高压变频器在热电厂的应用

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摘 要：在全国发电量中，其中电动机的用电量约占60%～70%，全国电力年耗电量中风机、水泵等设备约占1/3，在国家大力提倡节能降耗的政策下，在热电厂锅炉引送风的燃烧系统中应用高压变频器节能降耗是必然选择。高压变频器在热电厂的应用，大大提高了锅炉的稳定性，实现了电机的软启动，减少了风道的振动与磨损，有利于延长电机的使用寿命，实现了引风机挡板全开，具有良好的节能效果，提高了整个系统的经济性、可靠性、安全性，具有良好的经济效益价值。

关键词：高压变频器 热电厂 应用

中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）07（a）-0101-01

在全国发电量中，其中电动机的用电量约占60%～70%，全国电力年耗电量中风机、水泵等设备约占1/3，在国家大力提倡节能降耗的政策下，在热电厂锅炉引送风的燃烧系统中应用高压变频器节能降耗是必然选择。

某热电厂设有两台循环流化床锅炉（每小时最大蒸发量为410 t），采用100 MW汽轮发电机组，主要提供热电供应，供电标煤耗为360 g/kW·h，总体来说水平较高。每台锅炉各挂有两台高压引风机，正常运行功率约为830 kW，通过风门开度调节输出功率，然而大部分电能消耗于风门挡板，使得风门开度维持在40%左右，因此对其进行改造以达到节能的效果迫在眉睫。

1 锅炉引风机高压变频调速系统特点

该系统是专业人员通过DCS系统显示器上的模拟操作器进行调节，根据烟气温度、锅炉蒸汽温度、负压等参数，输出4～20 mA标准信号反馈给变频器，对应不同的频率（速度）给定值，变频器通过参照转速输出量与DCS速度给定之间的大小关系调节电机的转速，进一步调节风量，实现风机转速的自动化控制。

锅炉引风机变频系统的特点主要集中在以下几个方面：可以讲变频调速运行和直接投工频运行变成现实，并且增强了闭锁回路的可靠性。即使在为变频器提供的交流220 V控制电源突然掉电的时候，因为变频器的控制电源和主电源没有相位及同步的要求，变频器还是可以使用UPS继续运行，不会停机；在现场DCS速度给定信号掉线时，变频器提供报警的同时，可按原转速继续运行，维持机组的工况不变；变频器配置单元旁路功能，在局部故障时，变频器可将故障单元旁路，降额继续运行，可使原电机继续运行，减少突然停机造成的损失；不改变原有风机设备任何基础，和电厂的DCS系统实现无缝连接。

2 引风机变频控制方案的确定

基于以上分析，热电厂对2台炉的各一台引风机进行变频改造。同时，为满足化工厂连续供热供电的要求，该引风机高压变频器应具备在线工、变频互相切换功能，即变频器故障可以自动切到工频运行，变频修复后，可以人工切回变频运行，保证锅炉连续正常运行。

引风机变频改造后的一次系统图如图1所示，QF是厂用变电所732#柜断路器；QF1、QF2、QF3是与变频器配合使用实现工频/变频互相切换的断路器，可通过DCS控制变频器输出频率。当选择自动时，按炉膛负压设定值自动调节输出；选择手动时，输出值由操作人员手动输入，输入值为0～100%，对应于变频器输出0～50 Hz。

3 变频器带来的节能效益和其他效益

（1）节能效果显著。2a#引风机电机功率由原来830 kW下降至400 kW左右，每年可节约电费233.8 万元；变频改造后，该厂供电标煤耗由360 g/kW·h，下降为359.2 g/kW·h，全年可节约用煤400 t，节约燃料成本约24万元。按照单台变频器投资约250万元，回收全部投资用不到一年时间，节能效果显著。

（2）促使设备安全、稳定运行。传统方式使用液力耦合器必须定期对轴承加以更换，因此需让设备停止运行半天左右，会给工厂带来时间上和经济上的损失。变频器的使用能够有效解决这一问题，它可以保证设备正常运行，且变频器输入变压器温升、功率单元温升、输出电压和输出电流等各项参数稳定性能高。变频器运行安全平稳，有利于保障发电厂锅炉性能的稳定发挥，保障生产的安全可靠，避免意外事故的发生。在整个运行过程中，电动机运行平稳，温升正常，引风机的启动电流很小且几乎无噪音，不会给周围的工作环境带来不良影响。

（3）电动机实现了真正的软起动和软停运。变频器提供给电动机的无谐波干扰的正弦波电流，启动电流小，小于电机的额定电流；可连续可调启动时间，减少了对电网影响；同时，变频器设置共振点跳转频率，避免了引风机会处于共振点运行的可能性，维护了引风机工作平稳性，减少了配件的损耗，降低了电动机的故障次数，使设备的使用寿命大大延长，降低了电动机的故障次数，提高了劳动生产效率。

高压变频器在热电厂的应用，大大提高了锅炉的稳定性，实现了电机的软启动，减少了风道的振动与磨损，有利于延长电机的使用寿命，实现了引风机挡板全开，具有良好的节能效果，提高了整个系统的经济性、可靠性、安全性，具有良好的经济效益价值。

参考文献

[1] 吴忠智，黄立培，吴加林.调速用变频器及配套设备选用指南[M].北京：机械工业出版社，2003，180.

[2] 王岩.浅谈高压变频器在电厂节能改造工程中的应用[J].仪器仪表用户，2011（3）.

[3] 邢桂芹.国产高压变频器在发电厂节能降耗中的应用[J].电网与清洁能源，2008（12）.