鍋爐變頻改造實例分析

張春田

為提高鍋爐的安全性,對鶴崗某肥皂廠的一臺鏈條爐排式10t/h燃煤蒸汽鍋爐(SHL10-1.57)進行變頻改造。1998年5月底,該爐運行正常,改造的項目未出一次故障,具有很高的可靠性。鍋爐未因鼓、引風機和進水泵及其電動機出過一次故障,具有很高的安全性。

一、改造的前后的安全可靠性

肥皂行業的生產特點是連續性生產,往往由于蒸汽壓力不足或停汽,造成停產。在鍋爐本體的因素保證后,主要取決于鍋爐三大輔機(引風機、鼓風機和進水泵)的安全性。為此。除經常搶修外,還定期維修、更換和更新三大輔機系統的部分設備,包括維修鼓風機的電動機4次、更換鼓風機的軸承座2次、維修鼓風機的底座1次,維修引風機的電動機5次,更換引風機的軸承座3次,維修引風機的風葉1次,維修進水泵的電動機3次,維修進水泵4次,更換進水泵1次,維修和更換各種手動閥門、電動閥門、電磁調節閥、爐頂進水止回閥等41次,更換各種空氣開關、交流接觸器32次。 鼓、引風機改造后已運行一年四個月,給水泵改造后已運行一年八個月,改造項目本身沒有出過一次故障,具有很高的可靠性;鍋爐沒有因三大輔機系統出過一次故障,提高了鍋爐的安全性,同時提高了鍋爐的進水連續性即汽包水位安全性。

改造后進水泵在工作時,首先由于電動機軟啟動,明顯避免了的對進水管網的沖擊,消除了閥門等的損壞;電動機啟動電流由額定電流的5倍(實測310A左右)下降到0.7倍(實測45A左右),避免了對電動機定子繞組絕緣層的沖擊,消除了電動機的損壞。然后由于進水泵電動機運行在額定頻率的0.84倍(實測42Hz左右)連續進水,根據f1/f2=n1/n2,進水泵及電動機轉速在額定轉速的0.84倍(實測2478r/min左右),減少了機械磨損,消除了進水泵體、電動機軸承的損壞;電動機運行電流由額定電流(60A)下降到0.55倍(實測35A左右),避免了對電動機定子繞組絕緣層的熱老化,消除了電動機的損壞。

改進后鼓、引風機在工作時,首先由于電動機軟啟動,電動機啟動電流由額定電流的5倍(實測分別為160、400A左右)下降到0.7倍(實測分別為20.54A左右),避免了對電動機定子繞組絕緣層的沖擊,消除了電動機損壞。由于鼓、引風機電動機運行在額定頻率的0.8倍(實是40Hz左右)連續運行,根據f1/f2=n1/n2,鼓、引風機電動機轉速在額定轉速的0.8倍(實測分別為1160、1456r/min左右),減少了機械磨損,消除了鼓、引風機體、電動機軸承的損壞;鼓、引風機電動機運行電流由額定電流(30A)下降到0.57倍(實測17A左右),引風機電動機運行電流由額定電流(79A)下降到0.58倍(實測46A左右)避免了對電動機定子繞組絕緣層的熱老化,消除了電動機的損壞。

二、改造措施

(1)改造措施的要求。針對該廠鍋爐的安全性主要取決于三大輔機的現狀,鍋爐變頻改造的范圍確定在鼓、引風機和給水泵,改造的對象確定在控制電路,改造的手段為電動機變頻調速運行,改造的目的為降低轉速和電流,從而降低機械和電氣故障率,提高三大輔機和鍋爐整體的安全性,為把改造后因司爐操作方法的改變帶來的誤操作可能性降到最低限度,要求改造后的司爐操作方法基本不變。

(2)改造措施的原理。在原有的鼓、引風機和進水泵的電路中,安裝鼓風機變頻器、引風機變頻器、進水泵變頻器及其轉換電路,做到調速運行電路與全速運行電路互為熱備用。在調速運行方式下,把鼓、引風機的碟形閥門開到最大并停用,把進水電動調節閥門關到底并打開旁通閥門。根據鍋爐工況,分別調節鼓風機變頻器的電位器、引風器變頻器的電位器、進水泵變頻器的電位器,以滿足鍋爐對風量、爐膛負壓、水壓、進水量等的要求。在兩種運行方式間轉換操作時,只需輕輕撥動按鈕開關即可。

(3)改造措施的關鍵。正因為改造的目的是提高三大輔機和鍋爐整體的安全性(節能只是第二位時),就不應拆除原有的鼓、引風機和進水泵的電路,電動機既有調速運行電路,又有全速運行電路,鍋爐安全才有的雙保險。 每一種新產品都帶動一種新的維修技術,變頻調速器也不例外。如果鍋爐現場的變頻調速器發生故障,維修不迅速,那么撤出調速運行電路,投入全速運行電路是非常必要的。因此,在兩種運行電路之間設計轉換電路是改造措施的關鍵,,使得操作方便、動作迅速、電路可靠。鍋爐本身的安全性對電動機變頻改造要求非常苛刻,在電路的安全性設計上稍有不周,就會引起鍋爐爆炸,人員傷亡。采用“調速運行電路+全速運行電路→電動機”的方式,是變頻調速器進入鍋爐領域的新思路。

三、改造措施的可行性

企業的生產用汽存在著高峰、低谷,一段時間內的波動也經常發生,確實需要根據爐況隨時調節水量和風量,采用降速(調速)運行方式能夠更好地滿足鍋爐生產工藝的要求。影響鍋爐停汽停爐和安全生產的設備因素,集中在兩大方面:鍋爐本體和三大輔機,目前三大輔機的運行都是采用電動機全速運行,由各種閥門調節風量和水量的方式。□

(編輯/丹桔)