变频器改造技术在锅炉引风节能工程中的应用研究

摘 要:为了减少溢流和节流损失,提高系统运行的经济性,变频器开始了改造技术的探究,本文主要以变频器改造技术在锅炉引风中的应用,探讨变频器改造技术的节能功效。

关键词:变频器改造技术 锅炉引风节能工程 应用

中图分类号:TP2 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)09(a)-0003-01

1变频器概述

高压交流变频调速技术,技术和性能胜过其它任何一种调速方式,给使用者带来了极大的便利和快捷的服务,使之成为企业采用电机节能方式的首选。

锅炉引风机采用挡板调节方式,由于这种原始的调节方法仅仅是改变通道的流通阻力,而驱动源的输出功率改变不大,节流损失相当大,浪费了大量电能。致使厂用电率高,供电标煤耗高,发电成本不易降低。同时,电机启动时会产生5～7倍的冲击电流,对电机构成损害。风机系统自动化水平低,不能及时调节,运行效率低。我公司正采用该技术对4台引风机进行改造,以减少溢流和节流损失,提高系统运行的经济性。变频控制为一拖一手动方案,每台风机配备一台变频器。变频调速系统可由现场主控系统进行协调控制,根据运行工况按设定程序,实现对电动机转速控制。

2改造过程中遇到的实际问题

主要问题有:通过考察,变频器室采用了全密封冷却方式,改变了变频器厂家的抽风式冷却方式,解决了变频器在运行过程中受灰尘和温度影响而频繁跳闸的难题。由于变频器室在四楼,变频器较重,又没有变频器的基础图及电缆走向图,通过专业人员的现场勘察、确认,确定了变频器在楼板上的安全位置。机柜FBM卡件问题,1#机充分利用冷渣器改造后节余的卡件;2#机冷渣器还未改造,只能把现场各测点尽量合理分配,满足控制系统安全性、可靠性的要求。因要保留引风机工频运行控制方案,风机大联锁控制逻辑进行了大量的改动,经调试,风机在变频或工频运行状态,其保护动作正确、可靠。变频控制方式下,通过现场调试整定控制系统PID参数,难度系数极大,我方人员经过长时间连夜调试,1#、2#机组炉膛负压控制系统的品质指标比原来有很大提高。变频器与锅炉的联合调试,我们没有请调试所来调试,自己出方案,自己调试,而且得到了很好的效果,为公司节约了不少的资金。

3变频器改造技术结构及原理

变频器改造技术结构,可以用图1表示。

通过该图可以看出高压变频调速系统采用直接“高-高”变换形式,为单元串联多电平拓扑结构,主体结构由多组功率模块串并联而成,从而由各组低压叠加而产生需要的高压输出,它对电网谐波污染小,总体谐波畸变THD小于4%,直接满足IEEE519-1992的谐波抑制标准,输入功率因数高,不必采用输入谐波滤波器和功率因数补偿装置;输出波形质量好,不存在谐波引起的电机附加发热和转矩脉动、噪音、输出dv/dt、共模电压等问题,不必加输出滤波器,就可以使用普通的异步电机,其工作原理如下。

(1)电网电压经过副边多重化的隔离变压器降压后给功率单元供电,功率单元为三相输入,单相输出的交直交PWM电压源型逆变结构,相邻功率单元的输出端串接起来,形成Y接结构,实现变压变频的高压直接输出,供给高压电动机。6kV电压等级的高压变频调速系统,其每相由几个功率单元串联而成,输出相电压最高可达3500V,线电压达6kV左右。

(2)每个功率单元分别由输入变压器的一组副边供电,功率单元之间及变压器二次绕组之间相互绝缘,二次绕组采用延边三角形接法,实现多重化,以达到降低输入谐波电流的目的。给功率单元供电的二次绕组每3个一组,分为几个不同的相位组。输入电流波形接近正弦波,总的谐波电流失真小于1%,输入的综合功率因数可达0.95以上。

(3)逆变器输出采用多电平移相式PWM技术,同一相的功率单元输出相同幅值和相位的基波电压,但串联各单元的载波之间互相错开一定的电角度,实现多电平PWM,输出电压非常接近正弦波,输出电压每个电平台阶只有单元直流母线电压大小,所以dv/dt很小,功率单元采用较低的开关频率,以降低开关损耗,提高效率,由于采用移相式PWM,电机电压的等效开关频率大大提高,且输出电平数增加。以6kv输出电压等级的高压变频调速系统为例,输出相电压均为11电平,线电压均为21电平,输出等效开关频率为9kHz,电平数和等效开关频率的增加有利于改善输出波形,降低输出谐波,由谐波引起的电机发热、噪音和转矩脉动都大大降低,因此对电机没有特殊要求,可直接用于普通异步电机。通过下图的对比分析,就可以发现变频器改造技术的优越性(如表1）。

4结语

此次引风机的节能改造工作,于2007年4月12日开始施工,得到了各位领导大力支持及相关专业技术人员全力配合,攻克了很多技术难题,2007年7月14日全部投入运行,四台高压变频器到目前为止运行稳定,各种参数合格,节能效果明显,效益可观,实践证明此次高压变频改造是成功的。

参考文献

[1] 李冬保.变频技术在杨庄电厂锅炉引风机上的应用[J].科技风,2010(1).