引风机变频器改造问题

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引风机变频器改造问题（精选八篇）

引风机变频器改造问题篇1

1 变频改造技术原理

变频器由远方DCS系统对其进行控制。DCS系统能监测变频器的不同工况并对监测数据进行分析,进而反馈应急措施,以确保系统安全稳定运行,防止误操作的发生。此外,变频器可自动切换到旁路运行,从而实现工频到变频的自动转换。当变频器发生故障时,自动旁路开关柜迅速动作,保证机组能够平稳地由变频运行切换到工频运行状态。

以该厂5号机组A、B两台引风机为例,其变频回路一次部分如图1所示。高压开关QF(5A603、5B603)为电动机为原有设备。高压真空开关QF1(5A603J、5B603J)、QF2(5A603P、5B603P)、QF3(5A603C、5B603C)组成一次回路。其中,QF3与QF2之间安装闭锁装置,以保证二者不同时合闸。

变频器故障跳闸后自动无扰切换到工频旁路的“变切工”方案为:

1)当变频器发生故障时,603J跳闸,DCS系统接收故障信号。

2)旁路运行时,一方面DCS系统发出信号关闭风门,并对其位置进行实时监控,以防止转速突变产生扰动;另一方面机组减负荷运行或提高1台风机的转速,以减缓扰动程度。

3)DCS系统监控603P状态,确认其保持分闸状态。

4)DCS收到变频器停止信号后,延时5 s后断开603C。

5)DCS系统监控603C和603J的状态,确认其为分闸状态,延时3 s,对风门位置再次进行确认,保证在允许范围之内。此时,603P合闸,工频旁路运行切换完毕。

6)为了防止抢风现象,工频运行风机的风门开度到正常范围时,变频运行的风机将风门调整到相应的位置,使两台风机风量均衡。

2 变频改造主要成效

5、6号炉引风机变频器改造后分别于2012年6月16日、8月29日投入运行,截止到2013年6月底分别运行了7536和5922 h,运行期间均无异常,主要成效如下:

1)引风机启动电流明显降低,其上限在额定电流的110%以内,能够对电机进行软启动,降低了对厂用系统的冲击。

2)变频器容量配置低于电机额定容量,降低了设备投资成本(约30%)。

3)变频器发生故障时,机组能够平稳地由变频运行切换到工频运行状态。

4)5、6号机组4台引风机年节电1587.2万k W·h左右,折合电费约722.2万元。

5)引风机转速明显降低,由改造前工频运行时转速994 r/min降到机组满负荷时引风机转速900 r/min。同时风机的振动也明显降低,由4 mm/s降低到2 mm/s之内,提高了引风机运行的安全系数,降低了维修成本(23万元/a)。

6)截止到2013年6月底,5、6号机组厂用电率分别完成3.65%、4.04%(包括脱硫厂用电率),在国内同类型机组排序中名列第一位和第三位。

综上,通过变频改造后,提升了节能降耗指标,降低了维护工作量大大,延长了设备的使用寿命,但也带来了额外问题。

3 遇到的问题及解决方案

3.1 变频冷却方式存在的问题及改进措施

3.1.1 冷却方式存在的问题

高压变频器属于大型电气设备,联合引风机运行时,产生的热量较大。传统冷却方式为强迫风冷,易使粉尘污染对设备造成损害,在空气交换过程中还会使变频室内产生负压现象。现有的冷却方式为密闭空间空调冷却,这种方式主要是根据变频器的发热量和房间面积大小计算出空调的制冷量,从而配备一定数量的空调,该厂变频器室内空调采用的均是10 P格力空调。但其空调长时间制冷运行,耗费大量的电能,维护成本较高。

3.1.2 改进措施

将引风机变频器冷却方式改为空-水冷冷却方式,即在现场安装2台空水冷装置,每台空水冷装置的制冷量100 k W,总制冷量200 k W。空水冷装置设计参数:冷却水最高温度为30℃,冷却水工作水压为0.2~0.5 MPa,冷却水总流量为160 m3/h;水源为闭式冷却水系统。变频器排出的热风,经过闭式水循环管道冷却后变成凉风直接排出,如图2所示。

空-水冷循环系统的特点:

1)设备安装简单、快捷。由于具有整体式结构,占据空间小的特点,可安装于变频器室内,风道与柜顶的排气口连接,热风经空冷装置交换热量成冷风后直接送入变频器室。

2)设备使用的寿命较空调长,运营成本比空调低,冷却电耗指标小于空调冷却指标。

3)管道全部采用焊接方式,可靠性高。

4)维护量小,环境卫生,滤网清洗周期延长。

3.2 交变应力的防治

引风机采用的是挠性转子,转子的制作材料存在制作工艺上的误差,会导致转子本身存在一定的不均匀性和引起共振的固有频率。变频改造后,当转速达到临界转速区时,会发生机械共振问题,此时叶轮振动加剧,转速的变化使叶轮产生交变应力,进而导致叶轮产生疲劳裂纹。特别当风机负荷突然增大时,振动更为剧烈。鉴于存在的这些固有问题,该厂技术员认为本厂680 MW机组5号炉B引风机叶轮多次发生穿透性裂纹的原因有两点:

1)引风机属高速风机,承载力大,为保证安全,叶轮采用进口700钢焊接而成。由于硬度高、脆性大、塑性差,抗冲击能力差、焊后收缩大,焊接要求两侧对焊,温度、速率较难以统一,因此热处理工艺水平差等原因造成了叶轮焊缝局部裂纹。

2)变频改造后存在共振区导致叶轮振动大,转速的变化使叶轮产生交变应力,使本来已有细小局部裂纹的叶轮产生疲劳裂纹。

除采取通用解决该问题的办法,对叶轮轮毂内部进行加强,保证叶轮形式外观不变之外,针对引风机变频运行还提出了如下保护措施:

