高壓大功率變頻器在電廠鍋爐風(fēng)機上的應(yīng)用

摘要：本文先容了朝陽發(fā)電廠引風(fēng)機應(yīng)用高壓變頻調(diào)速的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)分析�！� 　　隨著電力行業(yè)的改革不斷深化，廠網(wǎng)分家，競價上網(wǎng)政策的逐步實施，降低廠用電率，降低發(fā)電本錢，進(jìn)步上網(wǎng)的競爭力，已成為各火電廠努力追求的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，要求越來越迫切。在火電廠各類輔機設(shè)備的能源消耗中，風(fēng)機水泵類設(shè)備占了盡大部分，蘊躲著巨大的節(jié)能潛力。 　　一、概述 　　國電電力朝陽發(fā)電廠位于遼寧省朝陽市龍城區(qū)馬山北麓，運行著我國自行設(shè)計、制造安裝的第一臺和第三臺200MW雙水內(nèi)冷汽輪機發(fā)電機組，兩臺機組分別于1972年12月和1975年5月并網(wǎng)發(fā)電。2號爐兩臺引風(fēng)機功率均為1250kW，電壓等級6kV,雙機并聯(lián)運行，采用進(jìn)口擋板方式進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)，擋板在60％－100％之間變化，電流在125A左右變化。擋板節(jié)流損失大，運行效率低，浪費大量的電能，使廠用電率升高，供電煤耗高，發(fā)電本錢高。為了適應(yīng)改革的潮流，進(jìn)步公司在市場上的競爭能力，2002年公司開始研究對實在施節(jié)能改造的可行性。在進(jìn)行改造前，通過現(xiàn)場的實際測試，把握了大量的一手資料，有充分的證據(jù)顯示改造后將會有非常好的效益。通過認(rèn)真考察、分析、研究，從產(chǎn)品質(zhì)量、性能、售后服務(wù)、改造本錢等綜合考慮，最后決定選用成都東方凱奇電氣有限責(zé)任公司生產(chǎn)的DFCVERT-MV系列變頻器來實施引風(fēng)機的變頻改造。 　　二、變頻器的節(jié)能原理 　　我國現(xiàn)行的火電設(shè)計規(guī)程SDJ-79規(guī)定，燃煤鍋爐的送、引風(fēng)機的風(fēng)量裕度分別為5和5～10，風(fēng)壓裕度分別為10和10～15。這是由于在設(shè)計過程中，很難正確地計算出管網(wǎng)的阻力，并考慮到長期運行過程中可能發(fā)生的各種題目，通常總是把系統(tǒng)的最大風(fēng)量和風(fēng)壓富裕量作為選擇風(fēng)機型號的設(shè)計值。但風(fēng)機的型號和系列是有限的，往往在選用不到合適的風(fēng)機型號時，只好往大機號上靠。這樣，電站鍋爐送、引風(fēng)機的風(fēng)量和風(fēng)壓富裕度達(dá)20～30是比較常見的,玻璃鋼負(fù)壓風(fēng)機。鍋爐送、引風(fēng)機的用電量中，很大一部分是因風(fēng)機的型號與管網(wǎng)系統(tǒng)的參數(shù)不匹配及調(diào)節(jié)方式不當(dāng)而被調(diào)節(jié)門消耗掉的。同時，發(fā)電廠的負(fù)荷必須要跟隨用戶的使用狀況而改變，發(fā)電機的負(fù)荷調(diào)節(jié)必然要求鍋爐跟隨而動，相應(yīng)的送引風(fēng)機等也必須進(jìn)行調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)的過程中又有大量的能量被浪費了。因此，改進(jìn)離心風(fēng)機的調(diào)節(jié)方式是進(jìn)步風(fēng)機效率，降低風(fēng)機耗電量的最有效途徑。 　　風(fēng)機和水泵都是流體機械，由流體動力學(xué)可知，流量Q∝n，壓力H∝n2，電機功耗N∝n3。 　　