高壓功率變頻器在遼源熱電廠鍋爐引風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用

遼源熱電有限責(zé)任公司 宋利宇 于長(zhǎng)勝


一、概述
　　遼源熱電有限責(zé)任公司共兩臺(tái)100MW汽輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量200MW，主機(jī)、主爐設(shè)備，全部從俄羅斯引進(jìn)，輔機(jī)為國(guó)產(chǎn)設(shè)備，第一臺(tái)發(fā)電機(jī)組于2000年12月并網(wǎng)發(fā)電，第2臺(tái)發(fā)電機(jī)組于2001年10月并網(wǎng)發(fā)電。
　　廠內(nèi)建有一座220KV變電站，兩臺(tái)發(fā)電機(jī)所發(fā)電量，除廠用外，通過(guò)兩條220KV線(xiàn)路送入系統(tǒng)。兩臺(tái)機(jī)組相繼投產(chǎn)后，廠用電率居高不下，占發(fā)電量的13%左右。因此，在2000年初，公司領(lǐng)導(dǎo)班子決定，一定要在節(jié)能降耗和新廠穩(wěn)定生產(chǎn)上下大功夫，花大氣力，在穩(wěn)定生產(chǎn)和節(jié)能降耗方面做好工作。
　　高壓變頻技術(shù)隨著功率元器件耐壓等級(jí)的提高和計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的日趨成熟，在電廠的應(yīng)用已相當(dāng)普遍，節(jié)能效果及控制水平已被電力系統(tǒng)所認(rèn)識(shí)。但在高電壓、大功率的設(shè)備上應(yīng)用，我公司之前沒(méi)有嘗試，省內(nèi)一些兄弟單位一樣沒(méi)有應(yīng)用過(guò)，基本沒(méi)有這方面的經(jīng)驗(yàn)。
　　在2002年初，我們組織專(zhuān)業(yè)人員對(duì)國(guó)內(nèi)外高電壓、大功率的變頻器這一新技術(shù)進(jìn)行了考查、論證。既考察了國(guó)產(chǎn)的高壓大功率變頻器應(yīng)用情況，也考察、論證了進(jìn)口的高電壓大功率的變頻器應(yīng)用業(yè)績(jī)。最后得出結(jié)論：國(guó)產(chǎn)高電壓、大功率變頻調(diào)速裝置，完全能夠適應(yīng)我公司設(shè)備，具體如下幾點(diǎn)：
　　1、 產(chǎn)品備件采購(gòu)方便。
　　2、 售后服務(wù)及時(shí)、周到。
　　3、 變頻器計(jì)算機(jī)軟件全部漢化，人機(jī)界面比較友好，易于掌握。
　　4、 國(guó)產(chǎn)大功率變頻器應(yīng)該說(shuō)不比進(jìn)口的性能差，有的方面還優(yōu)于進(jìn)口的變頻器。如一些進(jìn)口的變頻器上，工控機(jī)仍是一些16位的單片機(jī)控制，且顯示器全部是英文代碼顯示，既不直觀又不易掌握。
　　5、 造價(jià)比進(jìn)口的低：公司決定在2號(hào)爐兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)上進(jìn)行高壓變頻改造，并作了性能及價(jià)格的比較。
　　　　通過(guò)招標(biāo)形式，我公司選用了北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的HARSVERT－A06/130型高壓變頻器兩臺(tái)，于2002年6月28日簽訂了技術(shù)協(xié)議。設(shè)備于2002年8月到貨并開(kāi)始安裝、調(diào)試，9月10日正式投入運(yùn)行，現(xiàn)已累計(jì)運(yùn)行2個(gè)多月，各運(yùn)行參數(shù)均正常，與原有DCS系統(tǒng)接口通訊，方便遠(yuǎn)方控制及就地操作，方便可靠，而且節(jié)能效果十分顯著。
二、改造過(guò)程及控制方式的選擇
　　我公司2號(hào)爐及引風(fēng)、變頻器技術(shù)數(shù)據(jù)如下：
　　1、 鍋爐
型號(hào)：E－420－13.7－560KT 　　飽和溫度：346℃
額定蒸發(fā)量：420　t/h 　　　　　　 給水溫度：228℃
汽包工作壓力：15.7Mpa 　　　　　　排煙溫度：138℃
過(guò)熱器出口蒸汽溫度：560℃
廠家：俄羅斯西伯利亞動(dòng)力機(jī)械公司
　　2、 引風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)
電機(jī)型號(hào)：Y1000－8/1180
額定電壓：6000V
額定功率：1000KW
額定電流：119A
額定轉(zhuǎn)速：743r/min
絕緣數(shù)級(jí)：F級(jí)
接線(xiàn)方式：Y接
制造廠家：沈陽(yáng)電機(jī)廠
　　3、 2號(hào)爐1、2號(hào)引風(fēng)機(jī)變頻器設(shè)置
變頻器型號(hào)：HARVEST－A06/130
輸出電壓：0－6000V
額定電流：130A
輸出頻率：0.5－50HZ連續(xù)可調(diào)
制造廠家：北京利德華福電氣技術(shù)有限公司
　　火力發(fā)電廠鍋爐引風(fēng)機(jī)是鍋爐助燃的主要部分，將鍋爐燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)靜電除塵器、煙囪排除的動(dòng)力設(shè)備。在鍋爐燃燒負(fù)荷變化時(shí)，保證爐堂負(fù)壓、煙氣氧量及相應(yīng)汽溫、汽壓，需要及時(shí)的調(diào)整吸風(fēng)量。以前2號(hào)爐引風(fēng)機(jī)采用調(diào)整引風(fēng)機(jī)檔板，靠節(jié)流損失改變吸風(fēng)量，浪費(fèi)了大量的電能。采用高電壓大功率變頻器來(lái)控制引風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)量，只是通過(guò)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速n來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由轉(zhuǎn)速公式可知 ：
　　　　　　　n=60f *(1-S) /2P
其中：S－ 轉(zhuǎn)差率
　　　n－ 轉(zhuǎn)子實(shí)際轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）
　　　f －電流頻率
　　　2p－電機(jī)的機(jī)對(duì)數(shù)
　　可見(jiàn)，只要改變電機(jī)的電流頻率f，就可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，高電壓大功率變頻器通過(guò)控制IGBT（絕緣柵雙極型電力場(chǎng)效應(yīng)管）的導(dǎo)通和關(guān)斷，使輸出頻率連續(xù)可調(diào)。而且是隨著頻率的變化，輸出電流、電壓變化及功率變化，即達(dá)到了負(fù)荷大時(shí)轉(zhuǎn)速大，輸出功率大，負(fù)荷小時(shí)轉(zhuǎn)速小，輸出功率也小，因此變頻器的節(jié)能是最科學(xué)合理的。
　　為了使引風(fēng)機(jī)在變頻器故障時(shí)也能夠運(yùn)行，變頻器設(shè)置了手動(dòng)工頻旁路功能，即當(dāng)變頻器故障時(shí)使電機(jī)脫離變頻器，將引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)到工頻狀態(tài)繼續(xù)運(yùn)行。如下圖：