1)变频运行后,在运行中监测电机和风机轴系的振动(包括扭振)状况,遇到振动加大时,找出频率较集中的转速区间,迅速越过共振区,提高风机转速,辅助调节导叶开度或挡板门开度。

2)因变频器对电机输出转矩特性和风机的影响未知,建议降低风机调节速度,减少对具有较大转动惯量风机转子的冲击,降低应力。

3)通过变频调速设置的引风机频率尽量避开共振频率的范围,避免发生共振现象。

3.3 轴承降温措施

在风机风扇与异步电动机同轴的情况下,异步电动机的散热能力是以额定转速下的冷却风量来衡量的。变频改造后,一方面,异步电动机的冷却风量整体水平降低,散热能力降低;另一方面,引风机转速变化频繁,多次接近临界转速,产生共振现象,轴承接触轴承瓦发生摩擦,导致轴承升温。此外,变频运行对轴承供油系统造成压力,轴承摩擦次数频繁,润滑油消耗较大,粘稠度也随之下降,若得不到及时补充甚至会造成烧瓦。

该电厂引风机属高转速风机,额定转速为990 r/min。由于承载力大、转速高,轴承发热量大,一般条件下正常运行温度为55~60℃,但是在低负荷期间轴承温度经常高达80℃以上。

采取的措施:

1)加强冷却。在轴承温度高达80~85℃时,启动第2台冷却风机,由2台冷却风机同时冷却,注意观察轴承温度情况。若在同等负荷下,轴承温度能够保持不上升或下降,维持2台风机运行;若温度同时上升,可能因冷风系统阻力较大,2台风机运行达不到预期效果,应改回1台风机运行。

2)加强润滑。当加强冷却无效时,应加强润滑,通过润滑管路适当向轴承补充油脂(一个轴承补油120 g左右)。由于新油脂补充时轴承温度会短时升高,为避免触及报警系统,补油最好在风机负荷及轴承温度不太高时进行。当轴承温度超过70℃时,每升温10~15℃时加油周期缩短一半,加油量适当减少,如两周一次,每个轴承加80 g左右,或一周一次,每个轴承加50 g左右。

3)夏季改善冷却的方案。环境气温偏高时可采用物理降温的方式降低冷却风机的进风温度,在风机入口采用大风量水帘式冷风扇或移动空调对吹,降低冷却风进风温度。

4)增加冷风孔。运行中要经常检查锥形冷风罩大端法兰上的12个冷风孔是否被保温材料或密封垫挡住,阻碍回风。引风机回风冷风孔为12个,经校核,目前回风量较小,阻力较大,达不到冷却效果,应扩孔增加至19个。

4 结语

本文对680 MW机组引风机的变频改造措施进行了分析,并解决了“变切工”的技术难题,经过理论评估和实践,节能效果显著,降低了维护工作量。同时对变频改造后出现的问题,提出了相应解决方案。实践证明,该方案合理、可行,为火电厂变频改造工程提供了借鉴。

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引风机变频器改造问题篇2

【关键词】小风机；负压；变频器；改造

【中图分类号】TN773 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）09-02 50-01

小风机由单独电机驱动，其工作系统为混合式工作系统，即由正压段和负压段共同担负起任务。它在帕西姆卷烟机的主要作用有三个：第一作用在集流管上腔的负压吸风，使集流管能够吸附烟丝，让烟丝顺利转弯并加速送入吸丝道。第二在烟丝未到达吸丝道上方增压网板前，与大风机产生的负压联合吸丝，使烟丝随气流加速向上运动，当烟丝经过增压网板时作用在增压网板的负压吸风对烟丝施加一定的反作用气流，使高速运动的烟丝减速防止烟丝以过快的速度冲向吸丝带造成反弹。第三在扩散器上方的正压吸风使烟丝悬浮，实现烟梗和烟丝分离。

如下控制图所示，RST接三相380V电源，UVWPE接小风机电机线，Dll接小风机使能信号，D13接频率选择信号。M1NIDRIVE-G变频器内部参数CD001设为2，CD002设为1，CD004设为4，CD043设为190，CD044设为0，开机时小风机频率设定CD029设为50，停机时小风机频率设为CD030设为20.如需要改变小风机频率只需要对应修改参数CD029和CD030。同时，增加两个电磁阀，利用机器停机的任何空隙对集流管进行自动清洁。卷烟*OlSg_行时继电器K1和K2不得电，电磁阀不动作，小风机变频器以正常50HZ工作。停機时，定时继电器K2延时10秒后接通，清洁电磁阀1接通，开始吹气，对集流管内部的粉尘和纤维进行清洁。同时减速继电器K1得电，控制变频器输出频率为20HZ，使得集流管内部负压减小，清洁效果最好，而且由K1控制的旋转电磁阀2打开除尘吸风通道，使得清洁下来的粉尘被吸走，从而达到清洁的效果。当设备重新启动，小风机转速恢复到50HZ，使得风压恢

锅炉引风机加装变频器控制改造篇3

变频器是应用变频技术与微电子技术, 通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压, 进而达到节能、调速的目的。

编程控制器 (PLC) 是一种数字运算与操作的控制装置。由于PLC可以用软件来改变控制过程, 当利用变频器构成自动控制系统进行控制时, 很多情况下是采用PLC和变频器相配合使用。

2 原来设备运行状态

安钢动力厂7#、8#、9#这三台锅炉共6台引风机, 对锅炉运行起到至关重要的作用。原来引风机只能在工频状态下运行, 开机就是满负荷运转, 频率达到50Hz, 调节风量只能靠调节安装在引风机后面的挡板动作进行控制, 这样使得引风机做了很多无用功, 电力资源遭到极大浪费。

