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10kV高压变频器一拖二台锅炉风机改造应用

发表时间:2020-06-13 14:33:10

10kV高压变频器一拖二台锅炉风机改造应用

合肥热电集团有限公司 李志伟 刘永丽

引言:随着社会工业的发展,变频技术越来越受到重视,其应用范围也越来越广。采用一套变频装置,两套控制系统,自动选择相匹配的运行参数,采用一拖二方式带动不同功率电机运行,提高电动机功率因数,安全节能效果显著。

1.概述

合肥热电集团有限公司安能分公司(以下简称我司)目前现有三台锅炉;分别是1×130t/h(#7)、2×75t/h(#5、#6)循环流化床锅炉。其中#7锅炉二次风机功率为315kW, #6锅炉二次风机功率为220kW;电压等级为10kV,采用入口挡板方式进行风量调节,挡板在40%-75%之间变化。由于挡板节流损失大,运行效率低,而且在负荷经常变化时调节不及时等多方面原因导致浪费了大量电能。为了提高厂用电率降低煤耗,我司决定进行#7锅炉二次风机和#6锅炉二次风机进行变频一拖二改造。此次变频系统设计有两套控制软件,在不同的电机之间切换时,变频装置自动检测所拖动的电机型号,并根据检测到得电机型号,变频器控制系统自动选择相匹配的运行参数,使系统安全稳定积极运行(徐支援.变频器在火力发电厂凝结水系统中的应用.华东六省一市电机(电力)工程学会输配电技术研讨会2004年年会论文集,2004)。

2.技术原理及性能指标

2.1 技术原理

#7锅炉二次风机和#6炉二次风机进行变频一拖二改造,变频器具有手动旁路功能,在检修期间或变频故障时,可以通过旁路装置将风机运行模式切换到工频状态, 系统采用一拖二拖动模式,可以任意拖动其中一台电机变频运行,根据二台不同功率的电机(一台315KW电机,一台220kW电机),变频系统设计有两套控制软件,在不同的电机之间切换时,变频装置自动检测目前变频器所拖动的电机型号,根据检测到得电机型号,变频器控制系统自动选择相匹配的运行参数,使系统安全稳定运行(姚锡禄.变频器控制技术与应用.福州:福建科学技术出版社,2005(1))。

2.2 配电控制方式

设置QS3、QS42、QS1、QS22、QS41、QS21隔离开关,QS21与QS22、QS41与QS42在机械上互锁不能同时闭合;;#6炉二次风机变频运行时QS3、QS42闭合,QS41断开,#6二次风机需要工频运行时QS3、QS42断开,QS41闭合;#7炉二次风机变频运行时QS1、QS22闭合,QS21断开,#7二次风机需要工频运行时QS1、QS22断开,QS21闭合。在需要对变频器进行检修时,只需断开QS3、QS42、QS1、QS22,然后通过QS41、QS21可以对任意一台电机进行工频运行。公司10kV母线为高压变频器提供主电源的供电母线,由原来各电机原有的高压配电柜提供。根据现场的实际情况将所有的控制信号接入DCS系统,通过重新组态实现高压变频器的控制。

3.技术的创造性及先进性

3.1 技术优点

投资小、回收周期短、装置使用率高、占地面积小。

3.2 成本分析

负荷分析,我司3月下旬开始至11月中旬期间共计8个月锅炉负荷为45t/h左右,可以使用一台75t/h锅炉投入变频运行。1、2月份锅炉负荷为130t/h以上,可以使用一台75t/h锅炉满负荷工频运行(此时锅炉满负荷运行节能空间很小),130t/h锅炉变频调节负荷运行。3月上旬和中旬、11月下旬、12月锅炉负荷在60t/h至110t/h之间,可以使用130t/h锅炉投入变频调节负荷运行。

3.3 节能效果分析

该二次风机改造前采用风门控制, 45吨蒸发每小时时风门开度32%电流8.5A,40吨蒸发每小时时风门开度30%电流8.3,根据这两个点的平均数风门开度取31%,电流取8.4A,电机运行功率为:

P工频=1.732×10×8.4×0.82=119KW.

节电率计算η

由于二次风机45、40吨每小时运行时风门的平均开度为31%,估计此时风机的风量为额定风量的56%,变频改造后将变频器运行频率设为22HZ运行,这里考虑到变频器的效率为η1=0.96,风机在低速运行下,电机的综合效率约为原来的85%,即η2=0.85,按此计算为:

由于变频前后功率比为ηP=(流量比)312

ηP=(0.56)3/0.97/0.85≈21%

变频后系统消耗功率约为:

P变频=额定功率×ηP =220kW×21%≈47kW

变频后相对于工频运行时的节电量约为:

P= P工频- P变频=119kW-47kW =72kW

节电率为: (72kW/119kW)×100%=60%

按每年5520小时时间,单台设备年可节约电量:

72KW×5520×70%=280000KWh

4.技术的适用范围和安全性

设备自投运以来一直运行稳定,节能效果显著。理论和实践证明了应用高压变频调速装置的突出优势:

(1)工频运行时由于设备设计余量而导致“大马拉小车”的现象,因电机定速旋转不可调节,这样运行自然浪费很大。而变频调节后彻底解决了这一问题;

(2)由负载档板或阀门调节导致的大量节流损失,在变频改造后不再存在;

(3)某些工况负载需频繁调节,而档板及液耦等方式调节线性太差跟不上工况变化速度,并且在调节时容易出现电机过载现象,故能耗很高。而变频调节响应极快,基本与工况变化同步,对电机无冲击式的无级调速方式彻底解决了以上问题;

(4)异步电动机功率因数由变频前的0.8左右提高到变频后的0.95以上(20%负载以上时);

(5)可实现零转速启动,无启动冲击电流,从而降低了启动负载,减轻了冲击扭振。而且高压变频器本身损耗极小,整机效率在97%以上;

(6)可根据现场工艺要求进行不同配置,技术成熟先进,运行稳定可靠。

5.应用效果总结

(1)改善了工艺。投入变频器后可以平滑稳定地调整风量,避免点炉或停炉时出现熄火及结焦事故。

(2)延长电机和风机的使用寿命。一般风机均为离心式风机,启动时间长,启动电流大(约6~7倍额定电流,即使有水阻柜软启动装置启动电流也在3倍额定电流),对电机和风机的机械冲击力很大,严重影响其使用寿命。而采用变频调速后,可以实现软起动(带负荷下启动电流不超过额定电流)几乎不产生冲击,可大大延长机械的使用寿命。

(3)减少挡板机械、风机风叶和电机振动、轴承磨损,延长电机风机的大修周期,节省检修费用和时间。

(4)现场噪音大大降低,极大改善电厂的运行环境。

(5)高压变频装置很方便的同电厂主控室DCS联接,避免了传统电动执行装置易损坏及开度指示不准的现象,提高了电厂自动化水平。

(6)项目改造顺利实施,在规划时间内完成了设备的安装、调试、投运工作;通过投运前后比较,达到逾期节能改造效果的同时,实现经济和社会效益双收益。


信息来源:锅炉风机   离心风机


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