　　　高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)

　　我們?cè)谶x用工頻旁路系統(tǒng)時(shí)，沒(méi)有采用自動(dòng)工頻旁路系統(tǒng)，是因?yàn)樽詣?dòng)工頻旁路系統(tǒng)要采用真空接觸器，原件較多，因此，故障點(diǎn)要多，容易引發(fā)吸風(fēng)機(jī)故障。
　　在與原DCS操作系統(tǒng)接口時(shí)，因高壓變頻器的各控制信號(hào)及故障信號(hào)的輸出是標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號(hào)（開(kāi)關(guān)量）和模擬信號(hào)（4-20mA電流源信號(hào)），因此與DCS系統(tǒng)可直接連接，接口連接十分方便。
　　高壓大功率變頻器是成套設(shè)備，安裝時(shí)、調(diào)試周期短。我們?cè)?號(hào)爐1、2號(hào)引風(fēng)機(jī)變頻器改造過(guò)程中，從設(shè)備到貨，到安裝調(diào)試投入運(yùn)行僅用了二十幾天。也可以在設(shè)備運(yùn)行時(shí)，先安裝變頻器，在變頻器空載狀態(tài)下，先調(diào)試完畢，再尋找鍋爐檢修的機(jī)會(huì)，將電機(jī)一次電纜敷設(shè)到位，待接引完畢后進(jìn)行帶負(fù)荷調(diào)試，這樣就可進(jìn)一步的節(jié)省時(shí)間。
三、經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比
　　我們?cè)?號(hào)機(jī)組即行風(fēng)機(jī)變頻改造前，電熱力試驗(yàn)組進(jìn)行了改前試驗(yàn)，投入運(yùn)行后再重新試驗(yàn)進(jìn)行節(jié)能對(duì)比（具體見(jiàn)試驗(yàn)報(bào)告）。
　　通過(guò)上述對(duì)比可以看出，變頻器改造后引風(fēng)機(jī)的單機(jī)節(jié)電要比改造前單機(jī)的電耗明顯降低。每度電按0.2元計(jì)，年運(yùn)行小時(shí)數(shù)按7000小時(shí)計(jì)，年可節(jié)約電量3403392.3kwh，年節(jié)電費(fèi)68.068萬(wàn)，兩臺(tái)變頻器投資為284萬(wàn)元，可望在4年內(nèi)收回成本。
　　以上為我公司在2號(hào)爐引風(fēng)機(jī)上采用高電壓大功率變頻調(diào)速裝置的一些體會(huì)，有不妥之處請(qǐng)批評(píng)指正。