構(gòu)成一相。每個(gè)功率單元結(jié)構(gòu)上*一致,可以互換,其電路結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2,為基本的交-直-交單相逆變電路,整流側(cè)為二極管三相全橋,通過(guò)對(duì)IGBT逆變橋進(jìn)行正弦PWM控制,可得到如圖3所示的波形。
        輸入側(cè)由移相變壓器給每個(gè)單元供電,移相變壓器的副邊繞組分為三組,構(gòu)成42脈沖整流方式;這種多級(jí)移相疊加的整流方式可以大大改善網(wǎng)側(cè)的電流波形,使其負(fù)載下的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近1。另外,由于變壓器副邊繞組的獨(dú)立性,使每個(gè)功率單元的主回路相對(duì)獨(dú)立,類似常規(guī)低壓變頻器。
        

        

        輸出側(cè)由每個(gè)單元的U、V輸出端子相互串接而成星型接法給電機(jī)供電,通過(guò)對(duì)每個(gè)單元的PWM波形進(jìn)行重組,可得到如圖4所示的階梯PWM波形。這種波形正弦度好,dv/dt小,可減少對(duì)電纜和電機(jī)的絕緣損壞,無(wú)須輸出濾波器就可以使輸出電纜長(zhǎng)度很長(zhǎng),電機(jī)不需要降額使用,可直接用于舊設(shè)備的改造;同時(shí),電機(jī)的諧波損耗大大減少,消除了由此引起的機(jī)械振動(dòng),減小了軸承和葉片的機(jī)械應(yīng)力。
        當(dāng)某一個(gè)單元出現(xiàn)故障時(shí),可將此單元模塊旁路退出系統(tǒng)而不影響其他單元的運(yùn)行,變頻器可持續(xù)降額運(yùn)行,如此可減少很多場(chǎng)合下停機(jī)造成的損失,避免了由于一個(gè)大功率高壓開關(guān)器件的故障而導(dǎo)致整機(jī)故障、停機(jī)的產(chǎn)生,從而保證了變頻器的可靠性。利德華福的產(chǎn)品zui多可允許2-3個(gè)單元模塊的旁路。
       ?。ǘ┘夹g(shù)方案
        我廠此次采用一拖一自動(dòng)旁路方案,其一次電路如圖5所示。
        系統(tǒng)由3個(gè)高壓真空接觸器和2個(gè)高壓隔離開關(guān)組成。其中KM3、KM2不能同時(shí)閉合。電機(jī)變頻運(yùn)行時(shí),KM1、QS1、QS2、KM2閉合,KM3斷開。要求做到:
        

        

        1、可以實(shí)現(xiàn)變頻自動(dòng)切換功能。
        2、旁路柜柜門上應(yīng)有手動(dòng)和自動(dòng)分、合真空接觸器轉(zhuǎn)換開關(guān)。
        變頻器出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí),系統(tǒng)能夠根據(jù)需要自動(dòng)轉(zhuǎn)入工頻電網(wǎng)中,斷開變頻調(diào)速系統(tǒng),而負(fù)載不用停機(jī),滿足現(xiàn)場(chǎng)不能停機(jī)要求。 圖5 旁路系統(tǒng)方案
        這三臺(tái)高壓變頻器經(jīng)工程技術(shù)人員技術(shù)改進(jìn),zui大限度地滿足了安全可靠的工藝調(diào)速要求,其產(chǎn)品主要特點(diǎn)如下:
        1、對(duì)電網(wǎng)波動(dòng)的適應(yīng)能力增強(qiáng)。針對(duì)生產(chǎn)負(fù)荷波動(dòng)大的工況,變頻器進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì),大幅度提高了其抗電網(wǎng)波動(dòng)能力,做到電壓波動(dòng)在±15%以內(nèi)時(shí),變頻器可以維持滿額輸出;電網(wǎng)電壓降落在-15%~35%以內(nèi)時(shí),變頻器都短時(shí)降額運(yùn)行,不進(jìn)行欠壓保護(hù),等電網(wǎng)電壓恢復(fù)正常后,變頻器自動(dòng)恢復(fù)到原來(lái)的工作狀態(tài),大大減少了電壓跌落造成的停機(jī)現(xiàn)象。
        2、多種及多路控制電源供電。變頻器的控制電源不存在和主電源相位關(guān)系的要求,在現(xiàn)場(chǎng)提供的控制電源失電時(shí),變頻器利用自身配備的UPS為控制系統(tǒng)供電,變頻器可以持續(xù)運(yùn)行,做到控制電源丟失時(shí)(比如維修人員誤拉低壓電、開關(guān)跳閘、熔絲熔斷等),仍然保證輔機(jī)設(shè)備的運(yùn)行。另外還配備雙路控制電源切換功能,能夠接受現(xiàn)場(chǎng)的直流操作電源。相對(duì)交流電源而言,直流電源由于有蓄電池供電,有更高的可靠性。
        3、來(lái)電自啟動(dòng)功能。為避免電網(wǎng)短時(shí)失電對(duì)生產(chǎn)造成影響,該變頻器具備來(lái)電自啟動(dòng)功能。當(dāng)電網(wǎng)電壓消失后,變頻器緊急停機(jī),如果在20秒內(nèi)電源恢復(fù),變頻器會(huì)進(jìn)行自動(dòng)啟動(dòng),恢復(fù)停機(jī)前的運(yùn)行狀態(tài)。
        4、采用新型IGBT功率器件,全數(shù)字化微機(jī)控制。
        5、無(wú)須功率因素補(bǔ)償,能在20~*的負(fù)荷變化情況內(nèi)達(dá)到或超過(guò)0.95的功率因素。
        6、無(wú)需濾波器,變頻器就可輸出正弦電流或電壓波形,對(duì)電機(jī)無(wú)特殊要求。
        7、具有軟啟動(dòng)功能。沒(méi)有電機(jī)啟動(dòng)沖擊引起的電網(wǎng)電壓下跌,可確保電機(jī)安全、長(zhǎng)期運(yùn)行。
        8、控制系統(tǒng)采用全數(shù)字微機(jī)控制,有很強(qiáng)的自診斷功能,能對(duì)所發(fā)生的故障類型及故障位置提供中文指示,能在就地顯示并遠(yuǎn)方報(bào)警,便于運(yùn)行人員和檢修人員能辨別和解決所出現(xiàn)的問(wèn)題。
        9、具有就地監(jiān)控方式和遠(yuǎn)方DCS監(jiān)控方式。
        