3 问题的解决

为了解决这个问题, 最好的方法就是安装变频器, 根据工况在上位机设定引风机的工作频率, 信号由PLC发送给变频器, 再由变频器控制引风机, 使引风机可以根据工况在设定好的频率下运行, 自动达到调节风量的目的, 运行时把挡板调节到全开位置。原来的那套通过挡板调节的设备无需拆除, 在变频器出现故障的情况下可以按照原来的一套回路进行调节, 使控制的稳定性得到提高。我们在这个工程中的任务是给新增加的变频器提供上下位机的支持, 并且完成相关接线。

做项目前, 首先根据采用变频器的功能特点, 确定变频器工作时远程PLC程序需要提供哪些点的支持。另外, PLC不是控制变频器, 只是控制变频器的输出而已;当然得把模块及变频器和PLC之间的线要连接好, 模式要选择对, 这样才能正常地操作。

经过分析项目需求, 我们首先确定每台引风机需要6个DI点, 2个DO点, 2个AI点, 1个AO点。6个DI点分别是待机信号、变频运行、重故障、轻故障、远程控制和工频状态, 2个DO点分别是变频器启动和停止;2个AI点分别是引风机运行时的电流和转速的反馈;1个AO点是频率给定, 由上位机发出, 通过PLC给变频器, 变频器对引风机进行调节。

操作要求上, 能够进行集中和就地操作, 能够通过调节频率控制引风机转速, 且能根据反馈电流监视引风机的运行情况。由于是直接在原设备上进行改造升级, 能从原来I/O卡中找到足够备用通道是最理想的, 通过查找, 硬件备用地址足够使用;软件上需要做好下位机以满足控制需要, 做好上位机以满足运行人员操作需要即可。

我们需要完成的功能是从上位机画面上能够完成工频状态和变频状态的切换, 在工频状态下保持原有的控制方式不变, 在变频状态下, 当变频器运行条件允许时, 能够经由变频器进行启停操作, 并且能够手动设定频率, 使变频器在设定频率下工作, 还要能够使操作人员在画面上看到引风机的转速和电流。另外, 操作画面还要符合操作人员的习惯。由于变频器自带的保护措施比较多, 所以在做下位机程序是不必要做很多的保护部分, 在满足启停的条件后有所要求的就是启停的脉冲信号各需要保持3秒以上。最后, 为了保证原有挡板在特殊情况下能够使用, 我们把操作变频器的画面和挡板的操作画面都加上了引风机的运行状态, 以便确认到底是工频运行还是变频运行, 防止误操作。

做程序时, 7#、8#锅炉使用的上位机软件是MP72, 下位机软件是CONCEPT;9#锅炉使用的上位机软件是CITECT, 下位机软件是UNITY。由于软件的不同, 给程序制作也带来了一些麻烦。下图是改造后的上位机操作画面和下位机程序控制部分。

4 改造后的效果

通过改造, 六台变频器已经投入使用。通过几个月的试用, 证明我们的改造方案是完全可行的, 在满足生产稳定运行的同时达到了降耗节能的目的。目前, 动力厂还有很多水泵, 锅炉送风机等设备, 如果都能加装变频器改造成功, 还有很大的节能空间, 这些都有待在各种条件具备的情况下进行改造。

参考文献

[1]庞科旺:PLC、变频器与电气控制[M].中国电力出版社, 2012-4-1

引风机变频器改造问题篇4

交流电动机是锅炉引风机的动力系统, 为了达到最大运行工况的要求, 在选择电动机容量时, 应以最大需求为主。当引风机定速运行时, 为了满足工况变化的需求, 需要依靠引风机的入口挡板调节风量。但是, 这样的操作会损失大量的节流, 增加风阻和管道振动增加, 产生噪声, 降低供风质量, 加速设备老化, 并且会在调节风量的过程中损失大量的电能, 提高锅炉的使用成本。因此, 为了响应国家节能减排政策的号召, 提高锅炉的工作效率, 提升企业的竞争力, 需要结合锅炉引风机的特点引入高压变频器, 改造锅炉引风机, 从而实现节能减排的目的。

2 高压变频器

2.1 工作原理

高压变频器是串联叠加性的变频器。它是采用功率单元串联多电平技术, 将固定频率、固定电压的公用电源转换为可变频率、可变电压的电源, 从而实现对交流异步电动机的变频调速控制。

电压/频率控制原理为:

交流电动机的感应电动势为:

式 (1) 中:N为绕组有效匝数, 可忽略电子绕组的阻抗。

定子电压为:

当电机供电频率降低时, 如果保持电机的端电压不变, 则电机中的φ将增大, φ增大将导致电机铁芯饱和, 使电机中有很大的励磁电流流过, 增加铜耗和铁耗;相反, 当供电频率增加, 电机出现欠励磁时, 将会导致电机输出转矩下降。因此, 在改变电机频率时, 应保持电机的主磁通φ近似不变, 控制电机的电压或电动势, 即变压变频控制——变频器将固定频率、固定电压的公用电源转换为可变频率、可变电压的电源, 从而改变电机速度。如果采用变频调速时, 可以按照需要升降电机转速, 改变设备的性能曲线, 其节能效果显著。变频器主要是由控制柜、功率柜和变压器柜构成的。三相高压电由高压开关柜进入, 经由输入降压和移相给功率单元柜中的功率单元实现供电。其中, 功率单元有3组, 每一组为一相, 并且每相功率单元都采用首尾相串的输出方式。当需要检测功率柜中的每一功率单元、逆变控制和整流时, 主要是主控制柜内的控制单元利用光纤实现的。这样做, 能够结合实际需求在操作界面制订频率, 再由控制单元向功率单元传送控制信息, 并作出相应的控制操作。

