高壓變頻器在發(fā)電廠引風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用與節(jié)能分析
胡炫，朱虎，楊志
(國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司，江蘇南京211100)
摘要：介紹了風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能的工作原理及高壓大功率變頻器在電廠引風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用，對(duì)變頻改造進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)效益的分析和比照，發(fā)電廠引風(fēng)機(jī)經(jīng)過(guò)變頻改造后節(jié)能效果明顯。
關(guān)鍵詞：風(fēng)機(jī)；高壓變頻器；調(diào)速；節(jié)能
0 引 言
引風(fēng)機(jī)是火電廠重要的輔助設(shè)備之一。隨著發(fā)電負(fù)荷的大范圍調(diào)整，引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量需要隨著發(fā)電負(fù)荷的變化而改變，其經(jīng)常在工頻狀態(tài)下低效率運(yùn)行，導(dǎo)致大量的能量浪費(fèi)在風(fēng)道擋板上。采用高壓變頻技術(shù)不僅可以減少能源消耗，而且可以有效控制實(shí)時(shí)變化的風(fēng)量。鍋爐送引風(fēng)機(jī)是目前火電廠中應(yīng)用高壓變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行節(jié)能改造的主要對(duì)象，其功率等級(jí)一般為315～2 500 kw，電壓等級(jí)為6 kV、10 kV。由于風(fēng)機(jī)的
調(diào)速范圍寬，節(jié)能潛力大，使用高壓變頻改造，可以達(dá)到較高的經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性。
l 變頻節(jié)能原理概述
1．1變頻器工作原理
異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定于電動(dòng)機(jī)的極數(shù)與供電頻率，如式(1)所示：
式中：n,f——分別為電機(jī)轉(zhuǎn)速，供電頻率；
np,s——分別為電機(jī)的極對(duì)數(shù)，滑差。
由式(1)可知，轉(zhuǎn)速與頻率成正比，變頻器就是通過(guò)改變電機(jī)電源輸入頻率而改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)速裝置。
1．2風(fēng)機(jī)應(yīng)用變頻的節(jié)能原理
根據(jù)流體力學(xué)的知識(shí)可知，對(duì)于風(fēng)機(jī)存在如下關(guān)系：
式中：Q，p——分別為風(fēng)量，風(fēng)壓；
n，T——分別為轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩；
P——軸功率。
從式(2)可看出，風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和轉(zhuǎn)速成正比，風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速的2次方成正比，而軸功率與轉(zhuǎn)速的3次方成正比。當(dāng)需要的風(fēng)量減小時(shí)，改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，理論上電機(jī)的能耗將以其3次方的速率下降。當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低以后，其軸功率以轉(zhuǎn)速的3次方的速率降低，驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)、水泵的電動(dòng)機(jī)所需的電功率亦可大大減少，因此調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速是風(fēng)機(jī)節(jié)
能的重要途徑。
圖l列出了風(fēng)機(jī)采用多種調(diào)節(jié)方法的功率消耗效果曲線，從中可以看出，風(fēng)機(jī)在變工況運(yùn)中，調(diào)節(jié)深度愈大，節(jié)能效果愈顯著，電機(jī)耗用功率越接近理想曲線，就越節(jié)能。在這里只有變頻調(diào)速曲線最接近理想曲線，其運(yùn)行能耗****，節(jié)能效果****。另外，由于變頻調(diào)速方式在頻率范圍、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、低頻轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)差補(bǔ)償、功率因數(shù)、工作效率等方面的優(yōu)勢(shì)也是傳統(tǒng)的交流調(diào)速方式所無(wú)法比擬的，因此風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速節(jié)能是現(xiàn)今調(diào)速方式的****選擇。
2工程應(yīng)用方案
江蘇華電揚(yáng)州發(fā)電有限責(zé)任公司在7#機(jī)組的引風(fēng)機(jī)上應(yīng)用ASDl6000s系列高壓大功率變頻器進(jìn)行了技術(shù)改造，取得了明顯的節(jié)能效果。
AsD6000s系列高壓大功率變頻調(diào)速系統(tǒng)是適用于6 kV電壓等級(jí)三相交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速的電力變換裝置。它采用多個(gè)功率模塊串聯(lián)而成，通過(guò)將多個(gè)低壓功率模塊的輸出疊加起來(lái)得到高壓輸出，具有諧波小、可靠性高等技術(shù)特點(diǎn)。引風(fēng)機(jī)參數(shù)如表l所示。
引風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)變頻改造系統(tǒng)的主電氣接線圖如圖2所示。
依據(jù)改造設(shè)計(jì)原則，系統(tǒng)改造采用一拖一的方案。原工頻控制回路保持不變，增加工／變頻切換回路及變頻控制裝置。當(dāng)引風(fēng)機(jī)需要變頻運(yùn)行時(shí)，合變頻器輸入隔離刀閘K2及輸出隔離刀閘K，，斷開(kāi)旁路隔離刀閘K1，由變頻器實(shí)現(xiàn)引風(fēng)機(jī)起停及轉(zhuǎn)速控制，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)量調(diào)節(jié)。當(dāng)變頻線路出現(xiàn)故障，引風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)行時(shí)，合旁路隔離刀閘K1，斷開(kāi)變頻器輸入隔離刀閘K：和輸出隔離刀閘K3，由原系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)起停及控制。隔離刀閘K2、K3與K1及電源開(kāi)關(guān)QF1之間實(shí)現(xiàn)機(jī)械和電氣聯(lián)鎖，有效防止各種運(yùn)行方式下的誤操作。
3經(jīng)濟(jì)效益分析
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