YQT液體電阻調(diào)速器在吸風機調(diào)速改造上的應(yīng)用

1、YQT液體電阻調(diào)速器在吸風機調(diào)速改造上的應(yīng)用洛陽豫港電力開發(fā)有限公司 郭中民【摘要】 YQT液體電阻調(diào)速器作為目前大型風機最主要的風量調(diào)節(jié)裝置之一，由于它具有投資小，安裝調(diào)試簡單，控制方便，與DCS接口簡單，運行可靠性高，維護量小，節(jié)能效果明顯等優(yōu)點，近幾年來在各行各業(yè)的風機風量調(diào)節(jié)領(lǐng)域有了迅猛的發(fā)展，并得到了大量的廣泛應(yīng)用。洛陽豫港電力開發(fā)有限公司于2004年#2機組大修期間對吸風機進行了改造，經(jīng)過近一年的運行，根據(jù)運行的實際情況，本文對風機調(diào)速改造中的設(shè)備選型、YQT液體電阻調(diào)速器的工作原理、改造的具體方案、改造后設(shè)備的節(jié)能效果和設(shè)備的可靠性及防范措施做了較為詳細地介紹，以啟迪準備進行風機

2、改造或正在進行風機改造的同仁。【關(guān)鍵詞】吸風機 液體電阻調(diào)速 轉(zhuǎn)差功率 DCS系統(tǒng) 節(jié)能The Application of YQT liquid resistance governor using in the suck air blower rate-adjust transformingLuoyang YuGang Power Development Co.Ltd,LIU Zhan-xun,XU Hui,GUO Zhong-min【Abstract】YQT liquid resistance governor as the one of the main wind adjusting-

3、devices of the large-scale air blower at present has a rapidly development in the field of air blower wind adjust in all trades and professions in recent years and has got a large amount of wide application, because of the advantages of little investment, easy to installation and adjustment, conveni

4、ent to control, simple with DCS interface, high operation dependability, small maintenance work, obvious in energy-conserving ,etc. Luoyang YuGang power Development Co.Ltd. remolded the suck air blower wile overhauling the 2 aircrew in 2004. Based on the nearly one-year test- operation and according

5、 to the actual conditions, this document makes a particular introduction of the equipment selecting while rate-transforming of the air blower, the operation the principle of YQT liquid resistance governor, the concrete scheme of transform, energy-conserving result and dependability and precautionary

6、 measures of equipment after adjustment, in an effort to inspire the colleagues who plan to or now are carrying on the transformation of the air blower.【Keyword】Suck air blower; liquid resistance adjustment; revolution differential-speed power; DCS system; energy-conservation洛陽豫港電力開發(fā)有限公司總裝機容量4125MW，

7、四臺鍋爐所用的八臺吸風機，均采用定速運行、入口擋板調(diào)節(jié)風量的運行方式。由于設(shè)計時的保守，所選吸風機的備用容量都偏大，機組在滿負荷運行時，吸風機的擋板開度只有4045，低負荷運行時，擋板開度更小，系統(tǒng)節(jié)流損失大、風機效率低，其耗電量對廠用電的影響非常之大。另外，由于擋板調(diào)節(jié)的線性較差，每臺吸風機的兩個擋板的機械性能不一樣，導致?lián)醢逭{(diào)節(jié)的可靠性降低，從而既增加了維護的工作量，又影響機組的穩(wěn)定運行。為了解決這個問題，我們通過大量的調(diào)研之后，決定采用風機調(diào)速對其進行改造，即吸風機擋板全開，通過改變風機轉(zhuǎn)速來改變風機風量的改造方法。1 目前，大型風機常用的幾種調(diào)節(jié)風機風量的方法比較目前，發(fā)電廠大型風機風

