高壓變頻器在鍋爐引風機改造中的應用

1、2010年第4期中州煤炭總第172期高壓變頻器在鍋爐引風機改造中的應用張鋒濤,孫利峰2(1.河南煤業(yè)化工集團煤氣化公司,河南鄭州450001;2.河南煤業(yè)化工集團煤氣化公司義馬氣化廠,河南義馬472300)摘要:為節(jié)約電能,減少檢修費用和時間,延長鍋爐引風機和電動機的使用壽命,義馬氣化廠采用高壓變頻器對鍋爐引風機進行改造。介紹了引風機高壓變頻改造的必要性和實施方案,闡述了引風機變頻改造后的效果,對類似情況下的高壓變頻改造具有指導意義。關鍵詞:高壓變頻器;引風機;鍋爐中圖分類號:TM921151文獻標識碼:A文章編號:1003-0506(2010)04-0045-02ApplicationofH

2、ighVoltageInverterinTransformationofBoilerIDraftFanZhangFengtao,12(1.HenanCoalGasCo.,Ltd.,HenanCoalIndustry.,L.450001,China;2.YimaGasificationPlant,HenanCoalGasCo.,LmistryGroupCo.,Ltd.,Yima472300,China)Abstract:Foreconomizingexpenseandtimeofmaintenanceandprolongingtheservicelifeofthein2duceddraftfan

3、andthemaonPlanttransformeddraftfantheboilerbyhighvoltageinverter.Thispaperintroducedthenecessityandimpleplan,andhasconfirmedtheeffectoftransformationoftheboilerinduceddraftfanbyhighvoltagein2verter.Itissignificativeinguidingtransformationofhighvoltageinverterinfuture.Keywords:highvoltageinverter;ind

4、uceddraftfan;boiler義馬氣化廠于1997年4月開工建設,2001年2月建成投產(chǎn)。經(jīng)過近幾年建設,生產(chǎn)規(guī)模達到日產(chǎn)3凈煤氣264萬m,聯(lián)產(chǎn)甲醇24萬t/a。義馬氣化廠現(xiàn)有3臺130t/h煤粉鍋爐和2臺135t/h循環(huán)流化床鍋爐,用于生產(chǎn)高、低壓蒸汽并發(fā)電,發(fā)電機裝機容量419萬kW。2改造方案針對引風機特點,引入高壓變頻器可以達到節(jié)能減排的目的。為此,義馬氣化廠使用高壓變頻器對鍋爐引風機進行改造。211高壓變頻器的選擇需改造的2臺鍋爐引風機的電動機參數(shù)為:額定功率1120kW,額定電壓6kV,額定電流13312A,額定轉速990r/min,功率因數(shù)0186。根據(jù)電壓、電流等參數(shù)

5、,選用HARSVERT2A06/135型高壓變頻器,其性能指標為:額定容量1400kVA,額定輸入電壓(6±011)kV,輸出電壓06kV,輸出電流135A,輸出頻率精度011%,環(huán)境溫度-1050,變1鍋爐引風機改造的必要性鍋爐引風機的動力系統(tǒng)為交流電動機,為滿足其最大運行工況的需要,電動機容量按最大需求選取。引風機在定速運行時,為滿足工況變化的需要,靠引風機入口擋板調節(jié)風量,這樣就存在大量的節(jié)流損失,也增加了風阻和管道的振動,產(chǎn)生噪音,使供風質量變差,設備加速老化,大量電能在調節(jié)風量的過程中損失掉。為落實國家節(jié)能減排政策,降低生產(chǎn)成本,提高企業(yè)競爭力,需要對2臺循環(huán)流化床鍋爐引風

6、機進行節(jié)能改造。收稿日期:2010-02-22作者簡介:張鋒濤(1979),男,河南許昌人,助理工程師,2004年畢業(yè)于河南工業(yè)大學,現(xiàn)從事基建項目管理工作。頻器效率不低于97%,采用多級正弦PWM控制。212變頻器性能特點(1)采用若干個低壓PWM變頻功率單元串聯(lián)的方式實現(xiàn)直接高壓輸出,變頻器的所有部件采用內部連線,只需連接高壓輸入、高壓輸出、AC220V控制電源和控制信號線即可。(2)功率單元模塊化設計,維護簡單。452010年第4期中州煤炭總第172期(3)功率單元與控制單元之間用光纖連接,通信安全可靠。(4)輸入功率因數(shù)高,在0195以上,網(wǎng)側不需要添加功率因數(shù)補償裝置。(5)輸出波形

