变频器在火电厂技术改造中的应用

1、变频器在火电厂技术改造中的应用The Application of Inverter In Our Technology Reform作者：宁波热电股份有限公司 金星供稿单位：北京利德华福电气技术有限公司摘 要：本文介绍中低压变频器在火电厂风机、水泵变频改造上的应用及其效果。关键词：变频器节能Abstract: The paper introduces the applications of the low and medium voltage inverter with the fan and pump in the thermal power plant.Keyword: inverter

2、 save energy retrieving term of investment0序言变频调速在节能、调速精度、调速范围等方面具有同其它调速装置无法比拟的优越性，以及可以 方便实现同自动化控制系统（如DCS系统等）的通讯，使其在各领域得到广泛的应用。本文以我公司 最近几年应用变频调速进行技术改造的几个成功事例进行介绍和总结，由此说明变频器装置在各行业技 术改造中的广阔应用前景。1锅炉风机电机应用变频器调速控制1. 1锅炉二次风机电机应用变频器调速控制我公司锅炉为75 （T/H）循环流化床锅炉，每台锅炉配置引风机、一次风机（送风机）、二次风机各 一台，各电机主要技术参数如下：在进行变频器改造

3、以前,各风机在正常情况下的运行数据，以2000年全年运行情况统计如下:电 逾Eid)平HlEOVSA ft1H度电俺电BEEEUEQ (1?EO 0. J：引凡机EEtl)E帕ES （1?的化）二识旦却EOU1-10 (1?150我们知道，由于锅炉在正常运行中的燃料构成、热负荷、电负荷以及季节等变化因数较大，因此，锅 炉燃烧所需要的空气量在各个不同的情况下，也相应有较大的变化，然而，锅炉配置的风机是按锅炉 最大出力情况下的所需最大风量来设计，并必须考虑锅炉在事故情况下一定的风量裕度，所以，风机电 机功率的配置一般都较大，从表中的统计数据可看出，锅炉风机档板的平均开度，在正常情况下引风 机为48

4、%左右，二次风机仅为45%左右。用档板调节控制，大量电能浪费克服挡板的阻力上，造成厂用 电率高，影响机组的经济运行。2000年底，我们首先选择在1#炉的二次风机上进行改造尝试，并考虑到二次风机电机功率设计时 配置裕量较大，我们有意选择132kW功率的变频器来控制160kW功率的电机，变频器的型号为三菱 FRF540L132K，电压等级为380V，变频器于2001年元月安装调试完毕并投入运行，通过一段时间 的运行测试，二次风机工频电流由原来的平均135 （A）下降到现在的平均70 75 （A），节能效果相 当显著，并且变频器技术性能完全满足锅炉运行工艺的要求（主要是风压、风量、加减风的速率等），

5、 根据电度表测定，节能效率在45%左右，基本上一年可以收回投资。并且电机在启动、运行调节、控制 操作等方面都得到极大的改善。由于效益显著，在2001年2月，我公司又对2#、3#炉二次风机也进行 了变频器改造，运行至今情况良好。在对锅炉二次风机电机旁路设计上，我们采用的是双投闸刀，用于 动切换方式，在实际使用中效果也很好，不仅投资节约，而且接线简单、可靠，安装也相当方便，二 次风机变频器接线如图（1）。0. E麒图1 二次风机变频器接线图2锅炉引风机电机应用变频器调速控制在锅炉二次风机上变频器调节装置改造成功后，使我们看到变频器技术改造的巨大节能潜能和良好的 效益，2002年12月，我们在3#锅

6、炉引风机上进行高压变频器调速系统改造，经过多方面技术考察、 比较，我们认为北京利德华福技术有限公司生产的HARSVERT-A06/050变频器在性能价格比上有较好优 势，并且产品在国内市场应用也比较广泛，售后服务全面周到，图2一引风机变频器接线图 HARSVERT-A06/050变频调 速系统采用多级模块串联，交直交、高-高型电路，电源变换器采用30脉冲， 二极管三相全桥，输出采用IGBT逆变桥串连型式，原电动机电源直接作为变频器输入电源，再通过变 频器输出连接到电机，为充分保证系统的可靠性，变频器同时加装了工频旁路装置，变频器异常 时退 出运行，电机可以直接手动切换到工频运行下运行。旁路由3

