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热电厂吸风机高压变频调速节能改造研究

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【摘要】:
目前仪化热电厂锅炉一次风机、二次风机、引风机相匹配的高压电机主要应用高压真空断路器来实现运行,考虑到风量、风压均需要不同的设计裕量,且维持在26%-34%之间,当锅炉负荷出现变化时,易对风机风量形成干扰,故仅依据调节风门挡板来对风量进行调整易造成截流大量损失。为了提高风机实际运行效率,落低挡板截流损失率,必须要不断改造风机电机节能技术。现热电厂多采纳高压电机,调速往往利用高压变频器来实现,可操纵风

目前仪化热电厂锅炉一次风机、二次风机、引风机相匹配的高压电机主要应用高压真空断路器来实现运行,考虑到风量、风压均需要不同的设计裕量,且维持在26%-34%之间,当锅炉负荷出现变化时,易对风机风量形成干扰,故仅依据调节风门挡板来对风量进行调整易造成截流大量损失。为了提高风机实际运行效率,落低挡板截流损失率,必须要不断改造风机电机节能技术。现热电厂多采纳高压电机,调速往往利用高压变频器来实现,可操纵风机风量,实现线性调节,提高锅炉负荷调整准确性,减少了对高压电机的启动冲击与设备维修费用。

在现阶段,低碳节能观念不断深入人心,政府逐渐重视高耗能企业治理,严格规范了企业高耗能设备系统技术的改造,以期最大限度地落低能耗。目前,在节能低碳背景下,仪化热电厂企业必须要重视设备技术改造,尤其是锅炉风机,由于其耗电量大,且引风机、一次风机、二次风机风量负荷变动大,故要积极调节风机挡板,实现风量操纵。因此,必须要完善风机挡板截流调节方法,落低风机挡板截流损失量,减少高压电机耗电量。

1、仪化热电厂吸风机高压变频调速节能改造整体调速方案

1.1高压变频器调速 高压变频器主要采纳了现代通信技术、计算机操纵技术、电力电子技术,并综合了电机拖动、高压电气等领域的技术,具有多方面的优势。具体而言,主要表现在以下几个方面:(1)变频器利用液晶显示数字界面,可对触摸式面板进行调整,提示电机转速、电流、电压、频率等指标变化状况,进而观看电机实时状态;(2)高压变频器具有高频率分辨率与调速精度,以生产工艺工况要求为切入点,可达实际需求;(3)高压变频器主要采纳国际通用外部接口,可连接工控机、可编程操纵器等仪表,并结合原设备操纵回路,形成闭环系统。譬如原DCS系统可达联锁操纵、数据交换目的;(4)高压变频器异地、就地操作功能显着,在互联网作用下,可达远程监控目的;(5)工业电气爱护功能、电力电子爱护功能显着,在变频器突遇故障时可确保其安全运行;(6)具有软制动、软启动功能,一般启动时电流较电机额定电流低,具有连续调节性;(7)配件损耗低,对设备使用寿命具有延长作用,劳动生产效率高。

1.2串级调速 串级调速可对转差功率进行回收,调速效率高,但也存在较大缺陷。具体来讲,主要体现在六个方面:(1)串级不适用鼠笼型异步电机;(2)无软起动功能,启动过程复杂,电流大,调速范围存在局限性;(3)调速响应较慢,闭环操纵难以实现;(4)功率因数低、效率差,与转速无直接关联性;(5)与DCS、PLC等系统的配合度低,对整体自动化程度的提高不具影响意义;(6)谐波污染较大,易干扰电网运行。

1.3液力偶合器调速 液力偶合器调速作为一种低效调速方式,调速范围具有一定的局限性,一般高速丢转占8%左右,转差损耗相对较大,与额定功率相比较,仅占14%左右。同时,其效率与速度呈正相关,低速线性度差、精度低、响应慢、装置大,改造难度较大。另外,软启动难以实现。当出现偶合器故障时,运行切换难度大,维护费用高,与装置整体自动化水平要求不符。由此可见,在现阶段,仪化热电厂应多以高压变频调速为主。

2、仪化热电厂吸风机高压变频器系统设计方案

针对热电厂锅炉吸风机而言,在变频调速节能改造过程中,可应用一拖一手动旁路设计方案。具体来讲,主要是指采纳一台设备,并匹配一台容量为110%的变频器,基于综合利用工频旁路系统的前提下,若变频器出现故障,可对设备进行切换,促使电网正常运行(详见图1)。就高压变频装置来讲,应用一拖一手动旁路设计方案,主要由高压隔离开关(包括QS3、QS2、QS1)、电动机(M)、高压开关(QF)组成。QS2与QS3间具有一定的机械互锁逻辑,无法同步闭合。当运行变频时,必须要断开QS3,闭合QS1、QS2;当运行工频时,要同时断开QS1、QS2,闭合QS3。

3、仪化热电厂吸风机高压变频调速技术改造

3.1高压变频器基本设计参数 本文主要以仪化热电厂1#炉甲吸风机为调速改造设备对象,其基本设计参数如下:(1)型号:JOW;(2)电压:6kV;(3)功率:260kW;(4)接法:Y;(5)定子电流:32A;(6)绝缘等级:B;(7)转速:742r/min。随着高压变频器技术的不断进展,其较进口高压变频器而言,价格相对低廉。在高压变频调速改造过程中,本文坚持设备性价比最优原则,采纳国产高压变频器。

3.2高压变频器系统主回路设计 高压变频器主要组成部分包括四个方面:一是切换柜,二是移相变压器,三是功率单元柜,四是操纵柜。在配电侧,切换柜提供了移相变压器柜、配电系统隔离开关及工频变频转换功能,输入6kV电源,在QS1刀闸作用下,转移6kV三相高压配电,促使其在移相变压器柜上。功率单元柜三相变频输出为切换柜的另一路输入,基于QS2刀闸作用下输出并接电机。此外,6kV三相高压配电可与电机线相连接,QS2、QS3刀闸可达互锁目的。操纵柜经由切换柜装猎取实际电流信息、输入电压。移相变压器柜内存在移相变压器,而移相变压器主要应用干式结构与移相延边三角形接法,以三相高压电为输入对象,以三相低压信号为输出对象,对变压器各相温度进行调节,故障跳闸与温度过热告警功能显着。功率单元柜主控放置功率单元,以移相变压器为输出对象。而主控柜主控各个功率单元动作,以三相电压为输出对象。操纵柜利用UPS电源供电,输入信号包括电流、电压检测信号、移相变压器温度信号等。

3.3高压变频器操纵设计 本文在吸风机高压变频改造过程中,在1#炉DCS系统中,主要接入转速操纵信号、变频器启停操纵、转速反馈信号,并在DCS系统中接入报警故障信号,其中联动跳闸信号被接入到电源开关操纵回路中。

4、仪化热电厂吸风机高压变频调速节能改造效益探究

经变频调速改造后运行效果显着,基于挡板风门全开状态下,可实现高精度线性调节,与锅炉工艺调整要求一致。此外,吸风机转速下落150r/min,有助于幸免出现轴承、风机叶轮磨损现象,对设备无起动冲击,使用寿命长,1#炉带负荷较之前提高419t左右,吸风机日耗电量落低2800kWh左右,每年大约节约34万元左右。

结束语

综上所述,目前热电厂多采纳高压电机,多经高压变频器实现调速,为了减少挡板调节误差,以防出现锅炉负荷大范围波动状况,必须要积极改造高压变频技术,从而增强设备运行效率,以达节能落耗目的。