當(dāng)流量由額定值Q0降至Q1時，與額定功耗N0相比較，采用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的電機的功耗為： 　　Nt=（n1/n0）3N0 　　如流量有100下降到50，則轉(zhuǎn)速相應(yīng)降到50，壓力降到25，而電機功耗降到12.5，也就是節(jié)約電能87.5。扣除節(jié)門調(diào)節(jié)時的功耗與額定功耗的差、轉(zhuǎn)速下降可能會引起電機的效率下降等因素，節(jié)電效果也是非常明顯的。 　　三、單元串聯(lián)多重化電壓源型變頻器的基本原理 　　成都東方凱奇電氣有限責(zé)任公司利用單元串聯(lián)多重化技術(shù)，生產(chǎn)出功率為110kVA～7100kVA的無電網(wǎng)污染(DFCVERT-MV)高壓變頻器，無須輸出變壓器實現(xiàn)了直接3kV、6kV或10kV高壓輸出；國內(nèi)首家在高壓變頻器中采用了先進(jìn)的IGBT功率開關(guān)器件，達(dá)到了完美無諧波的輸出波形，無須外加濾波器即可滿足供電部分對諧波的嚴(yán)格要求；輸進(jìn)功率因數(shù)可達(dá)0.95以上，THD<1％，總體效率（包括輸進(jìn)隔離變壓器在內(nèi)）高達(dá)97％；對電機無附加硬力，將大大延長電機的使用壽命。 　　所謂多重化技術(shù)就是每相由幾個低壓PWM功率單元串聯(lián)組成，各功率單元由一個多繞組的隔離變壓器供電，用高速微處理器實現(xiàn)控制和以光導(dǎo)纖維隔離驅(qū)動。多重化技術(shù)從根本上解決了一般6脈沖和12脈沖變頻器所產(chǎn)生的諧波題目，可實現(xiàn)完美無諧波變頻。 　　圖1為6kV變頻器的主電路拓?fù)鋱D，每組由8個額定電壓為433V的功率單元串聯(lián)，因此相電壓為433V×8=3464V，所對應(yīng)的線電壓為6000V。每個功率單元由輸進(jìn)隔離變壓器的24個二次繞組分別供電，24個二次繞組分成8組，每組之間存在一個7.5°的相位差。所需相差角度可通過變壓器的不同聯(lián)接組別來實現(xiàn)。 　　圖2中的每個功率單元都是由低壓盡緣柵雙極型晶體管（IGBT）構(gòu)成的三相輸進(jìn)，單相輸出的低壓PWM電壓型逆變器。功率單元電路見圖3。每個功率單元輸出電壓為1、0、－1三種狀態(tài)電平，每相8個單元疊加，就可產(chǎn)生17種不同的電同等級，分別為±8、±7、±6、±5、±4、±3、±2、±1和0。圖4為一相合成的正波輸出電壓波形。用這種多重化技術(shù)構(gòu)成的高壓變頻器，也稱為單元串聯(lián)多電平PWM電壓型變頻器，采用功率單元串聯(lián)，而不是用傳統(tǒng)的器件串聯(lián)來實現(xiàn)高壓輸出，所以不存在器件均壓的題目。每個功率單元承受全部的輸出電流，但僅承受1/8的輸出相電壓和1/24的輸出功率。變頻器由于采用多重化PWM技術(shù)，由8對依次相移7.5°的三角載波對基波電壓進(jìn)行調(diào)制。對A相基波調(diào)制所得的8個信號，分別控制A1～A8八個功率單元，經(jīng)疊加可得圖4所示的線電壓波形，線電壓波型具有33門路電平，它相當(dāng)于48脈波變頻，理論上47次以下的諧波都可以抵消，總的電壓和電流失真率可分別低于1.2％和0.8％，堪稱無諧波污染變頻器。它的輸進(jìn)功率因數(shù)可達(dá)0.95以上，不必設(shè)置輸進(jìn)濾波器和功率因數(shù)補償裝置。變頻器同一相的功率單元輸出相同的基波電壓，串聯(lián)各單元之間的載波錯開一定的相位，每個功率單元的IGBT開關(guān)頻率若為600Hz，則當(dāng)8個功率單元串聯(lián)時，等效的輸出相電壓開關(guān)頻率為9.6kHz。功率單元采用低的開關(guān)頻率可以降低開關(guān)損耗，而高的等效輸出開關(guān)頻率和多電平可以大大改善輸出波形。波形的改善除減小輸出諧波外，還可以降低噪聲、dv/dt值和電機的轉(zhuǎn)矩脈動。