2.2 变频改造方案

在选择高压变频器时, 主要结合需改造的锅炉引风机电动机参数, 包括引风机的电动机额定功率、额定电压、额定电流、额定转速和功率因素等。例如, 某电厂需改造的引风机电动机的额定功率、电压、电流和转速分别为1 120 k W、6 k V、133.2A、990 r/min, 其功率因素为0.86, 那么, 所选择的高压变频器可以选为HARSVERT-A06/135型, 其性能指标基本满足原引风机的电动机参数要求。

为了确保高压变频系统的可靠性, 并考虑到经济性等因素, 系统主回路控制的控制方案可采取一拖一手动的方式。正常情况下, 引风机的运行主要是利用变频器实现的, 在DCS操作台上控制引风机的启停, 以闭环的方式运行。在变频系统运行的过程中, 为了尽可能缩短变频器出现不能恢复故障时单风机的运行时间, 可以将旁路回路加装在变频器中, 这样就能实现工频和变频2种运行方式。当变频器发生故障时, 引风机的电动机可以采取手动的方式切换工频状态, 以满足生产的要求。

控制系统是由电动机、高压开关和3个高压隔离开关构成的。其运行方式是:电源经过1个高压隔离开关QS1到高压变频器中, 在调节高压变频器装置后, 经过另一个高压隔离开关QS2向电动机输出控制, 同时, 电源也可以直接经过高压隔离开关QS3控制电动机。因为QS2和QS3是机械互锁逻辑关系, 所以, 它们不可以同时闭合。在主回路控制系统正常工作时, 应该断开QS3, 闭合QS1和QS2.当变频器发生故障时, 则以工频方式运行。此时, 应该闭合QS3, 断开QS1和QS2, 具体构成如图1所示。

为了保证高压变频器能够长期稳定运行, 其环境温度应该保持在0~40℃的范围内, 并且不能超过5℃/h的温度变化。如果锅炉处于温度高、灰尘多的环境中, 那么, 可以利用空-水冷密闭冷却方案作为散热方案。

3 运用高压变频器的注意事项

在锅炉引风机改造中, 运用高压变频器需要注意以下几点: (1) 保证变频器室内的通风情况, 加强对变频器室温度和湿度的控制, 落实变频室的封堵工作, 避免外来灰尘进入变频室。 (2) 按照锅炉计划检修周期定期清扫和检查内部元件, 包括冷却风机、瓷件和控制板等。 (3) 在变频器运行的过程中, 要注重对变压器和功率单元的温度监控, 定期清理变频器的进风滤网, 避免内部元件温度过高。 (4) 在变频器运行过程中, 如果发生故障需要切换工频方式时, 它需要在锅炉停运检修的情况下重新投运, 这势必会影响其投运率。因此, 企业应该结合自身实际情况增设飞车启动功能, 以保证设备的投运率, 避免对实际生产造成影响。

4 结束语

总而言之, 运用高压变频器不仅实现了对锅炉引风机的改造, 延长了设备的使用寿命, 降低了设备故障, 还为其操作带来了不少便利, 同时, 也实现了节能减排的目的, 提高了企业的效益。

摘要：通过分析锅炉引风机改造中应用高压变频器的必要性, 阐述了高压变频器的工作原理和它在锅炉引风机改造中的应用, 并提出了高压变频器改造中的一些注意事项, 以期为日后的相关工作提供参考和借鉴。

关键词：高压变频器,锅炉,引风机,节能减排

参考文献

引风机变频器改造问题篇5

随着世界经济的全球工业化,能源问题成为世界性的问题,进入21世纪以来,国家对工厂设备节能环保方面的要求越来越高。

我公司的1台35 t工业锅炉,其引风机是采用直接工频启动方式,由于锅炉引风机风量是根据负载的需求进行变化,但是现在引风机的转速是恒定在工频速度下,对于风量的调节,只有依靠改变风机入口的挡板开度来调节风量,这样造成风机无谓的消耗电能,同时噪声很大,不能满足公司对节能环保方面的要求。

风机的功率和转速的立方成正比,所以当风机的转速变化时,风机的功率会有很大的变化。在实际应用中锅炉的引风机的引风挡板开口度一般在70%左右,有相当一部分电能消耗在引风挡板的阻力上,造成能量的浪费。

结合现在的变频技术,决定对引风机进行变频改造,以达到节能、降低损耗及提高效率的目的。在引风机采用变频改造后,将原有引风挡板开到最大,应用炉膛负压闭环控制,通过引风机电机转速的调整来调节风量,实现锅炉炉膛负压自动调节,更好地满足生产需求及达到节能的目的。

2 改造方案

现有引风机电机功率为90 kW,原来采用工频50 Hz直接启动方式,改造后,通过采集炉膛负压反馈信号,将信号输入到安川A1000 110 kW变频器模拟量输入端子,对变频器进行速度的调节控制,实现对引风机电机速度调节。为保证系统运行的可靠性,避免由于变频器损坏时维修不及时造成设备停运,保留了原工频启动方式。

2.1 引风机控制系统

引风机通过采集炉膛压力信号,实现对速度的调节,锅炉炉膛压力控制系统图见图1。

图1为控制流程,通过仪表调节器的面板设定锅炉炉膛的负压给定值,给定值和炉膛安装的差压变送器检测到的实际值进行比较,经仪表调节器的PI运算后输出4～20 mA模拟量信号到A1000变频器的模拟量输入端子,作为变频器的频率给定信号,变频器根据输入模拟量信号的变化而改变输出电压,实现对电机的速度调节,达到自动调节引风机风量的目的。

当变频器出现故障,无法及时维修时,为保证锅炉的正常运行,可切换到原工频直接启动电机应急方式,此时给定变频器的频率给定信号就作为电动执行机构的控制信号,控制引风挡板的开度,从而达到对引风量的调节。

