PDF《浅谈高压变频器》

文章编号:160206 无锡蓝天燃机热电有限公司――唐群伟 周广云 郑东瑜 梅瑞瑞 孙磊 摘要:在某公司的工业生产中,锅炉送、引风机是主要的耗电设备,且 容量大、耗电多.

通过变频调速控制风机的流量,实现了电机转速连续 无级调速,调速范围宽、调节精度高、效率高,实现了电机的软启动, 减少了启动冲击及设备磨损.另外变频装置安装比较方便,只需在原断 路器与电机之间串联变频装置即可,无需对负载和电机做任何改动.通 过对锅炉送、引风机进行变频改造,可实现锅炉系统的优化控制,大幅 度降低企业的生产成本,提高经济效益. 浅谈高压变频器 在锅炉送、引风机上的应用 Application of HV-inverter in the induced draft fan and blower fan of the boiler

1 概述 某公司#2锅炉燃烧需要的氧量是通过两台送 风机、两台引风机的风量调节配合来实现的.在 高压变频器改造前,送风机运行在工频下,通过 挡板控制送风量.引风机通过调整电机极数和液 力耦合器开度方式调整引风量,平时随季度负荷 的变化需多次停引风机进行电机变级操作. 1.1 送风机简介 1.1.1 送风机主要参数. 序号 参数名称 单位 数值

1 全压 kPa(m) 6.345

2 额定风量 m3/h

146587 3 风机轴功率 kW

313 4 额定转速 r/min

1485 序号 参数名称 单位 数值

1 额定功率 kW

355 2 额定电流 A

43 3 功率因数 0.85

4 额定电压 kV

6 5 额定转速 r/min

1490 6 额定效率 % 85.8 1.1.2 送风机电机主要技术参数 序号 参数 工况1 工况2 工况3

1 风压(kPa) 2.37/2.48 2.44/2.6 2.8/3.0

2 年运行时间 ( % ) 35% 45% 20% 1.1.3 送风机全年运行工况 序号 参数名称 单位 数值

1 全压 kPa(m) 5.992

2 额定风量 m3/h

252922 3 风机轴功率 kW

521 4 风机(内)效率 % 85.1

5 额定转速 r/min

985 6 介质的额定温度 °C

125 1.2 引风机简介 1.2.2 引风机主要技术参数 序号 参数名称 单位 数值

1 额定功率 kW

630 2 额定电流 A

77 3 功率因数 0.84

4 额定电压 kV

6 5 额定转速 r/min 1000/750

6 额定效率 %

93 序号 参数 工况1 工况2 工况3

1 蒸发量(t/h)

173 203

226 2 有功发电量(MW)

42 50

55 3 液耦开度(%) 35/51 38/52 50/69

4 电机电流(A) 38.4/39.2 39.4/39.6 41.8/42

5 风压(kPa) 2.46/2.44 2.8/2.67 2.88/2.78

6 年运行时间(%) 30% 45% 20% 1.2.2 引风机电机采用双速控制,主要技术参数. 1.2.3 引风机全年工况

2 高压变频器在送、引风机 上应用的理论分析 2.1 节能测算 2.1.1 根据流体力学的原理:流量与 转速成正比、压力与转速的平方成正 比、轴功率与转速的立方成正比,用公 式表示如下. (其中,Q为流量,n为转速,H为压 力,P为轴功率). 上述公式可以推算出,如果在采 用了高压变频器对电机进行调速后. 在满足现有的压力情况下电机的降速空 间越大那么降低的功率消耗就越大. 2.1.2 送风机变频改造后节能预测 仅以#2炉A送风机为例进行测 算:挡板开度为50%时,出口风压 2.6kPa,电机实际电流I:28.5A,电压U:6kV,功率因数取COSΦ:0.84. 其中, P轴=313, η高压变频器 =0.96(根据高压变频器参数), η电机 =额定功率/1.732/额定电压/功率因数/ 额定电流=0.928. 通过上述运算可得. 改用变频后预计送风机单台风机 每小时节约用电157kWh. 2.1.3 引风机变频改造后节能预测 因为引风机采用了双速电机,当 电机运行转速为750r/min,液偶实际 输出转速约657 r/min,根据风机的特 性,输入的额定转速降低,风机的特 性曲线大幅度改变,额定的风压和风 量应该按流体力学的比例关系降低, 即额定风量由252922m3/h约降为 188797m3/h,额定压力由5.992kPa 降为3.338kPa,风机的轴功率应由 521kW约降为396kW,计算如下: 其中, P轴=396, η高压变频器 =0.96(根据高压变频器参数), η电机 =额定功率/1.732/额定电压/功率因数/ 额定电流=0.937 在该工况下,引风机实际功率P 实际约365kW,通过上述运算可得. 改用变频后单台引风机预计每小 时节约用电57kWh. 2.2 系统优化空间分析 2.2.1 #2炉A、B引风机是通过电机变 级和调整液力耦合器开度的方式调整引 风机转速,通过高压变频改造后可以更 进一步节能,通过变频改造避免在异常 方式下对引风机电机进行变级操作. 2.2.2 采用挡板调节不仅增大了系统 的节流损失,而且由于调节不连续, 系统风压很容易出现波动.对风机

