摘要：本文介紹了風光牌高壓變頻器在廣西信發鋁電有限公司電廠送風機上的應用情況。應用結果表明，采用 變頻器對電廠送風機設備進行調速節能改造，具有良好的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：風光高壓變頻器電廠送風機節能

Abstract:ThispaperdescribestheapplicationsofFengguangbrandhigh-voltageinvertersonblowersinGuangxiXinfaAluminum&Co..Theapplicationresultsshowthatthefrequencyofthepowerplantequipmentblowerspeedenergysaving,withgoodeconomicandsocialbenefits.

Keywords:Fengguangbrandhigh-voltageinverterPowerblowerEnergy

1.引言

火力發電廠在生產過程中，當發電負荷發生變化時，需要對鍋爐燃燒工況進行調節。具體調節方法是通過改變鍋爐的給煤量、風量、給水量來進行調節。而相當長時間內各電廠水量、風量的調節一般是通過改變閥門或擋板的開度來實現的，但這種調節方式屬于節流調節，在運行中這種調節方式存在許多問題。

2.送風機節流調節方式存在的問題

（1）節流調節方式浪費電能。

鍋爐在設計時，選用風機的額定容量通常大于實際需要量，其配套拖動電機的額定容量則更大。實際運行時不得不關小風門進行節流調節。在節流過程中，風機特性曲線不變，轉速不變，僅僅依靠關小風門，人為增加管道阻力來減小流量。風門開度減小，阻力損失相應增加，但系統輸入功率并無減小，而是白白損失在節流過程中。

（2）節流調節的系統穩定性及控制精度差。

由于風門的檔板開度與流量的非線性關系，加上執行機構機械傳動間隙的影響，檔板開度調節既不靈敏又不精確，無法實現流量的快速、準確調節。

（3）節流調節運行費用大。

在節流調節方式中，風機長期處于高速、大負載下運行，消耗電能大，維護工作量大，設備壽命低，并且運行現場噪音大。

3.高壓變頻調速技術的作用和節能原理

異步電動機的變頻調速是通過改變定子供電頻率f來改變同步轉速而實現調速的，在調速中從高速到低速都可以保持較小的轉差率，因而消耗轉差功率小，效率高，是異步電動機最為合理的調速方法。目前，變頻調速已成為異步電動機最主要的調速方式，在很多領域都獲得了廣泛的應用。

高壓變頻調速具有如下顯著的優點：

(1)高效節能：含變壓器在內的整機效率在96％以上，可減少由負載檔板或閥門調節方式導致的節流損失。

(2)提高功率因數：目前單元級聯式的高壓變頻器，其輸入電流諧波含量小于國家標準的限制要求，功率因數可保證在0.95以上，輸入功率因數大大提高，無需投資功率補償設備，并可降低有關的設備投資與維護費用。

(3)軟啟、軟停：減少對電網和負載的沖擊，延長電機等設備的使用壽命。采用變頻調速后，可以實現軟起動和軟制動，幾乎不產生沖擊，正常運行時又大多低于電機額定轉速，可大大延長電機定子、轉子軸及軸承等電氣與機械壽命。

（4）節能效果明顯。

對風機而言，流體力學有以下原理：輸出風量Q與轉速n成正比；輸出壓力H與轉速n的平方成正比；輸出軸功率P與轉速n的立方成正正比；即：

風機特性如圖1所示。風機工作在A點時，其功率為PA=H1×Q1／102；風機工作在B點時，其功率為PB=H2×Q2／102。因Q2H1，故PA與為PB的值變化較大，說明采用變工頻工作方式時，改變風機的風量，風機的軸功率減小很大，節能效果顯著。

圖1 風機特性曲線圖

當風機風量需要改變時，如調節風門的開度，則會使大量電能白白消耗在擋板及管路系統阻力上。如采用變頻調速調節風量，可使軸功率隨流量的減小大幅度下降。可見，通過變頻對風機進行改造，可以實現節能，且節能空間可觀。

