一拖二變頻控制技術在鍋爐引風機改造中的應用

尤紀超

（山東豐源通達電力有限公司，山東 棗莊 277300）

一拖二變頻控制技術在鍋爐引風機改造中的應用

尤紀超

（山東豐源通達電力有限公司，山東 棗莊 277300）

風機采用變頻控制技術是實現節能運行的重要措施，受到了國家政府的高度重視。本文從變頻改造方案、運行效果等方面，介紹了一拖二變頻控制技術在某熱電廠鍋爐引風機改造中的應用，并對實際的節能效果進行了具體分析。從分析結果可知，變頻改造后引風機的耗電量明顯減少，節能效果顯著。

一拖二變頻控制技術；引風機；應用

引風機是鍋爐重要的輔機設備，也是電廠生產中主要的耗電設備，其耗電量達廠用電的30%以上。眾所周知，在電廠生產中引風機多采用傳統的調速方法，即通過調節入口擋板的開度來調節風量。但在擋板調節過程中，會增加風阻和管道震動，造成大量的節流損失，損耗大量的電能。然而采用變頻器控制技術來調節鍋爐引風機的風量，可使耗電功率大大降低，節電率可達20%～50%，受到了國家大力提倡。近年來，多數電廠已對鍋爐引風機進行變頻調節改造，大多選用一拖一方案，這一方案雖然簡單方便，但初投資較高。因此，為了響應國家節能減排的號召，提高電廠效益，采用一拖二變頻控制技術對鍋爐引風機進行改造，從而實現節能減排的目的。

1 機組概況

某熱電廠擁有4臺75t級鍋爐設備，這4臺鍋爐設備均設置有1臺引風機、送風機和二次風機，其驅動電機以最大的額定負荷完成設計。然而根據年度生產計劃以及鍋爐設備實際運行情況，1#2#鍋爐和3#4#鍋爐正常情況下各運行一臺即可滿足生產需要。這樣看來，1#2#鍋爐引風機和3#4#鍋爐引風機也只需運行一臺即可滿足生產要求。設計時采用一拖二變頻技術，在兩臺鍋爐切換后，其引風機都能在變頻狀態下運行。

2 鍋爐引風機改造方案

2.1 變頻器的選型

因變頻器的選擇與高壓變頻器在鍋爐引風機改造工作中所實施的方案有直接關系，考慮到鍋爐設備的實際運行情況，對多種品牌的變頻器進行對比分析，最終選用國產系列山東新風光電子科技發展有限公司的JD-BP37-400F型高壓變頻器。

圖1 變頻器實物圖

2.2 方案實施

購置一臺高壓變頻器，單獨隔離一間變頻器室并安裝兩臺空調，其他設備隨廠家一起配置。原電機供電電源電纜接至變頻器切換柜兩路進線高壓真空斷路器上口，斷路器至電機電纜重新敷設，控制系統通過鍋爐DCS系統遠程操作。

2.3 變頻控制方案

由于變頻器控制方式在啟動時優于工頻，但在運行時抗干擾性卻低于工頻，因此改造時充分吸取工頻運行的優點，采用一拖二工/變頻旁路控制方案，其具體電氣控制圖如圖2所示。所謂一拖二工/變頻旁路方案，是指兩臺鍋爐引風機共同采用一套變頻調速裝置，可以帶其中任意一臺引風機變頻運行，同時采用電控的斷路器和接觸器，可以接受系統編程的自動控制。QF1、QF2為兩個斷路器，QS1、QS2、QS3和QS4為4個高壓隔離開關，KM1、KM3、KM4、KM5和KM6為高壓交流接觸器，其中KM3和KM5之間、KM4和KM6之間存在完全機械互鎖；QS1和QS2之間、QS3和QS4之間均存在電氣閉鎖和邏輯閉鎖關系，防止變頻器輸出側與6kV電源側短路等嚴重事故。該方案既可以實現單臺風機的工變頻切換，又可以通過對斷路器QF1、QF2進行倒閘操作實現兩臺引風機的變頻切換，且1/2鍋爐運行時均可投入變頻，提高了變頻設備的利用率，既節省投資又方便運行，既安全可靠又經濟實用。