8、量調(diào)節(jié)常用的方法是入口擋板調(diào)節(jié)、動葉調(diào)節(jié)、液力耦合器調(diào)速調(diào)節(jié)、液體粘性調(diào)速器調(diào)速、變頻器調(diào)速、雙速電機配合進口導葉調(diào)節(jié)、繞線式轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速等。風機入口擋板調(diào)節(jié)作為最原始、最傳統(tǒng)的調(diào)速辦法，其應(yīng)用至今仍相當廣泛，但隨著世界能源的逐漸枯竭，人們的節(jié)能意識的不斷提高，同時，由于機械擋板調(diào)節(jié)的精度差，可靠性低等原因，尤其在大型風機上的應(yīng)用，其應(yīng)用價值越來越低。動葉可調(diào)式風機控制油系統(tǒng)復雜，故障率高，動葉常常卡澀，給電廠的安全運行帶來隱患。液力耦合器和液體粘性調(diào)速器都要用油控制調(diào)速，系統(tǒng)復雜龐大，調(diào)速效率低，且由于這兩種調(diào)速方法都要在風機轉(zhuǎn)子與電機轉(zhuǎn)子之間，沿軸向加裝設(shè)備，對正在運行的風機而言，受其水

9、泥基礎(chǔ)的限制，這兩種方案都不適合風機的調(diào)速改造。變頻調(diào)速方法調(diào)速效率高，調(diào)速范圍大，可用于籠型式異步電動機的調(diào)速，但由于其技術(shù)復雜，維護檢修困難，且造價太高，還有一些說不清原因的跳閘故障影響了其應(yīng)用和推廣。雙速電動機驅(qū)動離心式風機，配合進口導葉調(diào)節(jié)風量，可在一定范圍內(nèi)降低功率損耗，但不能無級調(diào)速，驅(qū)動系統(tǒng)的總體效率仍然較低。0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100變頻調(diào)速液體電阻液力耦合風門調(diào)節(jié)100908070605040302010電機輸入功率%圖1風機電動機的電力消耗特性曲線繞線式異步電機轉(zhuǎn)子串入可變電阻調(diào)速方法，由于以前的可變電阻采用的是電阻片，經(jīng)常燒壞，影響了

10、這種調(diào)速方法的推廣應(yīng)用。隨著電力電子和微電子技術(shù)的發(fā)展，以及對國外液體電阻調(diào)速起動調(diào)速器的消化和吸收，國產(chǎn)化的新一代液體電阻起動調(diào)速器已能很好地解決上述問題。它投資小，安裝調(diào)試簡單，控制方便，與DCS接口簡單，更重要的是運行可靠性高，維護量小。但是，由于轉(zhuǎn)差功率，以發(fā)熱的形式消耗在可變電阻上，調(diào)速效率雖然比液力耦合器高，但卻低于變頻器的調(diào)速效率。圖1給出了幾種調(diào)節(jié)方法消耗功率的比較：綜上所述，繞線式異步電機轉(zhuǎn)子串入可變電阻調(diào)速和變頻調(diào)速兩個調(diào)速方案無疑是風機調(diào)速改造的優(yōu)先考慮方案。同時，繞線式異步電機轉(zhuǎn)子串入可變電阻調(diào)速和變頻調(diào)速比較，繞線式異步電機轉(zhuǎn)子串入可變電阻調(diào)速又比變頻調(diào)速、可控硅串級

11、調(diào)速經(jīng)濟、可靠。所以，繞線式異步電機轉(zhuǎn)子串入可變電阻調(diào)速是最經(jīng)濟、最可靠、最實用的一種調(diào)速方法。因此，我們選用了襄樊大力工業(yè)控制有限責任公司的YTQ繞線式異步電機轉(zhuǎn)子串入可變電阻調(diào)速器（以下簡稱液體電阻調(diào)速器）作為我們公司吸風機調(diào)速改造的首選產(chǎn)品。2 液體電阻調(diào)速器的產(chǎn)品特點2.1 可對大型繞線異步電動機進行無級調(diào)速，調(diào)速比可達2:1；如果需要，也可提供更大調(diào)速比的調(diào)速器。2.2 兼作電動機起動之用途，不必另外安裝起動裝置，起動電流?。?.3 Ie），起動平穩(wěn)；2.3 降低風機蝸殼振動；2.4 減少軸承磨損，延長電機使用壽命；2.5 防止葉片磨損斷裂。葉片的磨損量是葉片外緣速度的3.8次方，可

