導(dǎo)語(yǔ)：電廠風(fēng)機(jī)節(jié)能改造分析論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

1引言

隨著現(xiàn)代企業(yè)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，效益最大化是企業(yè)永恒的主題。利用新技術(shù)來(lái)提高企業(yè)生產(chǎn)裝置的管理水平和節(jié)能降耗已是各企業(yè)首選的手段之一。高壓變頻節(jié)能技術(shù)隨著國(guó)內(nèi)一些生產(chǎn)廠家研制水平的不斷提高，已接近世界同行業(yè)的領(lǐng)先水平，并以產(chǎn)品性能穩(wěn)定、價(jià)格適宜深得國(guó)內(nèi)企業(yè)廣泛接受和應(yīng)用。

巨化集團(tuán)公司熱電廠#8爐為280T/H鍋爐，采用雙引風(fēng)機(jī)式，風(fēng)機(jī)型號(hào)為Y4-60-11N022.5D，配置功率為630kW，電壓為kV的三相交流異步電動(dòng)機(jī)，風(fēng)門(mén)采用檔板調(diào)節(jié)，正常運(yùn)行開(kāi)度為50%左右，形成檔板兩側(cè)風(fēng)壓差，造成節(jié)流損失;同時(shí)風(fēng)機(jī)檔板執(zhí)行機(jī)構(gòu)為大力矩電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，故障較多，風(fēng)機(jī)自動(dòng)率較低。為此我們對(duì)引風(fēng)量調(diào)節(jié)進(jìn)行變頻調(diào)速技術(shù)改造，以達(dá)到節(jié)能降耗及提高調(diào)節(jié)自動(dòng)化水平?，F(xiàn)就改造過(guò)程中的一些工作情況介紹如下。

2變頻器容量的選擇

一般情況下變頻器容量大小的選擇與電動(dòng)機(jī)容量相同，這樣能滿足電機(jī)在額定出力內(nèi)進(jìn)行不同轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。但在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)工作中，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行工況來(lái)選擇合適的變頻器容量，既能滿足生產(chǎn)需要，又能節(jié)省變頻器投資及減少配套設(shè)施。我們根據(jù)我廠#8爐引風(fēng)機(jī)的配置及正常運(yùn)行工況，了解到當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)人員考慮風(fēng)道內(nèi)裝有脫硫裝置以及檔板開(kāi)度在70%左右調(diào)節(jié)特性較好，所以配置了630kW的電機(jī)。同時(shí)我們也對(duì)額定工況下引風(fēng)機(jī)功率進(jìn)行了分析，在各種工況下引風(fēng)機(jī)功率都不會(huì)大于350kW。我們認(rèn)為如果采用變頻調(diào)速，風(fēng)門(mén)全開(kāi)，節(jié)流損失會(huì)較大減少，風(fēng)機(jī)的功率將更不會(huì)大于350kW。為此，選擇容量為400kW的變頻器應(yīng)能滿足上述風(fēng)機(jī)在各種工況下不同轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的要求。

3采用變頻調(diào)速后的效益預(yù)測(cè)

利用變頻器作為風(fēng)量的調(diào)節(jié)器，最直接的效益就是節(jié)能降耗。各用戶(hù)可根據(jù)自己的的改造對(duì)象進(jìn)行初步分析計(jì)算，以了解改造后節(jié)能的投資回報(bào)率及風(fēng)機(jī)運(yùn)行的一些基本參數(shù)。

采用變頻調(diào)速的主要特點(diǎn)是消除或減少檔板的節(jié)流損失，節(jié)能的效果與風(fēng)機(jī)的性能、運(yùn)行工況、檔板的開(kāi)度等有關(guān)。下面就例舉我廠#8爐風(fēng)機(jī)改造測(cè)算情況作一介紹。

3.1引風(fēng)機(jī)的性能曲線

3.2引風(fēng)機(jī)的實(shí)際測(cè)量

3.3利用相似理論分析風(fēng)機(jī)采用變頻后的參數(shù)