75 kzcd.chuandong.com

74 75 交流传动 CD技术与应用 AC DRIVE 图1 高压变频器主回路图 图2 现场主回路图 进行变频改造,可一劳永逸解决解决以上问题, 还可提高自动控制水平,通过节能收回投资.同 时利用高压变频器的软启动功能及平滑调速的特 点,可实现系统的平稳调节,稳定系统的工作状 态,延长锅炉各部件的使用寿命. 2.2.4 降低电机启动电流:变频改造前电机启动 电流一般为额定电流的6~8倍,而通过高压变频器 可实现高压电机的软启动,降低电机启动电流,延 长电机使用寿命,降低电机启动对电网的冲击. 2.2.5 提高电机运行功率因数:变频改造前,风机电 动机运行的功率因数在0.85左右,变频改造后风机电 动机运行功率因数均在0.96以上,无需增加无功补偿 装置即可降低供电容量,具备良好的潜在效益. 2.2.6 降低噪音:由于挡板调节运行时,风对挡板 造成巨大冲击,不仅对设备损坏严重,而且噪音大, 对运行人员健康造成影响,而采用变频调节后,电机 在低速运行时噪音降低,去除了由于风对挡板冲击而 造成的噪音,改善了运行人员的工作环境.

3 高压变频器在锅炉送、引风机上实 际应用 2014年08月#2炉A、B送风机高压变频器正 式投入运行,2015年04月#2炉A、B引风机高压变 频器正式投入运行. 3.1 高压变频器应用简介 3.1.1 送风机高压变频器安装 3.1.1.1 在检修大厅东侧4米层位置用钢架结构支 起7m*7m楼板,楼板承重大于8吨.楼板预制 #10槽钢用于固定高压变频器柜和旁路柜、辅助电 源柜,空调底座.槽钢顶部平面露出楼面1cm, 槽钢和主厂房主接地网2点以上可靠接地,接地电 阻不大于4欧姆. 3.1.1.2 在高压变频器小室的南侧水泥墙预留面 积3m2入风口,入风口墙外采用百叶窗防雨,内 部采用双层隔灰滤网隔方便更换过滤棉.预留2个0.8m2出风口用做#2B送风机高压变频器排风,南墙 底部预留3个空调冷却介质铜管和出水口的孔洞. 3.1.1.3 高压变频器小室东侧和北侧采用防火活动 板作为墙面,北侧活动板预留2个0.8m2出风口用 做#2A送风机高压变频器排风. 3.1.1.4 高压变频器小室加装三台5P制冷空调,空 调和高压变频器辅助电源采用双电源手动切换方式. 3.1.1.5 利用原有#2炉A、B送风机在6KVⅡ段配 电间电源开关,在电机与开关之间增设一套变频 装置.高压变频器柜、旁路柜、辅助电源柜与底 部槽钢通过多点焊接,可靠连接.高压断路器与 高压变频器之间、高压变频器与电机之间均为高 压动力电缆连接,电缆充分利旧. 3.1.1.6 高压变频器、控制电源柜、旁路柜的电缆全 部采用柜顶进线柜顶出线方式,地面铺设高压绝缘垫. 3.1.1.7 高压电缆交接和预防性试验合格. 3.1.1.8 高压变频器调节与监控全部由DCS实现, 高压变频........