所以這種變頻器對電機無非凡要求，可用于普遍籠型電機，且不必降額使用，對輸出電纜長度也無非凡限制。 　　 　　由于功率單元有足夠的濾波電容，變頻器可承受－30％電源電壓下降和3秒的電源喪失。這種主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)固然使器件數(shù)目增加，但由于IGBT驅(qū)動功率很低，且不必采用均壓電路、吸收電路和輸出濾波器，可使變頻器的效率高達(dá)96％以上。 　　 　　DFCVERT-MV系列變頻器單元串聯(lián)多重化的優(yōu)點是： 　　1）由于采用功率單元串聯(lián)，可采用技術(shù)成熟、可靠的低壓IGBT組成逆變單元，通過串聯(lián)單元的個數(shù)適應(yīng)不同的輸出電壓要求； 　　2）完美的輸進(jìn)輸出波形，使其能適應(yīng)任何場合及電機使用； 　　3）廠家在設(shè)計單元的串聯(lián)時充分考慮到用戶系統(tǒng)運行的可靠性，放棄了六級單元的結(jié)構(gòu)，采用8級單元進(jìn)行串聯(lián)。由于多功率單元具有相同的結(jié)構(gòu)及參數(shù)，便于將功率單元做成模塊化，實現(xiàn)冗余設(shè)計，即使在個別單元故障時也可通過單元旁路功能將該單元短路，系統(tǒng)仍能正�；蚪殿~運行。8級功率單元串聯(lián)的變頻器在旁路掉兩級功率單元后，變頻器仍然能夠正常運行。 　　4）采用純中文人機界面（觸摸屏），操縱方便，故障記錄正確可靠。 　　5）整套變頻器配置手動旁路柜，變頻器需要檢驗時可切進(jìn)工頻旁路運行，從而保證系統(tǒng)的連續(xù)運行。系統(tǒng)圖見圖5。 　　四、實際運用 　　高壓變頻技術(shù)目前在國內(nèi)還處于發(fā)展階段，但是通過眾多廠家實際的使用來看，技術(shù)應(yīng)該還是比較成熟可靠的。我們通過考察分析得出結(jié)論：高壓變頻器能否成功運用跟現(xiàn)場的用戶正確使用也很要害。由于變頻器內(nèi)部有大量的微電子，半導(dǎo)體，集成電路以及電阻，電容組成的復(fù)雜的電力電子設(shè)備，盡管壽命長，可靠性高，但是由于存在離散性，故障偶發(fā)性及使用條件不當(dāng)，變頻器運行一段時間后發(fā)生故障也是可能的。因此這就要求變頻器必須運行在清潔、透風(fēng)良好、干燥的室內(nèi)。 　　我公司2號爐兩臺引風(fēng)機進(jìn)行變頻改造選擇在機組大修期間進(jìn)行。2004年3月20日安裝完畢，4月24日開始調(diào)試，在調(diào)試過程中，各種連鎖可靠，故障聲報警正確，和DCS系統(tǒng)連接方便、控制精度高，調(diào)試順利。隨著電廠大修進(jìn)行完畢，5月18日變頻器開始正式投進(jìn)試運行。試運行期間，曾出現(xiàn)了一次變頻器過熱停機�？紤]到機組的穩(wěn)定運行，我們反復(fù)的分析調(diào)查，通過廠家查找技術(shù)參數(shù)，最后得出結(jié)論：根據(jù)廠家提供的變頻器的發(fā)熱量，假如要靠自然冷卻方式的話，根本無法保證變頻器的正常運行。但是假如要采取傳統(tǒng)的方式，將變頻器室全密封，通過裝空調(diào)來保證變頻器的散熱的話，投資本錢又較大。于是我們公司技術(shù)職員深思熟慮，反復(fù)討論，在廠家的大力配合下，決定給變頻器加裝風(fēng)道（將變頻器柜頂風(fēng)機排出的風(fēng)通過風(fēng)道直接排向室外），同時又為了保證變頻器室的風(fēng)量，將原來的兩個窗戶改成進(jìn)風(fēng)口，加裝濾網(wǎng)。 　　整個改造工作完成后，低壓送電，模擬啟動變頻器，通過風(fēng)速儀測試變頻器功率單元的進(jìn)風(fēng)量，發(fā)現(xiàn)改造后的風(fēng)量為改造前的一半，無法保證變頻器的散熱。我們通過現(xiàn)場的實際分析發(fā)現(xiàn)，主要的原因還是由于加裝風(fēng)道后，風(fēng)機間的風(fēng)阻，影響了風(fēng)機的出風(fēng)。