圖1中AB曲線是風(fēng)機(jī)性能曲線，在近似額定轉(zhuǎn)速下，表示風(fēng)機(jī)流量與風(fēng)壓之間的關(guān)系。但在實(shí)際運(yùn)行工況中表2所示，風(fēng)機(jī)全壓、流量參數(shù)只需在圖1中C點(diǎn)運(yùn)行。在沒(méi)有改造前，風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速不能變，只能靠風(fēng)門(mén)節(jié)流。采用變頻調(diào)節(jié)，風(fēng)門(mén)全開(kāi)，可根據(jù)工況所需的風(fēng)機(jī)全壓、流量來(lái)改變轉(zhuǎn)速。根據(jù)風(fēng)機(jī)相似理論，風(fēng)機(jī)性能參數(shù)之間關(guān)系為:

Q/Q0=n/n0

P/P0=(n/n0)2(P/P0)

式中:Q—風(fēng)機(jī)流量

P—風(fēng)機(jī)全壓

n—轉(zhuǎn)速

ρ—介質(zhì)密度

根據(jù)上述關(guān)系以及表2所示的運(yùn)行工況，風(fēng)機(jī)變頻后的運(yùn)行性能曲線下移為圖1(abc)所示，其關(guān)系式為:

Qa=QAn/n0(1)

Pa=PA(n/n0)2(ρ/ρ0)(2)

Qb=QBn/n0(3)

Pb=PB(n/n0)2(ρ/ρ0)(4)

3.4相關(guān)參數(shù)估算

(1)表2工況下轉(zhuǎn)速計(jì)算:

從圖1(abc)性能曲線所示，為了方便計(jì)算，近似認(rèn)為性能曲線成線性關(guān)系，即:

(Pc-Pb)/(Qc-Qb)=(Pa-Pb)/(Qa-Qb)(5)

由(1)~(5)式可求得變頻后的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為:

(2)風(fēng)機(jī)全壓效率估算:

風(fēng)機(jī)有效功率=全壓*流量/1000

風(fēng)機(jī)全壓效率=有效功率/軸功率

由表1提供的工況A和工況B數(shù)據(jù)可得，風(fēng)機(jī)的全壓效率為0.785和0.726。因此變頻調(diào)速后的風(fēng)機(jī)全壓效率可按0.75進(jìn)行估算。

(3)變頻調(diào)速后功率估算

風(fēng)機(jī)有效功率=全壓×流量/1000

風(fēng)機(jī)軸功率=風(fēng)機(jī)有效功率/全壓效率

電功率=風(fēng)機(jī)軸功率/(變頻器效率*電機(jī)效率)

其中:變頻器效率取0.96，電機(jī)效率取0.95。

計(jì)算后參數(shù)匯總見(jiàn)表3。

3.5效益估算

對(duì)比變頻調(diào)速前后的電功率:#1引風(fēng)機(jī)減少電功率230kW，節(jié)電率為67.8%;#2引風(fēng)機(jī)減少電功率195.65kW，節(jié)電率為61.7%。

以上是理想條件下的節(jié)電率。在實(shí)際運(yùn)用中，為了考慮變頻器故障切換為工頻運(yùn)行時(shí)，風(fēng)門(mén)需保留它用。變頻調(diào)節(jié)運(yùn)行時(shí)風(fēng)門(mén)盡管全開(kāi)，還有一定的阻礙，影響計(jì)算結(jié)果。另外，各種運(yùn)行工況的不同，節(jié)電效果也不一樣。所以實(shí)際節(jié)電率要比以上估算結(jié)果有一定的出入。但從以上結(jié)果來(lái)看，節(jié)電顯著，值得改造。

4變頻器性能的選擇

利用變頻調(diào)節(jié)技術(shù)無(wú)疑要在原有的回路中加裝一套變頻調(diào)節(jié)設(shè)備，也就是說(shuō)如該產(chǎn)品性能不好，將增加一個(gè)設(shè)備故障點(diǎn),影響機(jī)爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行，為此變頻調(diào)節(jié)器的性能選擇至關(guān)重要。我們?cè)谶x擇時(shí)除了考慮一些常規(guī)的性能指標(biāo)外，還著重注意了以下幾點(diǎn):設(shè)計(jì)上是否相對(duì)有其特點(diǎn)，選用的元件是否穩(wěn)定、成熟;產(chǎn)生的諧波分量是否符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn);電源短時(shí)中斷恢復(fù)時(shí)對(duì)其影響程度;個(gè)別元件故障時(shí)能保持短時(shí)間的運(yùn)行等功能。