圖2 一拖二控制變頻示意圖

正常狀態時，具體運行方式如下（以1#2#鍋爐引風機為例，具體操作畫面如圖3所示）。

圖3 現場操作界面圖

1）若1#鍋爐引風機變頻運行：閉合切換柜中的隔離開關QS1和QS3，1#鍋爐引風機即為變頻方式待機狀態，再閉合斷路器QF1，程序自動閉合接觸器KM1和KM3，接通閉合電路，1#鍋爐引風機變頻運行。此時，KM5被機械互鎖為斷開狀態，工頻方式作為故障備用，當變頻器發生故障或者“轉工頻”切換指令發出時，KM1、KM3斷開，KM5自動閉合，利用“飛車起動”功能將1#鍋爐引風機無擾切換至工頻運行狀態。QS2和QS4處于斷開狀態，KM6接觸器也處于斷開狀態，2#鍋爐引風機工頻備用。

2）若2#鍋爐引風機變頻運行：閉合切換柜中的隔離開關QS2和QS4，2#鍋爐引風機即為變頻方式待機狀態，再閉合斷路器QF2，程序自動閉合接觸器KM1和KM4，接通閉合電路，2#鍋爐引風機變頻運行。此時，KM6被機械互鎖為斷開狀態，工頻方式作為故障備用，當變頻器發生故障或者“轉工頻”切換指令發出時，KM1、KM4斷開，KM6自動閉合，利用“飛車起動”功能將2#鍋爐引風機無擾切換至工頻運行狀態。QS1和QS3處于斷開狀態，KM5接觸器也處于斷開狀態，1#鍋爐引風機工頻備用。

3）當1#（2#）鍋爐停運2#（1#）鍋爐起動時，先將1#（2#）鍋爐引風機切換至工頻，2#（1#）鍋爐引風機以變頻方式起動。

4）當變頻器發生故障或因其他原因退出時，可選擇均為工頻啟動，即將QS1、QS2、QS3和QS4斷開，接觸器KM1、KM3、KM4電路斷開，選擇“轉工頻”運行方式，程序自動閉合接觸器QF1、KM5或接觸器QF2、KM6。

3 節能分析

隨機抽取改造前后日發電量大致相等的時間段進行對比（見表1），參見變頻改造前后每天的耗汽量、耗電量及噸汽耗電量統計表，可以看出變頻改造后引風機的耗電量比工頻運行時的耗電量明顯減少，具有顯著的節能環保效益和良好的經濟效益。

表1 變頻改造前后電量對比

由于節電效果非常明顯，另外兩臺鍋爐引風機也進行了一拖二變頻改造。

1）節能率計算

從表1可以看出：改造后引風機變頻運行時噸汽耗電量為3.36kW·h/t，改造前引風機工頻運行時噸汽耗電量4.97kW·h/t。變頻噸汽耗電量節能率為(4.97-3.36)/3.36=47.9%。

2）節電量計算

假定風機運行工況為24h連續運行，按鍋爐產汽量70t/h計算，1#爐變頻風機運行每天節約的電量為(4.97-3.36)×70×24=2704.8（kW·h）。

按上網電價0.46元/kW·h計算，每天節約電費為2704.8× 0.46=1244.2（元）。

作為主力鍋爐，除去定時檢修和維護檢修時間

外，假定引風機每年要運行330天，則

每年節約的電量為2704.8× 330=892584（kW·h）。

每年節約的電費為1244.2× 330=410586（元）。

3）節煤量計算

按照平均供電煤耗332g/kW·h計算，1#爐每年可節約煤量為332× 892584× 10-6=296.34（t）。

4）變頻器購置成本回收期限

變頻器（含空調等）購置價，安裝費和土建費用約為100萬元，收回成本期約為100/41.0586= 2.44（年）。

預計3年內可以收回購置成本。

4 結論

風機采用變頻調速技術是實現節能運行的重要措施，對國家電力事業的發展有著重要意義，受到了國家政府的普遍推廣。實踐證明，引風機采用變頻改造后具有明顯的節能效果，節電率約為47.9%，每年節電量約為892584kW·h，投資成本全部回收約需2.5年。變頻改造后3年內，便可產生明顯的經濟效益，同時可有效降低廠用電率，提高了電廠的競爭力。

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Application of One Drag Two Frequency Control Technology in Reconstruction of Boiler Induced Draft Fan

You Jichao
(Shandong Fengyuan Tongda Electric Power Co., Ltd, Zaozhuang, Shandong 277300)

The fan adopting frequency conversion control technology is an important measure to achieve energy saving operation, this technology has been highly valued by the government. From the frequency conversion transformation plan and the operation effect, this paper introduced the application of this technology in the retrofit of the boiler induced draft fan in a thermal power plant, and made a concrete analysis on the actual energy saving effect. From the analysis results, it can be known that the power consumption of the induced draft fan is obviously reduced, and the energy saving effect is remarkable.

one drag two frequency control technology; induced draft fan; application