于是我們決定在每一個風(fēng)道的出風(fēng)口，安裝一個2.2kW/380VAC的軸流風(fēng)機向外抽風(fēng)。通過后來的測試發(fā)現(xiàn)，加裝軸流風(fēng)機后，風(fēng)量完全符合變頻器的設(shè)計需求。變頻器投運至今，運行良好，沒有再出現(xiàn)過故障。 　　五、經(jīng)濟(jì)效益分析 　　通過實際計量，我們?nèi)∫韵聝山M數(shù)據(jù)進(jìn)行對比： 　　安裝變頻器前的2003年6月份發(fā)電量為117，946，800kWh，兩臺引風(fēng)機耗電量為 　　1，683，540kWh，引風(fēng)機耗電率為1.427％。 　　安裝變頻器后的2004年6月份發(fā)電量為135，864，000kWh，兩臺引風(fēng)機耗電量為 　　1，011，852kWh，引風(fēng)機耗電率為0.745％。 　　每年按發(fā)電12億kWh計算，年節(jié)電（1.427％－0.745％）×1200000000＝818.4萬kWh， 　　每年可節(jié)約人民幣8184000×0.30＝245.52萬元，效益是非常明顯的,車間降溫風(fēng)機。 　　六、結(jié)束語 　　通過變頻器在朝陽發(fā)電廠的成功運用，我們不丟臉出： 　�。�1）采用變頻器在電廠引風(fēng)機上的應(yīng)用，節(jié)能效果明顯； 　�。�2）國產(chǎn)高壓變頻設(shè)備是成熟可靠的，應(yīng)該得到大力推廣； 　　（3）要想保證改造后系統(tǒng)的連續(xù)可靠運行，變頻器必須運行在清潔、透風(fēng)良好、干燥的室內(nèi)。 　�。�4）在電廠對送風(fēng)機、一次風(fēng)機、水泵進(jìn)行變頻改造同樣會產(chǎn)生良好的效益。 　　（5）變頻器在發(fā)電廠要運行良好，用戶的使用、維護(hù)是非常要害的，必須引起高度重視。

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收錄時間:2011年01月26日 14:59:27 來源:中國發(fā)電網(wǎng) 作者:

一、產(chǎn)品用途和特點 ??????? 該系列干式變壓器用橫流式冷卻風(fēng)機（以下簡稱：干變冷卻風(fēng)機）主要用于干式變壓器冷卻增容及電子設(shè)備、配電柜、高低、壓開關(guān)柜等產(chǎn)品的冷卻降溫等作用。使用該系列冷卻風(fēng)機可提高干式變壓器的輸出功率40-50％，從而可大大提高干式變壓器的承載能力、并延長了干式變壓器的使用壽命，是國內(nèi)外廠家普遍采用的最經(jīng)濟(jì)有效的方式。 我公司生產(chǎn)的該系列干變冷卻風(fēng)機通過電腦優(yōu)化組合設(shè)計，使其風(fēng)量更大、噪音更低，進(jìn)一步提高了風(fēng)壓、降低了能耗，該系列干變冷卻風(fēng)機的外殼采用了優(yōu)質(zhì)鋁合金型材和不銹鋼，結(jié)構(gòu)緊湊、外形美觀、安裝簡便，壽命長，從而為該系列干變冷卻風(fēng)機長時間在較惡劣環(huán)境下平穩(wěn)運行提供了可靠的保障。 二、?? 工作原理 ??????? 該系列冷卻風(fēng)機用于干式變壓器時，風(fēng)機置于變壓器線圈下部兩側(cè)，將冷風(fēng)直接吹進(jìn)變壓器的線圈高、低壓冷卻風(fēng)道，散熱效果明顯，可保障變壓器的正常運行并延長其使用壽命。（風(fēng)機開、停及變壓器的超溫報警、超溫跳閘等功能有溫控裝置提供）。 三、冷卻風(fēng)機使用條件 1、?環(huán)境溫度應(yīng)75oC≥-40oC。 2、?通過冷卻風(fēng)機的工業(yè)氣體不允許有強酸、強堿及各種溶液。 3、? 不允許有沙塵等雜物掉入風(fēng)機內(nèi)，以免造成風(fēng)機燒毀及扇葉斷裂。 四、冷卻風(fēng)機的安裝與維護(hù) 1、?安裝前應(yīng)應(yīng)首先檢查是否因包裝運輸造成損壞、變形、如有損壞或變形應(yīng)修復(fù)后安裝使用。 