7、質量好,不存在諧波引起的電動機附加發(fā)熱、轉矩脈動、噪音等問題,無需輸出濾波裝置,可接普通電動機。(6)變頻器設過電壓、過電流、欠電壓、缺相、變頻器過載、變頻器過熱、電動機過載等保護功能,出現(xiàn)故障后,均在用戶界面上中文顯示并傳至DCS報警,便于及時采取措施處理。213系統(tǒng)接線高壓變頻器采用單元串聯(lián)多電平結構,主要由輸入變壓器、功率單元和控制單元3大部分組成。模塊化設計,功率單元相互串聯(lián),把高壓變頻器串聯(lián)在高壓開關柜與高壓電動機之間,動機,只需連接高壓輸入、高壓輸出電源和控制信號線。214主回路控制氣化廠鍋爐現(xiàn)場環(huán)境灰塵大,溫度高,散熱方案采用空水冷密閉冷卻方式。空水冷卻系統(tǒng)完全采用機械結構設計,

8、較空調等電力、電子設備安全、可靠。其主要原理是:將變頻器的熱風通過風道作用于空冷裝置,進行熱交換,由冷卻水直接將變頻器產(chǎn)生的熱量帶走;經(jīng)過降溫的冷風循環(huán)排回至室內?？绽溲b置要求入口水溫低于33,以保證熱風經(jīng)過散熱片后,將變頻器室內的環(huán)境溫度控制在40以下,滿足變頻器對運行環(huán)境的要求?？账鋮s系統(tǒng)冷卻水與循環(huán)風完全分離,水管線在變頻室外與高壓設備明確分離,并且系統(tǒng)本身設有通風開放轉換方式,確?？账鋮s系統(tǒng)一旦出現(xiàn)問題,變頻器利,粉塵度低,維護量,。3改造效果2臺循環(huán)流化床鍋爐的引風機通過高壓變頻器,系統(tǒng)主回路控制采用一拖一手動系統(tǒng)控制方案。正常情況下,采用變頻器帶引風機運行,在DCS操作臺上控制

9、引風機啟動、停止,閉環(huán)運行。當變頻器出現(xiàn)故障時,電動機可以立即手動切換到工頻狀態(tài)下運行,以保證生產(chǎn)的需要?？刂葡到y(tǒng)由3個高壓隔離開關(QS1,QS2和QS3)和高壓開關QF、電動機組成(圖1)。其工作原理是,6kV電源經(jīng)QS1到高壓變頻器裝置,高壓變頻裝置調節(jié)后經(jīng)QS2輸出控制電動機,6kV電源也可經(jīng)QS3直接控制電動機。QS2和QS3改造后,節(jié)能效果良好。(1)提高了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。利用高壓變頻器對引風機的電動機進行變頻控制,實現(xiàn)了風量的變負荷調節(jié),解決了風門調節(jié)線性度差等問題,切實提高了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。(2)延長了引風機大修周期,節(jié)省檢修費用和時間。引風機采用高壓變頻調速后,減小了因風門變化造成的壓流損失,減少了閥門機械和引風機葉輪間的磨損,減輕了引風機振動和軸承的磨損,延長了引風機的大修周期,節(jié)省了檢修費用和時間。(3)延長了引風機和電動機的使用壽命。引風機為離心電機,啟動時間長,啟動電流大(68倍額定電流),對引風機和電動機的機械沖擊力很大,嚴重影響其使用壽命。而采用變頻調速后能夠實現(xiàn)軟啟動和軟停車,幾乎不產(chǎn)生沖擊,可大大延長引風機和電動機的使用壽命。(4)在低轉速下,電動機不僅發(fā)熱量低,而且輸入電壓低,有效減緩了電動機的絕緣老化。(5)節(jié)省大量電能。2臺引風機每年可節(jié)約電1存在機械互鎖邏輯,不能同時閉合。正常工作時采用變頻回路即QS3斷開,