4.電廠送風機應用高壓變頻調速技術實例

廣西信發鋁電有限公司電廠有3臺155MW發電機組（汽機），4臺520t/h鍋爐。每臺鍋爐配備兩臺離心式送風機，每臺送風機參數相同，以3#爐甲送風機為例介紹，其拖動電機基本參數如表1所示，靠改變風機風門的開度來調節風量。風機的效率低，損耗大，尤其風量小時，效率極低。

為了降低廠用電率，減少發電成本，公司電廠領導決定在3#、4#發電機組4臺送風機上采用山東新風光電子科技發展有限公司生產的4套1000kW/6kV高壓變頻器對3#、4#發電機組送風機分別進行改造。

4.1送風機變頻控制方案

變頻調速系統本體操作方面，采用RS485通訊，DCS控制和監控，提高了系統的安全性能。通過目前電廠已有的DCS對高壓變頻器運行狀態進行控制，通過RS485通訊多地對高壓變頻器運行參數進行監控。

送風機變頻器受DCS控制時分自動和手動兩種方式。手動狀態時，運行操作人員通過改變DCS操作畫面控制變頻器轉速，實現煙氣含氧量的調節。自動控制時，正常情況下，變頻風機作為運行風機長期運行，調節器發出風門全開指令，由變頻器接受遠程調節器的自動轉速控制信號，調整風機轉速滿足機組不同負荷的要求。當變頻器故障跳閘時，經判斷為變頻器內部故障，而送風機、電動機均正常的情況下，可以手動切換到工頻狀態，最大可能地降低變頻器跳閘后工頻運行對系統的影響。

當單臺變頻器故障跳閘時，系統聯跳變頻器上口的高壓開關，由送風機原有的連鎖動作邏輯實現單側送風機掉閘，鍋爐聯跳單側引風機，實現了機爐自動降負荷的控制邏輯。爐膛負壓自動調節系統通過狀態前饋控制自動提高另一臺送風機的轉速，并延時關閉跳閘送風機的擋板，從而減小單臺送風機掉閘對爐膛負壓值產生的擾動影響。

4.2風光高壓變頻調速系統

廣西信發鋁電公司電廠3#、4#發電機組配置送風機4臺，送風機改造選用風光JD-BP37-1000F高壓變頻器4臺、并配置自動旁路柜，用于變頻/工頻切換。采用“一拖一”變頻控制。風光JD-BP37-1000F變頻器參數如表2所示。

4.3變頻改造主回路

廣西信發鋁電公司電廠3#、4#爐送風機采用4套JD-BP37-1000F（1000kW/6kV）高壓變頻調速系統進行調速控制。4臺送風機改造主回路相同，以3#爐甲送風機為例系統改造主回路如圖2所示。

圖2  3#爐甲送風機旁路柜原理圖

原來2臺鍋爐送風機全部采用工頻運行，對4臺送風機增設變頻調速裝置，采用一拖一加自動旁路的方式。將原送風機風門調節的運行方式改為由變頻調節風機風量的運行方式。當變頻器故障或檢修，可選擇自動或手動方式切換至工頻運行。當送風機變頻運行時在DCS界面上調節風機頻率去調整風機轉速，從而達到調節風機風量的目的。

為了保證發電機組安全運行，送風機的動力系統旁路方案采用手動/自動控制方式。選擇手動控制方式時，在旁路手動狀態下，通過判斷，確認單側送風機跳閘的故障點是在變頻器本體，原有送風機動力系統沒有問題的情況下，可以將送風機手動恢復工頻運行方式，并將恢復工頻運行的送風機風門為工頻控制狀態，實現煙氣含氧量的調節，從而達到一臺引風機變頻調速，另一臺引風機風門調整下兩種不同的控制對象，仍然能夠實現機爐的全負荷響應的控制要求。