7、个高压隔离开关QS1、QS2和QS3组成（见 图2,其中QF为原高压开关柜内的断路器）。在变频运行时，QS1和QS2闭合，QS3断开；工频运行 时，QS3闭合，QS1和QS2断开。图2一引风机变频器接线图变 频调速由安装在锅炉操作台上的启动、停机、转速调整开关进行远程控制，并可同DCS系统接口， 通过DCS实现变频器的调速控制，变频调速装置还提供报警指 示、故障指示、待机状态、运行状态、 旁路状态、高压合闸允许、高压紧急分断等保护信息以及转速给定值和风机实际转速值等必要指示，以 便操作人员进行操作控制。设备从2003年4月24日到货至4月28日安装调试结束，总共4天时间，还进行了一系列的动态

8、试验，如：变频器50Hz满载运行试验、电机一风机系统临界振动实验、母线电压波动试验、变频器与 高压开关的联锁试验、连续快速增减负荷试验等，一切正常后，再进行连续的72小时试运行，至5月1 日投入正常工作运行，设备运行至今一切正常，没有发生过任何异常情况。在变频器改造以前，根据统计情况，锅炉引风机的运行工频电流在25A左右，通过变频器调节装置 改造后，目前在锅炉相同运行情况下，锅炉引风机在变频后的电流为9-10A左右，平均降低电流达到 1516A。根据计算，平均节电128-136wh/h，考虑装置自耗电及将来空调用电16kwh/h，总体节电 可达到112120 kwh/h，节电率达到53%56%

9、，经济效益相当显著。因此，锅炉引风机高压变频器节 能技术改造项目是相当成功的，我公司将进一步计划对其它锅炉引风 机也进行变频器调节装置改造， 以取得更大经济效益。3补水泵电机应用变频器进行补水调节控制我公司热电厂日消耗水量约60007000吨，主要用于净化水处理、工业用水和生活用水，泵房共 有补水泵三台，其电动机的技术参数分别为：更 号由 基佩至电保谎 S：IAS:理尊345TTCi.1iEHS翌瓯一45TTCi.i14网3H3I：YiEOi11FgkW36?E1 EM 即一方面，3#泵出力太小，不能满足日耗水需要，而1#、2#泵的出力又太大，水泵不好控制和调节，使 得电机启停过于频繁。另一方

10、面，从净水器的净水效果来看，最理想的净化方法应该是保持一定水量 进行连续供水，这样净水效率高，效果也好。如果水泵经常启动、停止，易造成断水的严重后果。净水 器停运期间，净水 器内的塑料斜管暴露在阳光下的时间过长容易老化，影响塑料斜管的使用寿命，如 果净水器停运时间过长，再使用时则需要重新经过反洗，这样对用水的浪费相当大，再者，补水泵房 全净水器大约有600米距离，并且管道敷设较浅，在冬季发生过管道破裂现象，以上这些都是由于停水 时间过长，管道内的积水不流动，在低温下造成结冻引起。为此，我们对1#、2#补水泵电机进行变频 器调节改造，以期达到控制水泵供水连续性的目的。变频器选用三菱FRF540L

11、37,电压等级为380V。补水泵改用变频器调节补水，不仅仅在于考虑它对电机的节能效益，更重要的是从生产设备运行安 全角度考虑，改造后的运行情况良好，提高了净水器的净水效果。并实现连续供水的目的，我们对补水 泵变频器控制的工艺要求，按照以下方案进行设计（接线如图3）。3. 1为充分利用变频器，我们采用一台变频器来实现两台电机的调速控制；3. 2两台补水泵均可实现变速、定速两种方式运行，变频器在同一时间只能作一台电机的变频电 源，所以每台电机启动、停止必须相互闭锁，用逻辑电路控制，保证可靠切换，出口采用双投闸刀切换;3. 3二台补水泵工作时，其中一台由工频供电作定速运行，另一台由变频器供电作变速运

