高壓變頻節能裝置在熱電廠引風機上的應用

陸海鵬 陳繼和（中藍石化大慶有限公司熱電廠）

高壓變頻節能裝置在熱電廠引風機上的應用

陸海鵬 陳繼和（中藍石化大慶有限公司熱電廠）

鍋爐引風機是熱電廠的主要耗能設備。中藍石化大慶有限公司熱電廠75 t/h循環流化床鍋爐引風機使用風機擋板調節風量，能量損失嚴重；為了降低用電量，在75 t/h鍋爐引風機上加裝了RHVC-10型高壓變頻裝置。測量結果表明，當機組負荷160 kW時引風機電動機功率因數比變頻前平均提高約0.325，實際消耗功率減少87 kW；當機組負荷310 kW(接近滿負荷)時，功率因數比變頻前平均提高約0.23，實際消耗功率減少55 kW。在工況（平均負荷率約為62%）基本相同的情況下，平均每天節約電量6178 kWh，節電率為44.01%。

熱電廠 鍋爐引風機 高壓變頻裝置 節能應用

1 RHVC-10型高壓變頻裝置

RHVC-10型高壓變頻裝置是采用IGBT變頻功率單元串聯多重化技術、數字控制技術、SPWM脈寬調制技術及超導管散熱技術研制的高壓電動機變頻節能調速設備。它屬于高-高電壓源型變頻器，由功率柜、變壓器柜和旁路柜3部分組成。

RHVC-10型高壓變頻器采用目前國際流行的功率單元串聯多電平技術，每個功率單元都由1臺三相輸入、單項輸出的脈寬調制型低壓變頻器構成，然后將其串聯升壓。如圖1所示，變壓器副邊3組繞組分別向同一級的3個功率單元供電；第1級每個單元的1個輸出端連接在一起，形成星型連接點；另一個輸出端與下一級功率單元連接，形成1個星型連接的三相高壓電壓源，驅動電動機運行[1]。

RHVC-10型高壓變頻器的主要技術特點是:

1）諧波小。通過移相變壓器相同標號副邊繞組相位一致，不同標號副邊繞組存在相位差，消除了電力電子器件產生的諧波。通過實測，變頻器網側諧波小于2%，輸出側電壓電流諧波分別小于3%和1%，不需加裝濾波器。

2）功率因數高。實測發現，在不同負荷下功率因數都可達到97%以上。

3）直接高-高型?？梢灾苯虞敵? kV，無須加裝輸出變壓器，節約了設備投資。

4）運行可靠性高，具有功率單元自動旁路功能。當功率單元發生故障時，系統采用中性點偏移技術自動旁路故障單元，使輸出的3個線電壓仍然相同，轉速仍然可以達到額定轉速的97.5%，系統得以繼續運行，而不影響生產?？梢栽诜奖愕臅r候停機或者切換到工頻下運行，然后用備用模塊更換故障模塊。

5）可連續調速，選擇最佳速度實現電動機軟啟動，啟動電流小?？筛鶕俣惹€圖自動控制，既節約了能源，又提高了生產效率。

2 變頻改造方案

熱電廠75 t/h鍋爐引風機為離心式通風機，變頻改造前引風機的風量調節由調節擋板開度來實現，其參數如表1所示。

表1 75 t/h鍋爐引風機基本參數

根據75 t/h循環流化床鍋爐目前的實際運行及其負荷情況，選擇變頻器的額定容量為400 kVA。正常運行時，風機擋板設到全開位置。為了充分保證系統的可靠性，變頻器同時加裝工、變頻旁路裝置（圖2），變頻器發生異常時，變頻器停止運行，電動機可以直接手動切換到工頻下運行。該裝置由2個高壓隔離刀閘QS1、QS2和斷路器KM2、KM3組成。要求斷路器KM2不能與KM3同時閉合，在電氣上實現互鎖。變頻運行時，QS1、QS2及KM2閉合，KM3斷開；工頻運行時，KM3閉合，QS1、QS2及KM2斷開。

為了保護鍋爐系統，實現引風機故障跳閘時一次風機、二次風機和給煤機的連跳，通過DCS系統對上述電動機進行了軟連鎖；變頻調速系統配置上位機，通過DCS系統可以對變頻器進行啟動、停機、加速和減速控制。

3 變頻器運行節能效果測試

為了檢驗變頻器運行效果，分別于2010年10月9日至11日（變頻器投運前）和2010年10月12日至14日（引風機安裝變頻器后），對1#爐機引風機電動機功率及電源側功率因數進行測試，測試在相同運行方式及相同工況下進行。測試數據見表2。

表2 測量數據對比

由實際測量結果可以看出，變頻器運行時，引風機電動機功率因數在機組負荷160 kW時比變頻前平均提高約0.325；在機組負荷310 kW（接近滿負荷）時功率因數比變頻前平均提高約0.23。變頻器運行時，引風機電動機實際消耗功率，在機組160 kW負荷時，減少87 kW；在機組負荷310 kW時，減少55 kW。

75 t/h循環流化床鍋爐引風機變頻裝置于2010年10月12日投入運行，投運前3天的引風機平均電量為14040 kWh，投運后3天的平均電量（工況與變頻裝置投運前基本相同）為7862 kWh。

由統計結果可以看出，在工況（平均負荷率約為62%）基本相同的情況下，平均每天節約電量6178 kWh，節電率為44.01%。

4 變頻改造效益計算

75 t/h循環流化床鍋爐按2009年運行情況考慮，全年運行335天，平均負荷率約為55%，全年節電量（按65%負荷率計算）為：6150 kWh/d×335 d=2060250 kWh。按公司外購電價0.62元/（kWh）計算，全年可節約電費127×104元。同時，由于使用變頻裝置諧波減少，消除了由此引起的機械振動，降低了軸承和傳動部分的損耗，延長了軸承的使用期；并且由于電動機經常降速運行，減少了風機的磨損，也節約了檢修維護費用。

5 結語

75 t/h循環流化床鍋爐引風機自2010年10月12日開始運行以來，運行狀況良好，節能效果明顯，為公司帶來很好的經濟效益。高壓變頻調速裝置作為一種安全、可靠、效率高的節能裝置己為更多的企業所采用。

[1]韓安榮.通用變頻器及其應用[M].2版.北京：機械工業出版社,2003:11-12.

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.06.010

陸海鵬，1994年畢業于黑龍江礦業學院，高級工程師，從事電氣運行和安全管理工作，E-mail：luhaipeng@163.com，地址：大慶市讓胡路區喇化東路1號中藍石化大慶有限公司熱電廠，163713。

2011-06-02）