12、見降低轉(zhuǎn)速能極大地延長葉片壽命，從而減少維護費用；2.6 對動葉可調(diào)風機，可避免動葉卡死、管道漏油等故障隱患，提高運行可靠性。2.7 節(jié)能顯著，僅次于變頻，比液力耦合器高38，風量的利用率在8560，其節(jié)電效果可達2550。2.8 與液力耦合器相比，布置靈活、使用方便；冷卻水量少40左右，基本免維護，且風量的線性度較好；比變頻調(diào)速、可控硅串級調(diào)速經(jīng)濟、可靠；2.9 模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計便于同DCS等系統(tǒng)的連接。 3 YQT調(diào)速器的結(jié)構(gòu)和基本工作原理絲桿電解液上極板下極板液體泵接轉(zhuǎn)子熱水冷水伺服電機圖2 調(diào)速器結(jié)構(gòu)原理圖眾所周知，三相異步電動機的同步轉(zhuǎn)速為：n=(1-s)n0=(1-s)60f/p式中

13、n為電機轉(zhuǎn)速，s為轉(zhuǎn)差率，n0為旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，f為電源頻率，p為電機定子繞組的極對數(shù)。從此式可見，要想改變電動機的轉(zhuǎn)速，只要改變電動機電源頻率f、電機轉(zhuǎn)差率s、電機極對數(shù)p三者任何一個均可改變電機的轉(zhuǎn)速。而液體電阻的工作原理正是通過改變轉(zhuǎn)差率s達到改變電機轉(zhuǎn)速的目的。由于繞線式電機轉(zhuǎn)子線圈串入電阻后，不同的電阻，對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率不同，電阻越大，轉(zhuǎn)差率越大，電機轉(zhuǎn)速越低；電阻越大，轉(zhuǎn)差率越小，電機轉(zhuǎn)速越高。所以改變繞線式電機轉(zhuǎn)子線圈的電阻可以改變電機的轉(zhuǎn)速，這就是液體電阻起動調(diào)速器調(diào)速的基本原理。其結(jié)構(gòu)原理圖如圖2所示。 R6KV 計算機控制回路（PLC）DCS接口回路冷卻控制回路就地操作按鈕電流

14、變送器速度傳感器3M名名顯示3M名名循環(huán)泵圖3 調(diào)速器控制系統(tǒng)框圖驅(qū)動電機380V 50Hz水溫傳感器通過伺服電機帶動傳動裝置，改變液體電阻調(diào)速器動極板（上極板）的位置以改變動、靜極板間的距離，從而改變兩極板之間的電阻大小以達到改變電機的轉(zhuǎn)差率s，從而改變電機轉(zhuǎn)速的目的。電機在調(diào)速運行狀態(tài)下，電阻通電所產(chǎn)生的焦耳熱，由循環(huán)裝置將液體強制泵入熱交換器進行散熱。液體電阻器采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，它既可在就地通過開關(guān)量進行轉(zhuǎn)速的增減，也可通過來自DCS系統(tǒng)的開關(guān)量進行轉(zhuǎn)速的增減，同時，還可接受來自DCS系統(tǒng)的模擬量通過和現(xiàn)場測得的轉(zhuǎn)速信號進行比較，來進行轉(zhuǎn)速的增減。另外，液體電阻調(diào)速器就地檢測、報警回路

15、也比較完善，可以通過事先設(shè)計與DCS系統(tǒng)的接口回路把測量和報警信號送至集控室進行遠程監(jiān)視并接受DCS系統(tǒng)的控制。其控制系統(tǒng)框圖如圖3所示。3 吸風機調(diào)速的改造方案由于YQT液體電阻調(diào)速器是具有模塊化的裝置，所以對現(xiàn)場的改造就相當簡單，總體來說，改造可分為以下幾個部分。3.1 原吸風機電機的改造由于YQT液體電阻調(diào)速器是通過調(diào)整液體電阻中兩極板間的距離，來改變串入電機轉(zhuǎn)子回路中的電阻，達到調(diào)整電機轉(zhuǎn)速的目的。所以，必須改造原來的鼠籠式電機的轉(zhuǎn)子，將它改為繞線式電機轉(zhuǎn)子，以便改變轉(zhuǎn)子的回路電阻。此部分工作由于涉及電機的一些特性，在現(xiàn)場無法進行，所以，整個工作由承包方委托江西電機廠對電機轉(zhuǎn)子進行了改

