变频调节技术在某电厂引风机上的应用

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摘 要：本文通过介绍高压变频调节技术在锅炉引风机上的应用，以及变频调节技术给企业带来的节能效果，并通过对变频器的使用过程中发现的问题进行分析，并提出了解决方案。

关键词：锅炉 引风机 高压变频器 节能 安全

前言

引风机是燃煤锅炉烟气系统中的重要组成设备。通过控制引风机入口静叶开度调节引风量，维持锅炉炉膛负压稳定。因此，控制引风量大小，稳定炉膛负压值，对保证锅炉安全、经济运行具有十分重要的意义。当锅炉机组负荷发生变化，锅炉的送风量、引风量随之变化，引风机出力调整通过改变风机的入口导叶角度来调节。通过改变风机静叶的角度调节风量尽管比一般采用控制入口挡板开度来实现风量的调节有一定的节能效果，但是节流损失仍然很大，特别是低负荷时节流损失更大。其次静叶调节动作迟缓，与脱硫增压风机系统在变负荷调节过程式响应速度慢，容易引起系统振荡、负荷相应迟滞等。另外，异步电动机在启动时启动电流一般达到电机额定电流的4～7倍，对厂用电形成冲击影响电网稳定，同时强大的冲击转矩对电机和风机的使用寿命存在很大的不利影响。

1 设备概况

某电厂现有 2台350MW国产亚临界机组，配套哈尔滨锅炉厂生产的HG-1165/17.5-HM3型燃煤锅炉，单炉膛，锅炉采用全钢结构构架，呈“∏”型布置，采用热一次风正压直吹式制粉系统，四角切圆燃烧方式。配备六套MPS190-HP型中速磨煤机。每台炉配备二台上海鼓风机厂有限公司生产的型号为G158/265的静叶可调轴流式引风机，同时每台锅炉配置一台成都电力机械厂生产的型号为TA19026-8Z的静叶可调轴流式增压风机。

2 变频技术在风机控制系统中的应用

变频技术是一种电力电子技术。变频器是在变频技术上产生的，它能够应用在大部分的电机拖动场合，由于它能提供精确的速度控制，因此可以方便地控制机械传动的升、降和变速运行。变频器经常被用于系统复杂、工作环境恶劣、高负荷、长时间运行的工况中。由于采用了通讯方式，可以通过PC机来方便地进行组态和系统维护，简单讲变频器是由三绕组输人变压器、整流电路、合成母线、逆变电路、合成滤波电路、控制柜等组成。目前，变频调速技术已经被推广应用到锅炉引风机节能改造等上。

3 引风机变频改造的必要性

某电厂由于原静叶可调轴流引风机设计选型时全压升富裕量过大，导致引风机电机选型过大，风机长期在低效区运行，引风机耗电一直居高不下。由于能源紧张的问题越来越严重，电力消耗也越来受到各个企业的重视。高效低耗的技术已愈来愈受到人们的关注。在此领域应用变频调速技术，既能节省电能，又能改善风机性能，变频节能改造已成为当今经济环境和基本国情的必然趋势。

4 高压变频器的选型

目前业内使用的高压变频器种类繁多，在综合各家优势及已经应用的优秀方案后，该厂选择了目前应用较广、技术比较成熟的电压源型“高一高”型变频器。该变频器采用多脉冲整流多重化PWM、单元串联叠加的多电平拓扑结构，具有高功率因数、低谐波污染的特点，输入和输出电流波形均接近正弦波。此变频器结构上分为控制柜、功率柜、变压器柜、旁路柜。

5 连接及控制方式

引风机变频改造为典型的一拖一变频控制（如下图），原理是由3个高压隔离开关QF1、QF2和QF3和高压开关QF、电动机M组成。QF2和QF3之间存在机械互锁逻辑，不能同时闭合。变频运行时，QF3断开，QF1和QF2闭合；工频运行时，QF1和QF2断开，QF3闭合。高压开关QF、电动机M为现场原有设备。

正常启动变频器为远方手动方式，变频器故障时自动切工频。同时工切变、变切工均可根据DCS操作指令实现一键切换。切换过程联动静叶挡板。如果切换失败，DCS根据变频器反馈信号判断，断开高压开关QF，停引风机。

6 调试过程中存在问题及解决方法

6.1 异步电动机的谐波与振动问题

通常变频电源中含有的各次谐波与电动机电磁部分的固有空间谐波相互干扰，形成无规则的各种电磁激振力，当电磁力波的频率和电动机机体的固有振动频率一致或接近时，将产生共振现象。因此在设定变频器运行参数时，应避开共振点。改造中通过实测发现，该厂电机转速在720转/分钟，对应电压频率在36Hz时，电机及风机振动增大，则设定36Hz为跳转频率，变频器就会从35.5Hz直接升到36.5Hz或37Hz，从而避开电机共振点。

7 实现变频控制带来的好处

（1）电机实现了真正的软启动，可避免电动机启动时的冲击力矩对电机造成损坏。

（2）由于挡板全开，减轻了烟气对风机、烟道挡板的冲蚀。

（3）烟道的振动减小，延长设备使用寿命，节省设备的维护费和减轻维护工作量。

（4）提高了运行的可靠性和稳定性。挡板调节的机械磨损、卡死等故障明显减少。

（5）提高了生产效率和机组自动化水平。

8 变频改造后节能效果

经过一段时间对变频调速系统投入生产运行的观察比较，单台引风机的工作电流有了明显降低，由原先的195A降至130A，经统计得出：改造前平均日电耗28080kWh，改造后日平均电耗18720kWh，日平均减少电耗9360kWh，按照全年运行360天计算，每台电机年节电9360×360=3369600kWh。电费按企业电费0.38元/kWh计算，则每台电机年可节省电费3369600×0.38=128.0448万元，每台炉两台电机每年可节约电费128.0448×2=256.0896万元，经济效益非常可观。

9 结束语

锅炉引风机采用变频调节技术，技术先进、性能可靠、使用成熟，是发电企业节能降耗的一个有效途径。对原有系统的改造工作量不大，投资小、回报快改造后的效果明显，值得推广。