摘 要：通過對(duì)3#爐引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速改造的介紹，詳細(xì)敘述了改造的目的、技術(shù)方案、改造過程和原理特性。具體分析了改造效果，特別是經(jīng)濟(jì)效果，更進(jìn)一步認(rèn)識(shí)高壓變頻器在節(jié)能降耗方面的作用。
關(guān)鍵詞：高壓變頻器，DCS，變頻調(diào)速，改造，節(jié)能
HARSVERT—A High Pressure Frequency Changer S on Power Plant Drawing Fan
Abstract：Through to the 3# stove d rawing fan frequency conversion velocity modulation transformation S introduction，narrated thetransformation goal，the technical program the transformation process and the principle characteristic in detail，The concretestudy transformation effect，specially the economic effect，has further know that the high—pressured frequency changer falls inthe energy conservation consumes the aspect the function。
Key words：High—pressured frequency changer DCS，frequency conversion velocity modulation，transformation， energy con—serv ation
山東豐源煤電股份有限公司通達(dá)熱電廠一期工程4＊75T／H循環(huán)流化床鍋爐+3＊15MW抽凝式汽輪發(fā)電機(jī)組，已于2003年1月投產(chǎn)發(fā)電。引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量是通過調(diào)節(jié)液力偶合器的開度來控制的。液力偶合器調(diào)速屬低效調(diào)速方式，調(diào)速范圍有限，高速丟轉(zhuǎn)約5％～10％，低速轉(zhuǎn)差損耗大，最高可達(dá)額定功率的15％，無法軟啟動(dòng)，偶合器故障時(shí)，無法切換運(yùn)行，維護(hù)復(fù)雜、費(fèi)用大，不能滿足提高裝置整體自動(dòng)化水平的需要。因此，決定先對(duì)3號(hào)爐引風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制改造，降低能耗，同時(shí)配合機(jī)組的DCS改造，改善風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)性能，穩(wěn)定鍋爐的燃燒，提高經(jīng)濟(jì)效益。
變頻調(diào)速在節(jié)能降耗、調(diào)速精度、凋速范圍等方面具有同其它調(diào)速裝置無法比擬的優(yōu)越性， 以及可以方便實(shí)現(xiàn)同自動(dòng)化控制系統(tǒng)（如DCS系統(tǒng)等）的通訊，使其在各領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，因此，我廠通過招標(biāo)方式確定采用利德華福電氣HARSVERT—A系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)。
1 HARSVERT—A06／045型高壓變頻裝置原理
變頻裝置采用多電平串聯(lián)技術(shù)，由移相變壓器、功率單元和控制器組成。6kV系列有21個(gè)功率單元，每7個(gè)功率單元串聯(lián)構(gòu)成一相。
每個(gè)功率單元結(jié)構(gòu)以及電氣性能完全一致，可以互換，其電路結(jié)構(gòu)見圖1，為基本的交一直一交單相逆變電路，整流側(cè)為二極管三相全橋，通過對(duì)IGBT逆變橋進(jìn)行正弦PWM控制，可得到如圖2所示的波形。輸入側(cè)由移相變壓器給每個(gè)單元供電，移相變壓器的副邊繞組分為三組，構(gòu)成42脈沖整流方式；這種多級(jí)移相疊加的整流方式可以大大改善網(wǎng)側(cè)的電流波形，使其負(fù)載下的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近1。
另外，由于變壓器副邊繞組的獨(dú)立性，使每個(gè)功率單元的主回路相對(duì)獨(dú)立，每個(gè)功率單元等效為一臺(tái)單相低壓變頻器。
輸出側(cè)由每個(gè)單元的U、V輸出端子相互串接成星型接法直接給高壓電機(jī)供電， 通過對(duì)每個(gè)單元的PWM 波形進(jìn)行重組，可得到如圖3所示的階梯正弦PWM 波形。這種波形正弦 度好，dv／dt小，可減少對(duì)電纜 和電機(jī)的絕緣損壞，無須輸出濾波器就可以使輸出電纜長度很長，電機(jī)不需要降額使用，可直接用于舊設(shè)備的改造；同時(shí)，電機(jī)的諧波損耗大大減少，消除了由此引起的機(jī)械振動(dòng)，減小了軸承和葉片的機(jī)械應(yīng)力。