2、?然后再檢查各零件及螺絲是否有松動；葉片與風(fēng)筒之間是否相碰或移位，若相碰或移位應(yīng)進(jìn)行調(diào)整后方可安裝。 3、?冷卻風(fēng)機安裝后應(yīng)進(jìn)行試機，待風(fēng)機運行正常后再進(jìn)行聯(lián)機使用。 4、?風(fēng)機長期置放重新使用時，應(yīng)對風(fēng)機進(jìn)行檢查試運行若無異常現(xiàn)象，方可聯(lián)機使用。 5、?風(fēng)機安裝完畢后應(yīng)將接線合密封，以防接線合滲漏造成短路燒毀電機。 五、搬運和存放 1、?在搬運過程中，要注意輕拿輕放，按照包裝箱的標(biāo)志和要求搬運和放置，切勿倒置和立置。 2、?在搬運過程中應(yīng)避免強烈沖擊和劇烈震動，以防包裝葙和產(chǎn)品破損。 3、?風(fēng)機應(yīng)存放于透風(fēng)、干燥沒有腐蝕性氣體處，避免雨淋和陽光暴曬。 六、訂貨須知 1、?訂貨時請根據(jù)使用要求和變壓器的容量及結(jié)構(gòu)形式，參照資料提供的產(chǎn)品型號選型，我公司也可根據(jù)您的使用規(guī)格進(jìn)行定制。 七、售后服務(wù)（三包服務(wù)細(xì)則） （一） 三包服務(wù) 1、自購機之日起，因產(chǎn)品內(nèi)部組件質(zhì)量原因并非人為故障，一年內(nèi)包換。 2、自購機之日起，因產(chǎn)品內(nèi)部組件質(zhì)量原因并非人為故障，二年內(nèi)免費更換對等良品零件。 （二）終身維.修 1、用戶使用過程中，若產(chǎn)品出現(xiàn)故障且已超出三包服務(wù)期，我公司實行免費維.修，如果需要更換零部件的收取零部件成本費，免收人工服務(wù)費。 2、超出三包服務(wù)期需維.修的產(chǎn)品，用戶應(yīng)將產(chǎn)品發(fā)往我公司售后服務(wù)中心，費用由用戶自理。 （三）鄭重聲明 1、我公司保修對象僅適用于購買我公司產(chǎn)品的用戶，人為故障及不屬于我公司產(chǎn)品組件質(zhì)量原因造成的故障，不屬保修范疇。 2、為確保您的利益，請不要自行拆卸產(chǎn)品上的任何零部件，否則，將視為自動放棄保修之權(quán)利。 3、如確系有償服務(wù)，用戶一周內(nèi)拒付費用，則視用戶自動放棄本服務(wù)，我公司將有權(quán)處置該產(chǎn)品。 本站所收集信息資料為網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載 版權(quán)屬各作者 并已著明作者 旨在資源共享、交流、學(xué)習(xí)之用，請勿用于商業(yè)用途,本站并不保證所有信息、文本、圖形、鏈接及其它內(nèi)容的絕對準(zhǔn)確性和完整性，故僅供訪問者參照使用。 Mail: chinabaike@gmail.com Copyright by ；All rights reserved.
???? 　生產(chǎn)率：2噸/時 　　 　　1、遵守《鑄造 設(shè)備 通用操縱規(guī)程》有關(guān)規(guī)定。 　　2、工作前，檢查巴氏合金軸瓦的冷卻循環(huán)系統(tǒng)是否暢通；工作時還要經(jīng)常留意該系統(tǒng)的工人得否正常。如有題目，應(yīng)通知維修職員檢查修理。 　　3、工作前，進(jìn)行點動試車，并檢查巴氏合金軸瓦的潤滑情況以及傳動系統(tǒng)（電動機、聯(lián)軸節(jié)、減速器）和球磨機本體運動是否正常，確認(rèn)一切正常后，方可進(jìn)行生產(chǎn)。 　　4、工作時，聯(lián)鎖設(shè)備的開動順序；吸送風(fēng)機-→球磨機--→園盤給料器。停機順序相反，即園盤給料器-→球磨機-→吸送風(fēng)機。 　　5、粉料過濾器如不正常，要停止球磨機工作，通知維修職員修理。 相關(guān)閱讀:

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