        三、應(yīng)用效果
        從三臺(tái)風(fēng)機(jī)采用高壓變頻器后的實(shí)際運(yùn)行情況看,各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足使用要求,工作性能穩(wěn)定,節(jié)能效果明顯。下面是電機(jī)改造前工頻運(yùn)行與變頻改造后變頻運(yùn)行的對(duì)比。
        

        

        從上表看出,藍(lán)天鹽化廠在鍋爐風(fēng)機(jī)上應(yīng)用高壓變頻技術(shù)后,節(jié)能效果十分顯著,一年便收回了投資。概括起來(lái)其主要應(yīng)用效果如下:
        1、變頻起動(dòng)對(duì)電網(wǎng)沒(méi)有任何沖擊。由于變頻器改造后風(fēng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)變頻軟起動(dòng),避免了起動(dòng)電流的沖擊,不僅對(duì)電網(wǎng)沒(méi)有任何沖擊,而且還可以隨時(shí)起動(dòng)或停止;
        2、按需調(diào)節(jié)風(fēng)量,避免浪費(fèi)。進(jìn)行變頻改造后,風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量不再需要由風(fēng)門來(lái)調(diào)節(jié),而是由變頻器通過(guò)變頻調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn),調(diào)節(jié)范圍可以從0%—*;因而可以根據(jù)生產(chǎn)需要隨意調(diào)節(jié)風(fēng)量,減少了不必要的浪費(fèi);
        3、變頻節(jié)能運(yùn)行,節(jié)約了大量能源。由于變頻改造后不再使風(fēng)機(jī)一直處于滿負(fù)荷工作狀態(tài),節(jié)能率高達(dá)63%以上;
        4、降低風(fēng)機(jī)工作強(qiáng)度,延長(zhǎng)使用壽命。進(jìn)行變頻改造后,風(fēng)機(jī)的大部分工作時(shí)間都在較低的速度下運(yùn)行,因而大大降低了風(fēng)機(jī)工作的機(jī)械強(qiáng)度和電氣沖擊,將會(huì)大大延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)的使用壽命,降低維修強(qiáng)度;
        5、可使電動(dòng)機(jī)與風(fēng)機(jī)直接相連接,減少傳動(dòng)環(huán)節(jié)的費(fèi)用;
        6、電機(jī)和風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度下降,潤(rùn)滑條件改善,傳動(dòng)裝置的故障下降;
        7、系統(tǒng)壓力降低,對(duì)管道的壓力和密封等條件緩解,延長(zhǎng)使用壽命;
        8、系統(tǒng)完善的監(jiān)控性能和高可靠性提高了工作效率,減少了檢修和維護(hù)的工作量。
        
        四、結(jié)束語(yǔ)
        由利德華福生產(chǎn)的HARSVERT-A高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)在我廠風(fēng)機(jī)上的使用非常成功。變頻裝置安裝方便,只需在原斷路器與電機(jī)之間串聯(lián)變頻裝置即可,無(wú)需對(duì)負(fù)載和電機(jī)做任何改動(dòng);正常運(yùn)行后,可靠性高,基本上無(wú)維護(hù)量。在一年多的運(yùn)行過(guò)程中,性能穩(wěn)定可靠,節(jié)能*,為我廠的正常生產(chǎn)做出了巨大的貢獻(xiàn)。
        
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