12、行，同 一台电机的变速、定速运行由交流接触器相互闭锁，即在变速运行时，定速合不上，如下图中，1C1与 1C2及2C1与2C2不允许同时合上；3. 4为确保工艺控制安全、可靠，变频器及两台电机的控制、保护、测量单元全部集中在就地控 制柜内，控制调节通过屏蔽信号电缆引接到控制室；图3-补水泵电机变频器接线，虚框内为改造增加部分4变频器调速改造中应注意的一些技术问题热电厂充分利用变频器进行节能技术改造，不仅能提高经济效益，而且能产生巨大的社会效益， 促进企业的技术进步。但在技术上，要根据不同的生产设备，选择相应特性的变频器，如在对锅炉风 机进行变频器改造中，注意除必须考虑变频器的提速、降速特性是否满

13、足燃烧工艺的要求以外，还同时 在技术上必须要考虑下列问题，以免带来投资的损失。4. 1锅炉的安全运行是全厂动力的根本保证，虽然变频调速装置是可靠的，但一旦出现问题，必 须确保锅炉安全供汽，所以，必须实现工频一变频运行的切换系统（旁路系统），在生产过程中，采 用于工切换如能满足设备运行工艺要求，建议尽量不要选用自动旁路，对一般的小功率电机，采用双投 闸刀方式作为手动、自动切换手段也是比较理想的方法。4. 2对于大惯量负荷的电机（如锅炉引风机），在变频改造后，要注意风机可能存在扭曲共振现 象，运行中，一旦发生共振，将严重损坏风机和拖动电机。所以，必须计算或测量风机一电机连接轴 系扭振临界转速以及采

14、取相应的技术措施（如设置频率跳跃功能避开共振点、软连接及机座加震动吸收 橡胶等）。4. 3采用变频调速控制后，如果变频器长时间运行在1/2工频以下，随着电机转速的下降，电机 散热能力也下降，同时电机发热量也随之减少。所以电机的本身温度其实是下降的，仍旧能够正常运行 而不至温度过高。4. 4变频器不能由输出口反向送电，在电气回路设计中必须注意，如引风机高压变频器接线图中， 要求QS2和QS3不能同时闭合，在补水泵变频器改造接线图中，要 求1C1与1C2及2C1与2C2不允许 同时合上，不仅要求在电气二次回路中实现电气的连锁，同时要求在机械上实现机构互锁，以确保变频 器的运行安全。4. 5低压变频

15、器，由于体积较小，在改造中的安装地点选择比较容易些。但对于高压变频器系统， 体积相对较大，一般由45面柜体组成，对改造项目来讲，一般都需要重新建造变频器室。因此，选 择变频器室位置，既要考虑离电机设备不能太远，又要考虑周围环境对变频器运行可能造成的影响。变 频器的安装和运行环境要求较高，为了使变频器能长期稳定和可靠运行，对安装变频器室的室内环境 温度要求最好控制在040C之间，如果温度超过允许值，应考虑配备相应的空调设备。同时，室内不 应有较大灰尘、腐蚀或爆炸性气体、导电粉尘等。4. 6要保证变频器柜体和厂房大地的可靠连接，保证人员和设备安全。为防止信号干扰，控制系 统最好埋设独立的接地系统，

16、对接地电阻的要求不大于4Q。到变频器的信号线，必须采用屏蔽电缆， 屏蔽线的一端要求可靠接地。4. 7在选择变频器时，根据设备实际运行情况，可以考虑采用降低一档功率的做法，如我公司在 二次风机中就采用132 kW变频器控制160 kW功率的电动机，运行中情况也一直良好。5结束语随着电力电子技术的发展，变频器的各项技术性能也得到拓宽和提高，在热电行业中，风机水泵类负荷较多，充分应用变频器进行节能改造已经逐渐被 大家所接受。对于目前低压变频器，投资较低、效益高，一年左右就可以收回投资而被广泛应用。但 相对高压变频器，价格还较高，测试投资回收期限，一般需要两年左右时间。但随着目前国产高压变频 器的迅速发展，使得变频器的性能价格比大大提高，为利用变频器进行节能技术改造提供了更加广阔 的前景。参考文献：1变频调速应用百例/王占奎 等编 北京 科学出版社出版，1999.42变频器应用手册/吴忠智吴加林编著一2版-北京机械工业出版社，2002.7作者简介：金星，男，1