2.2 引风机电机控制主回路

引风机电机控制主回路见图2。

正常情况下采用A1000变频器运行控制方式,在变频器运行时,接触器MC1,MC2触点吸合,MC3触点断开。在变频器运行时,引风机挡板全开,通过检测炉膛负压的自动控制系统来控制变频器的频率给定信号,从而实现风机转速的自动调节,达到对炉膛压力的控制。如果变频器出现短时无法恢复的故障时,通过选择开关,选择应急方式,MC1,MC2接触器断开,MC3接触器吸合,直接起动引风机电机,此时原变频器频率给定信号用于电动执行机构的开度给定信号,控制引风机挡板的开度,实现对风量的调节,达到对炉膛压力的控制。

3 安川A1000变频器

3.1 A1000变频器简介

A1000变频器是在原G7变频器基础上开发的最新型高性能矢量控制变频器。

A1000变频器为适应市场的需要,在保持原有G7高性能基础上,设计更为紧凑、合理,在保证维修方便情况下,外形尺寸比原G7变频器相应型号缩小了近1/3,特别方便空间固定的旧设备改造上使用。同时新增的端子板含有变频器参数功能,在进行主控板更换时,可以将端子板上参数上传到新的主控板上,不必重新输入参数,方便维修。

3.2 A1000变频器基本构成

A1000变频器基本回路和其他电压源型变频器一样,主要由整流回路、滤波回路和逆变回路组成。整流回路是由三相桥式整流桥组成,是将工频电源整流为直流电。滤波回路是抑制整流环节由于脉动电压产生的直流电压波动和逆变器回路的脉动电流产生直流电压波动。为了抑制这些电压波动采用直流电抗器和电容器吸收脉动电压。在A1000变频器内部内置直流电抗器,同时采用大容量的铝电解电容串、并联作为电容器组,得到所需的耐压值和容量。因为电解电容容量有较大的离散型,因此在电容器各并联1个阻值相等的均压电阻,消除离散型的影响。逆变回路是在控制电路的作用下,将直流电路输出的直流电源转换成频率和电压都可以任意调节的交流电源。A1000变频器的逆变电路结构形式是利用6个功率开关器件IGBT组成的三相桥式逆变电路,有规律的控制逆变器中功率开关器件的导通与关断,可以得到任意频率的三相交流输出。具体基本构成及电压波形变化图见图3。

3.3 A1000变频器主要特点

A1000变频器具有如下特点。

1)采用最新技术,不仅可以驱动感应电机,还可以驱动同步电机。

2)在使用IPM电机(永磁电机)时,可以实现无传感器的高启动转矩运行(0 r/min～200%转矩)。

3)通过用途选择功能,很方便实现最佳设定。

4)采用带参数备份功能的可拆卸式端子排,维修更加简单方便。

5)可进行2 s的瞬时停电功能,当检测到低电压时,自动进行瞬时停电补偿,避免了由于瞬时停电造成的设备故障。

6)速度搜索功能,搜索电机自由运行状态的转速,在此基础上再启动,起到抑制启动电流,实现无冲击的快速启动。

7)内置直流电抗器,对高次谐波起到很好的抑制作用。

8)结构设计紧凑,便于现场的安装及调试。

9)具有过电流、过电压、过热、短路、超速等保护,对电机及整个系统起到了很好的保护,改善了缺乏保护的缺点,使设备减少了故障、提高了使用寿命。

4 经济效益分析

4.1 直接经济效益分析

锅炉引风机电机额定功率为90 kW,极数为6极,额定电压为380 V,额定电流为164 A,变频改造前、后节能效果计算情况如下。

1)改造前电机数据为电机电压U1=380V,功率因数cos φ1=0.82,测量的平均电流I1=148 A;平均运行功率P1=1.732U1cos φ=1.732×380 V×148 A×0.82 =76.6 kW。

2)改造后实测数据为电机电压U1=380V,功率因数cos φ1≈1,测量的平均电流I1=72.5 A;P2=1.732×380 V×72.5 A×1=47.7 kW。

3)平均节电量为76.6kW-47.7 kW=28.9 kW,节电率为28.9/76.6×100%=37.7%。

公司锅炉改造后的1 a运行时间5 531 h,电价按照当年0.577元电价计算,年节省电量为28.9 kW×5 531 h=159 846 kW·h;年节省电费为159 846 kW·h×0.577元=92 231元≈9.2万元。

工程总体改造费用为18.9万元,基本上2 a就可收回成本。

4.2 间接经济效益分析

采用变频调节改造后,除直接经济效益外,还有以下几点间接效益:1)功率因数得以提高,变频调速可以在很宽的转速范围内保持高功率因数运行;2)电机实现空载软启动,启动电流减小,避免原来直接启动的大电流造成电缆绝缘老化以及机械冲击对设备的影响,可节约电机、挡板等的检修维护费用;3)采用变频调试,阀门全开,转度降低,环境噪音减小,使工作环境得到极大改善。

5 结论

通过此次风机变频器控制的节能改造,具体改造方便、简单,同时具有操作简单,速度调节平稳,节能效果明显,投入回报效率高等优点。由于风机的启动、停止平稳,对机械的冲击及磨损减小,故障率下降,减少了由于故障对设备的影响并延长了其使用寿命,降低了设备的维修成本等。

参考文献

[1]张燕宾.SPWM变频调速应用技术[M].北京:机械工业出版社,2002.

