高压变频节能装置在热电厂引风机上的应用

2011-11-15陆海鹏陈继和中蓝石化大庆有限公司热电厂

石油石化节能 2011年6期

陆海鹏陈继和（中蓝石化大庆有限公司热电厂）

高压变频节能装置在热电厂引风机上的应用

陆海鹏陈继和（中蓝石化大庆有限公司热电厂）

锅炉引风机是热电厂的主要耗能设备。中蓝石化大庆有限公司热电厂75 t/h循环流化床锅炉引风机使用风机挡板调节风量，能量损失严重；为了降低用电量，在75 t/h锅炉引风机上加装了RHVC-10型高压变频装置。测量结果表明，当机组负荷160 kW时引风机电动机功率因数比变频前平均提高约0.325，实际消耗功率减少87 kW；当机组负荷310 kW(接近满负荷)时，功率因数比变频前平均提高约0.23，实际消耗功率减少55 kW。在工况（平均负荷率约为62%）基本相同的情况下，平均每天节约电量6178 kWh，节电率为44.01%。

热电厂锅炉引风机高压变频装置节能应用

1 RHVC-10型高压变频装置

RHVC-10型高压变频装置是采用IGBT变频功率单元串联多重化技术、数字控制技术、SPWM脉宽调制技术及超导管散热技术研制的高压电动机变频节能调速设备。它属于高-高电压源型变频器，由功率柜、变压器柜和旁路柜3部分组成。

RHVC-10型高压变频器采用目前国际流行的功率单元串联多电平技术，每个功率单元都由1台三相输入、单项输出的脉宽调制型低压变频器构成，然后将其串联升压。如图1所示，变压器副边3组绕组分别向同一级的3个功率单元供电；第1级每个单元的1个输出端连接在一起，形成星型连接点；另一个输出端与下一级功率单元连接，形成1个星型连接的三相高压电压源，驱动电动机运行[1]。

RHVC-10型高压变频器的主要技术特点是:

1）谐波小。通过移相变压器相同标号副边绕组相位一致，不同标号副边绕组存在相位差，消除了电力电子器件产生的谐波。通过实测，变频器网侧谐波小于2%，输出侧电压电流谐波分别小于3%和1%，不需加装滤波器。

2）功率因数高。实测发现，在不同负荷下功率因数都可达到97%以上。

3）直接高-高型。可以直接输出6 kV，无须加装输出变压器，节约了设备投资。

4）运行可靠性高，具有功率单元自动旁路功能。当功率单元发生故障时，系统采用中性点偏移技术自动旁路故障单元，使输出的3个线电压仍然相同，转速仍然可以达到额定转速的97.5%，系统得以继续运行，而不影响生产。可以在方便的时候停机或者切换到工频下运行，然后用备用模块更换故障模块。

5）可连续调速，选择最佳速度实现电动机软启动，启动电流小。可根据速度曲线图自动控制，既节约了能源，又提高了生产效率。

2 变频改造方案

热电厂75 t/h锅炉引风机为离心式通风机，变频改造前引风机的风量调节由调节挡板开度来实现，其参数如表1所示。

表1 75 t/h锅炉引风机基本参数

根据75 t/h循环流化床锅炉目前的实际运行及其负荷情况，选择变频器的额定容量为400 kVA。正常运行时，风机挡板设到全开位置。为了充分保证系统的可靠性，变频器同时加装工、变频旁路装置（图2），变频器发生异常时，变频器停止运行，电动机可以直接手动切换到工频下运行。该装置由2个高压隔离刀闸QS1、QS2和断路器KM2、KM3组成。要求断路器KM2不能与KM3同时闭合，在电气上实现互锁。变频运行时，QS1、QS2及KM2闭合，KM3断开；工频运行时，KM3闭合，QS1、QS2及KM2断开。

为了保护锅炉系统，实现引风机故障跳闸时一次风机、二次风机和给煤机的连跳，通过DCS系统对上述电动机进行了软连锁；变频调速系统配置上位机，通过DCS系统可以对变频器进行启动、停机、加速和减速控制。

3 变频器运行节能效果测试

为了检验变频器运行效果，分别于2010年10月9日至11日（变频器投运前）和2010年10月12日至14日（引风机安装变频器后），对1#炉机引风机电动机功率及电源侧功率因数进行测试，测试在相同运行方式及相同工况下进行。测试数据见表2。

表2 测量数据对比

由实际测量结果可以看出，变频器运行时，引风机电动机功率因数在机组负荷160 kW时比变频前平均提高约0.325；在机组负荷310 kW（接近满负荷）时功率因数比变频前平均提高约0.23。变频器运行时，引风机电动机实际消耗功率，在机组160 kW负荷时，减少87 kW；在机组负荷310 kW时，减少55 kW。

75 t/h循环流化床锅炉引风机变频装置于2010年10月12日投入运行，投运前3天的引风机平均电量为14040 kWh，投运后3天的平均电量（工况与变频装置投运前基本相同）为7862 kWh。

由统计结果可以看出，在工况（平均负荷率约为62%）基本相同的情况下，平均每天节约电量6178 kWh，节电率为44.01%。

4 变频改造效益计算

75 t/h循环流化床锅炉按2009年运行情况考虑，全年运行335天，平均负荷率约为55%，全年节电量（按65%负荷率计算）为：6150 kWh/d×335 d=2060250 kWh。按公司外购电价0.62元/（kWh）计算，全年可节约电费127×104元。同时，由于使用变频装置谐波减少，消除了由此引起的机械振动，降低了轴承和传动部分的损耗，延长了轴承的使用期；并且由于电动机经常降速运行，减少了风机的磨损，也节约了检修维护费用。