高压变频技术在引风机改造中的应用

张灵辉　赵鹏

摘要：结合济三电力有限公司超低排放改造项目，从设备选型、变频器优点、逻辑控制、调试中问题、经济性多方面进行分析和总结，针对调试中出现指令反应延迟等问题，提出了设备优化和运行方面的意见.采用高压变频技术对锅炉引风机进行调速改造后，实现了“软启停”，延长了设备使用寿命，取得了较明显的经济效益，对大容量电机变频改造具有一定的参考价值.

关键词：高压变频；调速；功率单元；引风机

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.017

1引言

济三电厂采用的是哈尔滨锅炉厂440T循环流化床锅炉，配置2台引风机，改造前电机功率为1250kW，额定电压为6kV，6kV开关为陕西宝光KYN44-12-1600A型真空开关（CT：300/5A；综保：南瑞RCS-9626CN）。

机组运行时引风量由DCS系统根据锅炉负荷自动调节开度进行控制，机组进行半干法超低排放改造后，在引风机与原布袋除尘器出口之间增加了脱硫塔及超净布袋除尘器设备，增加了阻力，同时增加了引风机能耗，因此必须对引风机进行改造，以降低能耗，提高设备运行可靠性，该变频器改造项目就是在这种背景下提出来的。

2设备选型

高压变频装置选型时营关注以下几个方面：

（1）可靠性.高压变频调速改造的前提是要确保机组运行的可靠性和稳定，否则节能无从谈起.因此，需要对变频器功率单元、冷却系统及故障诊断等方面进行分析和对比。

（2）输入的电压波动范围宽.电厂因备用电源投入、大容量电机直接启动等原因，有可能导致厂用电压波动较大，因此就要求变频器能够在较宽的电压范围内连续稳定运行。

（3）输出波形及对电机适用性.输出谐波对电机的影响主要有：引起电机附加发热，导致电机的额外温升，电机往往要降额使用，谐波还会引起电机转矩脉动，噪音增加。

（4）国产品牌和进口品牌.随着国内高压变频器行业的迅速发展，国产主流高压变频器在功能、可靠性等方面已经达到国际水平，在成本和服务方面则占据很大优势。

基于以上考虑，经公开评标，最后中标产品为新风光公司变频器。JD-BP37高压变频调速系统，以高速DSP为控制核心，采用新型IGBT功率器件，全数字化微机控制，系统主要由移相变压器、功率单元和控制器等构成，采用空间电压矢量控制技术、功率单元串联多电平技术，属高高电压源型变频器。具有以下特点：①输入功率因数高，电流谐波少，无须功率因数补偿、谐波抑制装置；②瞬时停电再启动功能；③高高电压源型变频器，直接6kV、10kV输入，直接6kV、10kV输出，不需要④“飞车启动”技术；⑤输出阶梯正弦PWM波形，无须输出滤波装置，对电缆、电机绝缘无损害，电机谐波少，减少轴承、叶片的机械振动；⑥可接收和输出多路4～20mA工业标准信号；以便于用户DCS系统接口。

3调试中的主要问题

（1）指令反应延迟。在变频器调试过程中发现其从接收到变频指令，到频率达到设定值的时间间隔太长，不利于锅炉极端情况的工况调整，严重时会造成停炉事故，针对此现象，会同厂家积极调整参数，修改底层程序，将反应时间调整到可接受范围。

（2）谐波与振动。变频电源中含有各种谐波，这些谐波会与电动机的电磁部分里固有空间的谐波相互产生干扰，这种干扰会形成各种无规则的电磁激振力，一旦电动机机体固有的振动频率和电磁力波接近或者一致时，就会发生共振现象。对变频器进行运行参数的设定时，应该尽量避开共振点。

（3）抗干扰问题。变频器干扰不仅有变频器自身的干扰，同时还有变频器与其他设备间的电磁波互相干扰。在施工时，必须处理好设备的外壳及柜体接地，同时对控制回路必须使用屏蔽电缆。

4变频器应用后优点

（1）风机电机真正实现了软启动，避免了电机在启动时产生的冲击力矩对电机造成的损坏，还能有效的减少沖击电网。

（2）减小烟道振动，即延长了设备的使用寿命，又减轻维护的工作量，同时还节省了部分维护费用。

（3）应用变频器使得风机挡板全开，这样不仅可以减少烟气对风机的冲击，还可以减轻对烟道挡板的冲击。

（4）调节挡板产生的磨损和卡死现象明显减少，保证了运行的稳定性和可靠性。

（5）提高机组的生产效率及自动化水平。

5逻辑控制

引风机高压变频调速改造的另外一个关键点就是对其控制系统进行优化。由于现用高压开关综保外接触点已无备用点，而高压变频器厂家从安全角度考虑，要求尽量将保护由硬接线形式引入高压侧开关。在与厂家充分沟通的前提下，采取将保护及跳机点全部引入DCS逻辑，用逻辑实现对变频器的保护。将变频就绪信号作为合高压开关的前置条件，将高压就绪信号作为变频器启动的前置条件，变频器故障信号作为联跳高压开关的跳闸条件，这样即实现了对变频器及高压开关的保护，又不用更换综保系统，节省了费用开支。

6经济性分析

变频器经改造后，引风机入口调节门全部打开，风机转速由负荷自动控制，基于这种工况稳定运行一段时间后，对变频器的经济性进行了统计分析。

在表1中，电流数据从6kV高压开关处统计，其中变频器的损耗包含在引风机的损耗中考虑，表1中的电流数据可看出：机组负荷越低，变频器的节能效果越明显.表1中的电量是不同负荷下的数据统计，由此可定量得出，变频器改造后一个月的电量比改造前节约了（1031040×0.82/0.78-713760=370154）kW·h，若假设机组的年平均负荷率为70%，则年节能为（370154×0.7×2/0.82 3791821）kW·h，按照电价0.3元/（kw·h）计算，则年节约（3791821×0.3=1137546）元.该变频装置改造的投资约为220万元，由此投资回报2年即可实现，改造的经济性比较显著。

7结束语

该厂引风机变频器改造后，系统运行稳定，不仅取得了显著的经济效益，而且烟风系统控制性能良好，炉膛压力调节稳定可靠，大大降低系统的故障率。减少了操作工人的劳动强度，在同行业有广泛的应用前景。