引风机变频改造控制策略与应用篇6

江苏阚山发电有限公司2×600MW机组, 锅炉为哈尔滨锅炉厂制造的超超临界参数、控制循环、四角切向燃烧、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣、露天布置、全钢构架的∏型炉。机组同步建设了设有GGH的石灰石-石膏湿法脱硫装置, 由于环保需要, 于2013年6月增加了脱硝装置, 并进行脱硫增容改造, 同时将引风机+增压风机的烟气系统合并改造成配备单一引风机的系统。从风机实际运行情况来看, 在机组正常负荷或低负荷运行的情况下, 风机运行工况容易落在较低效率区附近。而且引风机采用传统的风门挡板调节, 以控制风量, 此方式存在电耗高、系统振动大等缺点。另外电机启动时电流较大, 对电网和机械的冲击大, 设备维护费用高。同时调节阀门容易磨损而易损坏。电机轴瓦温度较高, 风机振动增大, 影响机组正常运行, 给机组的安全运行带来事故隐患。

为了改善引风机的运行环境, 提高风机的工作效率, 降低机组厂用电率, 提高机组的经济性, 2014年9月对#1、#2机组的4台引风机进行了变频改造。

2 变频改造方案

2.1 电气系统改造

引风机变频器采用TEMIC-MVG2型中压变频器, 采用一拖一、手动旁路方式, 原引风机静叶保留, 其一次系统如图1所示。该系统的工频、变频回路均采用手动操作的隔离刀闸。以其中1台引风机为例, 图中QF0表示真空断路器、QS1~QS3表示隔离刀闸、TF表示高压变频器、M表示现场原有电动机;QF0、M为现场原有设备, QS1~QS3、TF为新增设备。6k V电源经变频装置输入隔离刀闸QS1到高压变频装置, 变频装置输出经隔离刀闸QS2送至电动机, 6k V电源还可经工频旁路隔离刀闸QS3直接起动电动机。隔离刀闸QS2和QS3间具备电气、机械闭锁, 防止形成闭合回路。

2.2 控制系统部分改造

变频调速装置的控制系统采用全数字微机控制, 有很强的故障自诊断功能, 具有完整的故障监测电路和精确的故障报警保护, 能对所发生的故障类型及故障位置提供中文指示, 能就地显示并远方报警, 便于运行检修人员辨别和解决所出现的问题。

变频调速装置内置PLC, 具有与机组DCS系统通讯的接口, 并能以硬接线形式反馈变频调速装置的主要状态和故障报警信号。

变频调速装置对旁路柜内的一次元件具有电气闭锁功能一拖一配置方案可能出现的所有运行方式都可通过对旁路柜内的一次元件进行手动操作来实现, 同时, 各一次元件间的互锁逻辑由变频调速装置自身来完成。

2.3 主要设备选型

本次改造新增设备主要有6k V动力电缆、6k V变频专用电缆、移相变压器、旁路柜、高压变频器 (包括功率柜、控制柜等) 主要参数如下:

3 引风机控制逻辑修改部分

3.1 引风机启动条件增加

工频方式选中, QS3在合位, QS1、QS2在分位, 或变频方式选中, QS3在分位, QS1、QS2在合位且收到“电源侧断路器允许合闸”信号。

3.2 引风机跳闸条件增加

引风机变频运行时, 变频器故障 (变频器故障3取2) 。

3.3 引风机运行/停止综合信号修改

结合引风机工频和变频方式, 重新合成引风机运行和停止信号。原引风机停信号采用电气引风机6KV断路器停辅助节点, 现必须结合变频器前后QS1、QS2开关、变频器和进线开关QF0状态联合判断引风机停状态。同样引风机运行状态也必须参照各开关和变频器工作状态, 具体逻辑修改如下。

3.3.1 运行信号

以下条件全部满足, 则判断引风机运行。 (1) 开关QF0合闸状态; (2) 开关QS3合闸状态或变频装置运行。

3.3.2 停止信号

以下3个条件3取2判断引风机停止: (1) 以下条件任一满足:1) 开关QF0分闸状态。2) 工频运行QS3分闸状态;变频运行时, QS1或QS2分闸或变频器故障 (3取2) 。 (2) 引风机运行信号取反。 (3) 以下条件任一满足:1) 变频运行时, 变频器电流小于5A;2) 工频运行时, 引风机电流小于5A。

3.4 变频器及断路器允许条件及保护条件

3.4.1 引风机变频器

启动许可条件, 满足以下全部条件: (1) 引风机变频装置准备就绪; (2) 引风机系统允许启动; (3) QS1及QS2合闸, 旁路开关QS3分闸; (4) QF0合闸状态。

保护停止条件, 以下条件任一满足, 则保护停止。 (1) 引风机变频装置重故障; (2) 引风机系统保护停, 开关QF0分闸状态。

3.4.2 旁路工频开关QS3

合闸许可条件, 满足以下2个条件: (1) 开关QF0合闸状态; (2) 开关QS1分位且开关QS2分位。

保护停止条件, 以下条件任一满足, 则保护停止。 (1) 引风机系统保护停; (2) 开关QF0分闸状态。

4 控制策略及改进

4.1 控制策略要求

(1) 通过引风机变频改造, 实现炉膛压力自动变频调节, 以达到节能降耗之目的。 (2) 通过变频和工频运行方式之间的切换和协调控制, 保证引风机不间断运行。在变频切工频过程中, 准确判断切换点位置, 动作要及时可靠, 避免对炉膛压力产生较大扰动。 (3) 通过变频转速与引风机静叶开度的配合, 保证炉膛压力稳定, 风机不失速、不抢风、不返风。

4.2 炉膛压力控制原则, 炉膛压力静叶和变频控制关系说明

增加炉膛负压引风机变频控制逻辑, 且变频和静叶控制之间关系如下: (1) 当2台引风机变频运行时, 引风机静叶缓慢全开, 切换过程及正常运行炉膛压力变频控制; (2) 当2台引风机工频运行时, 炉膛压力引风机静叶控制; (3) 1台引风机工频运行, 另1台变频运行时, 炉膛压力切换为由两台引风机的静叶控制。变频运行的引风机频率设定为50Hz。