如選擇自動控制方式時，在旁路自動狀態下，若變頻器出現故障且自動投入允許，系統將首先分斷變頻器高壓輸入、輸出開關，經過一定延時后，工頻旁路開關合閘，電機投入電網工頻運行。同時DCS邏輯將風量調節方式轉為工頻調節方式，此時運行人員參與調節，確保爐膛燃燒穩定。

變頻器維修完成，系統恢復變頻器運行時，可以關閉送風機入口擋板，依靠單臺變頻送風機帶鍋爐50%～70%的負荷，將送風機切換至變頻運行方式，依托變頻器提供的飛車啟動功能，在送風機沒有完全停止的情況下恢復設備運行，從而大大減少機組減負荷的時間。

主回路如圖2所示，控制具體介紹如下，旁路柜在變頻器進、出線端增加了兩個隔離刀閘，以便在變頻器退出而電機運行于旁路時，能安全地進行變頻器的故障處理或維護工作。

旁路柜主要配置：三個真空接觸器（KM1、KM2、KM3）和兩個刀閘隔離開關K1、K2。KM2與KM3實現電氣互鎖，當KM1、KM2閉合，KM3斷開時，電機變頻運行；當KM1、KM2斷開，KM3閉合時，電機工頻運行。另外，KM1閉合時，K1操作手柄被鎖死，不能操作；KM2閉合時，K2操作手柄被鎖死，不能操作。

電機工頻運行時，若需對變頻器進行故障處理或維護，切記在KM1、KM2分閘狀態下，將隔離刀閘K1和K2斷開。

合閘閉鎖：將變頻器“合閘允許”信號串聯于KM1、KM2合閘回路。在變頻器故障或不就緒時，真空接觸器KM1、KM2合閘不允許；在KM1、KM2合閘狀態下，若變頻器出現故障，則“合閘允許”斷開，KM1、KM2跳閘，分斷變頻器高壓輸入電源。

如變頻器發生隱患，變頻器發送“變頻器報警”信號至DCS，此時變頻器繼續運行，檢修人員可到本地根據變頻器報警信號的信息排除隱患。

4.4送風機變頻節能效果

鍋爐送風機變頻改造后至今運行一年多來，實現了電機軟啟動，減小了對電網的沖擊；減少了對設備的維護量，節約了維護費用；送風機變頻改造后，風門全開，由變頻實時調節風機風量，電機以及送風機轉速下降，系統效率得到提高；由于降低了送風機的轉速，設備噪聲大大降低，深受現場工作人員的歡迎。

為了考察變頻改造的效果，廠節能服務中心將工頻運行的2#機組送風機和變頻運行的3#、4#機組送風機進行比較，主要統計運行數據如表3、表4所示。三個機組負荷分別取主汽流量420t/h、502t/h兩種情況，三個機組均運行168h。

2#爐平均主汽流量=420.2t/h，3#爐平均主汽流量=421.5t/h，4#爐平均主汽流量=420.8t/h，三個機組負荷基本相同。與2#相比，3#爐引風機變頻運行7天節電54 176kW·h，耗電率降低0.35%；4#爐引風機變頻運行7天節電54 163kW·h，耗電率降低0.35%。在負荷基本相同的情況下，3#、4#爐送風機變頻運行耗電較2#爐送風機工頻運行節電30.43%。

2#爐平均主汽流量=502.2t/h，3#爐平均主汽流量=502.5t/h，4#爐平均主汽流量=502.8t/h，在負荷基本相同的情況下，3#、4#爐送風機變頻運行耗電較2#爐送風機工頻運行節電26.96%。

5.結束語

山東新風光電子科技發展有限公司生產的JD-BP37-1000F高壓變頻器在廣西信發鋁電公司電廠3#、4#爐送風機投運以來，其性能穩定、節能效果明顯。鍋爐送風機隨著鍋爐出力和燃燒狀況進行實時調節，在提高工作效率的同時又得到極大的經濟效益，具有廣闊的推廣意義。