當(dāng)某一個(gè)單元出現(xiàn)故障時(shí)，通過使圖1中的軟開關(guān)節(jié)點(diǎn)K導(dǎo)通，可將此單元旁路出系統(tǒng)而不影響其他單元的運(yùn)行，變頻器可持續(xù)降額運(yùn)行，可減少很多場合下停機(jī)造成的損失?？刂破骱诵挠筛咚賳纹瑱C(jī)來實(shí)現(xiàn)，精心設(shè)計(jì)的算法可以保證電機(jī)達(dá)到最優(yōu)的運(yùn)行性能?？刂破鬟€包括一臺(tái)內(nèi)置的PLC，用于柜體內(nèi)開關(guān)信號(hào)的邏輯處理，以及與現(xiàn)場各種操作信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)的協(xié)調(diào)。增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性。
控制器結(jié)構(gòu)上采用VME標(biāo)準(zhǔn)箱體結(jié)構(gòu)，各控制單元板采用FPGA、CPLD等大規(guī)模集成電路和表面焊接技術(shù)，系統(tǒng)具有極高的可靠性。
另外，控制器與功率單元之間采用光纖通訊技術(shù)，低壓部分和高壓部分完全可靠隔離，系統(tǒng)具有極高的安全性，同時(shí)具有很好的抗電磁干擾性能。
2 改造方案
2.1 電氣改造方案
3樣爐引風(fēng)機(jī)液偶調(diào)速改為變頻調(diào)速運(yùn)行，變頻故障后自動(dòng)切換到工頻，運(yùn)行液偶調(diào)速控制方案。安裝三臺(tái)高壓真空接觸器KM1、KM2、KM3。利用KM1、KM2控制引風(fēng)機(jī)帶變頻器起停，由變頻器調(diào)速；利用KM3控制引風(fēng)機(jī)工頻起停由液力偶合器調(diào)速。要求KM1、KM2和KM3不能同時(shí)閉合，在機(jī)械上實(shí)現(xiàn)互鎖。變頻運(yùn)行時(shí)，KM1和KM2閉合，KM3斷開；工頻運(yùn)行時(shí)，KM3閉合，KM1和KM2斷開。（如圖4）
2.2 DCS改造方案
我公司采用的是北京和利時(shí)系統(tǒng)工程公司的MACSⅡ系統(tǒng)，根據(jù)3樣爐引風(fēng)改造總體方案，現(xiàn)將DCS方案修改如下：
1）保持原6kV斷路器順控不變，增加KM1、KM2順控（同時(shí)控制KM1、KM2），增加KM3順控、增加變頻器順控.
2）增加投工頻聯(lián)鎖按鈕，決定由工頻啟動(dòng)液偶還是由變頻啟動(dòng)變頻器。
3）未投工頻聯(lián)鎖按鈕條件下，利用6kV斷路器合閘命令和2個(gè)定寬脈沖定時(shí)器及6kV斷路器已合閘信號(hào)自動(dòng)閉合KM1、KM2真空接觸器。
4）利用KM1、KM2真空接觸器自動(dòng)合閘命令和已合閘信號(hào)及2個(gè)定寬脈沖定時(shí)器和滯后置位定時(shí)器自動(dòng)啟動(dòng)變頻器。
5）滿足KM1、KM2真空接觸器斷開，變頻器未啟動(dòng)，6kV斷路器已合閘的開許可條件，在已投工頻聯(lián)鎖按鈕條件下，利用6kV斷路器合閘命令和定寬脈沖定時(shí)器及6kV斷路器已合閘信號(hào)自動(dòng)閉合KM3真空接觸器，實(shí)現(xiàn)液偶運(yùn)行。
6）變頻器運(yùn)行時(shí)，如果變頻器發(fā)出重故障信號(hào)，則無論是否投入工頻聯(lián)鎖按鈕，KM3真空接觸器都自動(dòng)閉合，實(shí)現(xiàn)液偶運(yùn)行。
7）變頻器停止命令、變頻器不運(yùn)行信號(hào)和定寬脈沖定時(shí)器，或有重故障信號(hào)或自啟動(dòng)KM3時(shí)可使KM1、KM2自動(dòng)分閘。
8）當(dāng)變頻器不運(yùn)行，KM1、KM2未合閘時(shí)，KM3也未及時(shí)合閘的情況下或產(chǎn)生KM3不運(yùn)行信號(hào)定寬25s后則產(chǎn)生引風(fēng)機(jī)跳閘信號(hào)，聯(lián)跳與引風(fēng)機(jī)有關(guān)的聯(lián)鎖。
梯形圖如圖5
3 引風(fēng)機(jī)改造后節(jié)能情況分析
對(duì)3號(hào)爐引風(fēng)機(jī)2號(hào)爐引風(fēng)機(jī)（未進(jìn)行變頻改造）運(yùn)行對(duì)比：以正常運(yùn)行時(shí)帶68噸負(fù)荷為例，鍋爐一年運(yùn)行300天，按現(xiàn)電價(jià)030元／kWh計(jì)算，一年可節(jié)約（260．345—82．0825）＊24＊300＊0．30=380547元。其改造投資為60萬元，約兩年時(shí)間即可收回投資。
4 結(jié)束語
從改造后的運(yùn)行情況來看，北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的高壓大功率變頻器性能良好，可靠性高，節(jié)能效果明顯，滿足連續(xù)生產(chǎn)對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的要求，達(dá)到了節(jié)能和改善工藝的目的。我廠對(duì)其他幾臺(tái)風(fēng)機(jī)的變頻器改造已納入計(jì)劃進(jìn)程。
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（轉(zhuǎn)載）