4.3 引风机控制方式说明

炉膛压力控制方式分为引风机变频控制和静叶控制。由于引风机静叶和变频出力不同, 为避免两者同时投入自动, 控制不匹配造成炉膛压力剧烈波动, 变频和静叶控制方式不能同时投入自动。即引风机A变频控制自动投入, 静叶控制会强制切手动, 反之亦然。两种方式不能自动切换, 必须先将静叶和变频均退出自动, 才能选择某种方式自动。

引风机变频或静叶控制方式切换只能在引风机处于变频运行方式下进行。任意时刻切换, 锅炉送风控制切手动。

2台引风机均变频运行, 不能投入静叶控制方式;任1台引风机工频运行, 不能投入变频控制方式。

上述方式切换闭锁由逻辑实现。

4.4 引风机控制方式切换步骤

4.4.1 引风机变频切静叶控制

当1台引风机变频运行, 另1台引风机工频运行时, 需要对变频运行引风机 (以引风机A为例) 进行变频切静叶操作, 步骤如下: (1) 确认引风机A变频运行, 引风机B工频运行, 引风机A变频控制方式为手动, 引风机A变频输出指令不高于49H (若高于此数值, 不进行切换) ; (2) 投入引风机B静叶控制方式, 观察炉膛压力波动情况, 若炉膛压力稳定, 投入引风机A静叶控制自动; (3) 观察风烟系统有红色“FREQ TO BLADE”闪烁, 同时, 引风机变频指令缓慢以0.05Hz/秒速率上升, 引风机静叶在炉膛压力下降过程中逐渐关小, 确保炉膛压力控制正常; (4) 当变频控制指令高于49.8Hz时, 变频切换静叶结束, 变频保持手动控制且输出指令维持49.8Hz。

4.4.2 引风机静叶切变频控制

当1台引风机变频运行, 另1台引风机变频启动后, 需要对变频运行引风机 (以引风机A为例) 进行静叶切变频操作, 步骤如下: (1) 确认引风机A变频运行, 引风机B变频运行, 引风机A静叶控制方式为手动, 引风机A静叶输出指令不高于90% (若高于此数值, 不进行切换) ; (2) 投入引风机B变频控制方式, 观察炉膛压力波动情况, 若炉膛压力稳定, 投入引风机A变频控制自动; (3) 观察风烟系统有红色“BLADE TO FREQ”闪烁, 同时, 引风机变频指令缓慢以0.25%/秒速率上升, 引风机变频在炉膛压力下降过程中逐渐关小, 确保炉膛压力控制正常; (4) 当静叶指令高于99%时, 静叶切换变频结束, 静叶保持手动控制且输出指令维持99%。

切换过程, 机组风量控制切至手动;任意时刻引风机变频跳闸, 切换自动结束。

4.5 变频器故障时炉膛压力控制

2台引风机变频运行时, 若1台引风机的变频器故障, 具体操作顺序如下: (1) 变频器故障, 引风机发出跳闸信号。 (2) 机组负荷大于350MW, 发出引风机RB信号, 反之保持当前负荷不变。 (3) 变频器正常运行引风机的频率控制切手动, 且指令超驰升至50Hz, 该台引风机静叶迅速关至负荷对应开度并维持10秒, 送风机根据锅炉主控要求维持当前负荷对应风量。若炉膛压力出现±300Pa工况, 闭锁送风机动叶动作。 (4) 机组稳定运行后根据引风机工频设备情况运行, 运行人员在变频室就地操作相应开关, 投用引风机工频或变频运行。

4.6 后续改进

根据相关厂家的案例, 引风机变频后容易出现联轴器螺栓断裂和弹性销损坏, 在保证炉膛负压调节品质的同时, 尽量降低变频调节的速率, 减少频繁波动。引风机在40Hz左右有共振现象, 为了降低对设备的损坏和保证机组安全, 在共振高峰区域, 加入引风机静叶调整, 静叶适当关小, 保证炉膛负压正常, 振动在可控范围。

5 结论

通过引风机启停试验, 完善了引风机顺控启停功能, 使引风机无论工频还是变频启动, 风机和各挡板动作准确。在风烟系统单侧、整体投运工况下, 进行炉膛压力、风量扰动、引风机RB、引风机静叶/变频方式切换等试验, 优化炉膛压力控制回路调节参数, 确保引风机变频控制回路调节正常, 炉膛压力调节系统响应速度明显改善, 炉膛压力波动幅度明显减小, 符合控制要求, 运行安全性得到保证。引风机变频改造节能效果明显, 在低负荷运行工况下尤为显著。江苏阚山发电有限公司在引风机变频改造控制方面积累了丰富的经验, 解决了炉膛负压控制方式切换过程的稳定和联锁保护要求, 整个控制策略完全满足改造后系统的要求。

参考文献

[1]姚锡禄.变频器控制技术与应用[M].福州:福建科学技术出版社, 2009.

[2]张燕宾.变频器应用教程[M].北京:机械工业出版社, 2007.