16、造。改造后電機的轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍為370740 r/min，電機的其它性能不便，能夠滿足GB755-87旋轉(zhuǎn)電機基本技術(shù)要求。3.2 YQT液體電阻調(diào)速器的安裝YQT液體電阻調(diào)速器的安裝非常簡單，主要工作是兩個控制柜的就位、循環(huán)水管道的連接、就地轉(zhuǎn)速測量裝置的安裝、電機到控制柜電纜的敷設(shè)，電解液的配制。3.3 YQT液體電阻調(diào)速器和其它系統(tǒng)的連接YQT液體電阻調(diào)速器和電氣系統(tǒng)的連接和電氣系統(tǒng)的連接主要是電氣控制回路送至YQT液體電阻調(diào)速器的吸風機開關(guān)允許合閘信號、吸風機電機的狀態(tài)信號等。YQT液體電阻調(diào)速器和熱控DCS系統(tǒng)連接YQT液體電阻調(diào)速器提供的轉(zhuǎn)速控制信號。這個信號可以是原來爐膛壓力調(diào)節(jié)系

17、統(tǒng)PID的輸出植，也可是手動時吸風機轉(zhuǎn)速的給定值，手、自動控制選擇由運行人員在DCS系統(tǒng)操作站上自由選擇。YQT液體電阻調(diào)速器提供給DCS系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速反饋信號。YQT液體電阻調(diào)速器提供給DCS系統(tǒng)的主要參數(shù)和有關(guān)報警（綜合報警）。YQT液體電阻調(diào)速器提供的主要報警包括內(nèi)外循環(huán)的流量報警、電解液的溫度報警、電解液的液位報警、極板上下移動的超程報警等?？紤]到改造的工作量，我們通過YQT液體電阻調(diào)速器PLC的軟件，將上述報警進行“或運算”，而送至DCS系統(tǒng)只有“或運算”的結(jié)果一個信號，即只要其中的任何一個報警，DCS系統(tǒng)就發(fā)出綜合報警，以提示集控室值班人員及時做出相應(yīng)操作。YQT液體電阻調(diào)速器提供給D

18、CS系統(tǒng)的電氣允許合閘信號，表示具備吸風機送電條件。3.4 原來DCS控制系統(tǒng)此部分的改造3.5 聯(lián)鎖的實現(xiàn)。當一臺吸風機故障跳閘時，另一臺風機自動變?yōu)槿佟? 調(diào)速改造后的效果分析4.1 改造后的節(jié)能效果分析為了檢驗YQT液體電阻調(diào)速器的運行節(jié)能情況，我們對#2爐兩臺吸風機調(diào)速改造后的運行狀況進行了連續(xù)10天的認真觀察分析，并對兩臺吸風機電流和耗電量進行了縱向和橫向比較。通過在相同運行方式和相同工況（125MW負荷）下，對#1爐吸風機與#2爐吸風機電流情況進行統(tǒng)計，可以看出，十天內(nèi)#1爐#1吸風機的平均電流是69.3A，#1爐#2吸風機平均電流68.8A；#2爐#1吸風機平均電流53.85A，#2爐#2吸風機平均電流55A左右。計算可知，#2爐兩臺吸風機電流比#1爐兩臺吸風機電流小29.25A。一天可節(jié)約用電量：W=Pt=3UICOSt=1.732629.250.8524=6200.9度一度電按0.3元計算，一天可節(jié)約人民幣：1860.27元每發(fā)百萬度電節(jié)約人民幣：1860.273=620.1元（一天一臺機組的發(fā)電量為300萬度電）通過在相同運行方式和相同工況（125MW負荷）下，對#1爐吸風機與#2爐吸風機耗電量情況進行統(tǒng)計，可以看出，十天內(nèi)#1爐兩臺吸風機的總電耗是：251504KWh，#2爐兩臺吸風機總電耗是：188981KWh。計算可知：兩臺吸風機十天節(jié)約電耗