目前，市場(chǎng)上高壓變頻器產(chǎn)品較多，變頻調(diào)節(jié)類(lèi)型也有多種。一般說(shuō)來(lái)，國(guó)外有的產(chǎn)品其元件及性能應(yīng)較好，但價(jià)格較高，同時(shí)與用戶(hù)意見(jiàn)的交流、售后服務(wù)較為困難。

我們?cè)趯?duì)風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)改造前，收集、了解了國(guó)內(nèi)一些調(diào)節(jié)裝置的資料，并進(jìn)行了比較，最后選擇了北京利得華福技術(shù)有限公司的產(chǎn)品，其主要特點(diǎn)有:

(1)該裝置由移相變壓器、功率單元和控制器組成。移相變壓器副邊繞組分為三相，21個(gè)功率單元，每相由7個(gè)功率單元串聯(lián)構(gòu)成，每個(gè)單元的主回路相對(duì)獨(dú)立，可等效為一臺(tái)單相低壓變頻器，便于采用現(xiàn)有的成熟技術(shù)。

(2)每個(gè)功率單元電路為基本的交-直-交單相逆變電路，整流側(cè)為二極管三相全橋，構(gòu)成30脈沖整流方式，通過(guò)對(duì)IGBT逆變橋進(jìn)行正弦PWM控制，得到每個(gè)單元的輸出。然后將每相7個(gè)單元的輸出串聯(lián)成星形接法，通過(guò)對(duì)每個(gè)單元的PWM波形進(jìn)行重組，得到階梯正弦PWM波形。這種波形正弦度好，dv/dt小，諧波分量少于國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

(3)當(dāng)某一個(gè)單元出現(xiàn)故障時(shí)，內(nèi)部軟開(kāi)關(guān)自動(dòng)導(dǎo)通，將此單元旁路，由其他單元的繼續(xù)運(yùn)行。

5引風(fēng)機(jī)變頻器的控制與調(diào)節(jié)

我們所應(yīng)用的HARSVERT-A06/050變頻器可通過(guò)在控制柜門(mén)“遠(yuǎn)控/本控”開(kāi)關(guān)的切換實(shí)現(xiàn)“本機(jī)控制”與“遠(yuǎn)方控制”。我廠“遠(yuǎn)方控制”與原有的DCS連接，在引風(fēng)機(jī)控制畫(huà)面中增加了變頻器畫(huà)面，與變頻器輸出接口聯(lián)接，進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，運(yùn)行人員可以通過(guò)DCS中的畫(huà)面對(duì)引風(fēng)機(jī)和變頻器的工作電流、轉(zhuǎn)速以及運(yùn)行、停止、故障等狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。另外，變頻器的控制調(diào)節(jié)還通過(guò)負(fù)壓調(diào)節(jié)器接受爐膛負(fù)壓信號(hào)和來(lái)自送風(fēng)系統(tǒng)的前饋信號(hào)，綜合運(yùn)算后經(jīng)手、自動(dòng)切換單元輸出4~20mA到變頻器的控制端，調(diào)節(jié)變頻器輸出電源的頻率，從而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，改變引風(fēng)量，達(dá)到穩(wěn)定爐膛負(fù)壓的目的。

與常規(guī)的控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)比較，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行操作方式基本不變，主要區(qū)別在于由調(diào)整引風(fēng)門(mén)開(kāi)度改為調(diào)節(jié)引風(fēng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。為了保證生產(chǎn)的連續(xù)運(yùn)行，當(dāng)一臺(tái)變頻器故障時(shí)，聯(lián)跳相應(yīng)引風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)，短時(shí)出現(xiàn)單邊運(yùn)行。將故障變頻器隔離后，引風(fēng)電動(dòng)機(jī)可切換為工頻運(yùn)行，風(fēng)量仍由風(fēng)門(mén)檔板調(diào)節(jié)。

6系統(tǒng)調(diào)試

變頻器安裝后，投入系統(tǒng)運(yùn)行前還需進(jìn)行必要的調(diào)試，其目的主要是檢查所選擇的變頻器其性能、功能是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求以及滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。主要內(nèi)容有:

(1)具備條件:

a)相關(guān)變頻器工作的一、二次設(shè)備安裝、組態(tài)完畢;

b)變頻器柜內(nèi)變壓器耐壓試驗(yàn)、直流電阻測(cè)量合格;

c)6kV電纜、變頻器閘刀柜內(nèi)支持瓷瓶、避雷器等試驗(yàn)合格;

d)檢查各接線正確、緊固;

e)變頻器參數(shù)設(shè)置正確;

f)引風(fēng)機(jī)等機(jī)務(wù)設(shè)備具備試車(chē)條件。

(2)試驗(yàn)項(xiàng)目:

a)閘刀閉鎖功能試驗(yàn):主要檢查出線閘刀和旁路閘刀的機(jī)械閉鎖功能;“高壓允許合閘”閉鎖功能;防止帶負(fù)荷拉合閘刀功能。

b)靜態(tài)調(diào)試:將變頻器控制電源送上，引風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)處于試驗(yàn)狀態(tài)。檢查“本機(jī)控制”(觸摸屏控制)、“遠(yuǎn)方控制”(DCS控制)時(shí)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作狀態(tài)及變頻器面板、DCS畫(huà)面上的各種狀態(tài)顯示是否正確對(duì)應(yīng)。

c)動(dòng)態(tài)調(diào)試:引風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)、變頻器柜將正式通電。分別檢查“工頻旁路”狀態(tài)以及“變頻控制”狀態(tài)下，在DCS上或變頻器面板上操作引風(fēng)機(jī)、變頻器的啟、停、調(diào)是否正常，轉(zhuǎn)速、電流是否下確;在“工頻旁路”狀態(tài)時(shí)與“變頻控制”狀態(tài)時(shí)的轉(zhuǎn)向是否一致;在“變頻控制”時(shí)人為模擬故障保護(hù)動(dòng)作、信號(hào)是否正確。

d)帶負(fù)荷試驗(yàn):主要了解正常運(yùn)行工況下引風(fēng)機(jī)、變頻器的風(fēng)量、電流、轉(zhuǎn)速(頻率);檢查變頻器額定輸出電流時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)速、變頻器頻率。以便確定變頻器的“始動(dòng)頻率”值以及是否投用限流功能。

e)動(dòng)力電源切換試驗(yàn):變頻器在正常運(yùn)行時(shí),電源發(fā)生短時(shí)波動(dòng)或工作廠用電中斷備用電切換成功,這時(shí)變頻器應(yīng)不發(fā)生跳機(jī)。

7變頻改造后的效果

(1)效益比較:

我廠#8爐#1、#2引風(fēng)機(jī)于2003年7月1日改變頻調(diào)節(jié)正式投用，7月8日測(cè)試數(shù)據(jù)如表4:

從表2、表4中可以看出，經(jīng)變頻改造后，在滿足鍋爐負(fù)荷約260T/H燃燒的情況下，風(fēng)機(jī)輸入功率明顯減少，分別由339.00kW、317.00kW降到162.00kW、167.143kW;風(fēng)機(jī)單位電耗也由1.282kWh/t、1.219kWh/t降到0.608kWh/t、0.623kWh/t，節(jié)電率分別為52.57%、48.89%，每年可節(jié)省廠用電200多萬(wàn)kWh。

(2)改為變頻調(diào)節(jié)后，對(duì)其它設(shè)備的影響有:

a)避免了電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電機(jī)的沖擊損害。

b)提高了引風(fēng)機(jī)的自動(dòng)控制能力。

c)由于轉(zhuǎn)速的降低,對(duì)風(fēng)機(jī)的葉輪、軸承等壽命得以延長(zhǎng)。

8結(jié)束語(yǔ)

我廠變頻裝置于2003年7月1日正式投運(yùn)以來(lái)，由于其他原因變頻器正常中經(jīng)歷了電源中斷切換、單邊引風(fēng)機(jī)變頻器運(yùn)行等異常情況的考驗(yàn)。北京利得華福公司生產(chǎn)的高壓變頻器以其可靠的運(yùn)行性能及良好的節(jié)能效果深得用戶(hù)的信賴(lài)，值得大力推廣和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]浙江巨化集團(tuán)公司熱電廠#8爐引風(fēng)機(jī)變頻器改造資料。

[2]HARSVERT-A06/50型高壓變頻器說(shuō)明書(shū)。