高温风机的高压变频器改造篇7

1 原风量控制系统使用情况

原风量控制系统所需要的风量由高温风机提供, 由液力偶合器调节转速, 液力偶合器在使用过程中, 不仅使电动机的出轴效率降低8%~10%之外, 使用条件也较苛刻, 需另设大面积单独的水式冷却器进行设备降温, 而且还需要电动执行器来推动勺杆调节转速, 从而带来较多的故障点及故障隐患。另外原高温风机电动机在启动时, 电流高达额定电流的5~7倍, 对开关电路冲击较大, 且当产量提高到1 700t/d时, 电流达到88A, 电动机定子温度达到120℃以上, 需要外接吹风机进行冷却, 所需辅助冷却的设备及资源投入也相应增大。

2 项目改造情况

2.1 改造所需设备配置情况

根据实际生产及变频器与负载匹配情况, 选用高温风机电动机及高压变频器情况见表1和表2, 同时针对新电动机配置了GN19-12 (C) Q/400-12.5型大容量户内高压隔离开关。

2.2 设备改造情况

改造前期, 跟踪电气备件材料的到货情况, 实施电缆敷设、现场系统设备所需专用房的设计等工作。根据变频器和电动机距离要尽量短, 以减小电缆对地电容、减轻干扰的原则, 及公司现场实际环境, 另建设备专用房, 距控制柜较近, 方便动力电缆敷设。由于高压变频器冷却方式是风冷, 空气流通量较大, 为有足够的通风冷却效果, 在变频器的散热风机加装了引风管, 引出室外通风, 保证变频器整体冷却通风要求。安装时, 将液力偶合器拆除, 变频器与电动机直连, 拆除了原水式冷却器, 高压变频启动时间可调, 更为灵活方便, 实现平滑启动。

3 电器控制改造情况

1) 电缆的敷设

原电动机高压电缆作为变频器电源线, 另敷设变频器到电动机的高压电缆。

2) 控制柜的设置

(1) 保持高压控制柜控制回路不变, 作为变频器的进线电源控制柜;

(2) 采用DVP微机保护装置实现中压断路器控制系统电源失压保护;

(3) 接入变频器控制信号, 并将中压控制柜状态信号送给变频柜。

3) DCS系统新建控制方式

(1) 取消原高温风机及液力偶合器相关信号的控制程序, 建立与变频器的通讯并重新改写程序;

(2) 对DCS系统增加变频器的控制回路, 信号有:备妥、运行、驱动、报警、频率给定、转速反馈;

(3) 对高温风机电动机电流保持不变, 采用原有信号;

(4) 风机的启动分成两步进行:先启动进线电源控制柜, 给变频器送电, 后启动变频器。

4) 现场改动

(1) 拆除液力偶合器油泵、执行器、压力信号、温度信号、转速信号等接线;

(2) 另选备用抽屉柜增加空气开关, 引出变频柜、整流变压器和旁路开关柜的电源;

(3) 启动方式是“远程”, 本机具有显示电流和转速功能;UPS电源也从本低压柜内引出, 通过端子引入高压变频柜。电动机主线路见图1。

4 节电效果

从2011年1月开始到改造完毕、试车成功, 仅用了20多个小时, 一次顺利投入使用。目前该系统运行稳定, 当熟料产量为1 700t/d时, 风机运行电流由原来的88A降到70A (约为新电动机额定电流的53.8%) , 每小时可节约电量167k Wh, 窑系统运转率一年按300d, 电费按0.62元/k Wh计算, 高温风机年可节约电费近75万元, 预计10个月即可收回成本, 不仅节约了能耗, 还大幅度提高通风量, 为产量提升创造条件。

5 变频改造总结

风机变频改造节能效益分析篇8

泵与风机是把机械能转换为流体压力能和动能的通用流体机械, 在石化、冶金、电厂中使用非常普遍, 例如, 在热电厂中, 泵与风机所消耗的电能几乎占到厂用电的70~80%。提高泵与风机的效率, 合理进行节能技术改造, 是企业节能减排的重要途径。

变速调节技术是泵类和风机普遍采用的一项重要的节能措施, 变频节能改造节能效益和节能量的计算是关系到项目是否具备改造可行性的关键因素。目前, 对变频调速技术节能效果的分析, 多直接运用相似定律, 与实测节能效果存在很大误差。

本文拟分析相似定律的适用范围, 探讨切合实际的节能量计算方法, 最后通过相关改造项目检验其准确性。

2 泵与风机的相似定律

根据流体力学原理, 对同一台泵与风机, 相似工况之间的性能参数关系为:

式中Q为流量;n为转速;H对于泵为扬程, 对于风机为压头;N为功率。

如图1, A1点的流量和扬程己知为QA1和HA1, 任一与A1点相似的工况点参数为Q和H, 则:

显然这是一条过原点的抛物线, 称为相似曲线, 与A1相似的工况全在这条线上。

相似定律的前提是调节前后工况必须相似, 但泵运行时, 大多存在静扬程或背压。此时, 两种转速下的工况点不直接满足相似定律。如图1所示, 管路特性曲线为h=hp+SQ2, 原工况为A1, 对应的转速为n1。转速改变为n2之后, 泵与风机的工况点为E2, 而转速为n2时, 与A1所对应的相似工况为A2, 显然A2≠E2。

该负荷下的节能率通过计算可表示为:

该方法在计算节能量时要知道泵与风机的性能曲线、管路特性曲线, 但这些数据在现场很难得到, 因此, 在实际改造项目中难以采用。

4 基于额定流量和额定功率的计算法

对风机、水泵原采用阀门、挡板进行节流调节, 后采用变频调节, 《泵与风机节能技术》给出了一个节能量计算公式:

式中:PL、Q为水泵、风机采用挡板调节流量时的电机输入功率和流量;Pe为水泵、风机额定功率, k W;Qe为水泵、风机额定流量, m3/s。

当流量的调节范围在 (0.5-1) Qe时, 电机变频调节相比节流调节的节电率k为:

式中ηb为调速机构效率。

将式 (4) 带入式 (5) , 即可得到基于电机功率PL、Pe的变频调速相对于节流调节的节电率计算公式:

5 实例计算

某热电公司一次风机参数为:额定风量265000m³/h, 电机额定功率2400k W, 风门开度30~40%。

5.1 节电量计算

风门开度为30%, 风机运行电流为107A, 电机的功率为: