高压变频器在锅炉引风机上的应用

2015-12-06崔社明赵国锋纪田宇

冶金动力 2015年12期

关键词：节电工频变频

崔社明，赵国锋，纪田宇

（莱芜钢铁集团设备检修中心，山东莱芜 271104）

1 引言

莱钢型钢区域拥有J G-130型中温中压混燃高炉、焦炉煤气锅炉，长期处于满负荷运行。锅炉主要辅机设备包括引风机、送风机、给水泵，均由10k V电动机驱动。

众所周知，风机系统的节电率为30%～50%，泵类系统的节电率为20%～30%，因此选择功率较大的引风机进行节能改造，意义较大。

随着高压变频技术的日趋成熟，应用越来越广泛，引风机的变频节能改造更加可靠有效。

2 煤气锅炉引风机工艺介绍

2.1 煤气锅炉风烟系统工艺流程

J G-130型全燃煤气锅炉风烟系统拥有两套引、送风机，引风机转动后，将烟气通过烟囱排向空中，同时使炉膛内产生负压，送风机把大气中的空气送至空气预热器，经尾部烟气加热后送至炉膛，空气中的氧气与煤气作用产生燃烧，对省煤器中的除盐水进行加热，生成的汽水混合物，经汽包分离出蒸汽再经过热器加热形成所需要的蒸汽。

2.2 设备参数

（1）引风机：

型号：Y 4-73-11 N o 21 D

流量：315000m3/h

压力：3600P a

转速：980r/m i n

（2）电动机：

型号：Y K K 500-6

额定功率：450k W

额定电压：10000V

额定电流：32.2A

图1 运行工况示意图

转速：991r/m i n

2.3 引风机调节方式

引风机属于后向型叶轮离心风机，由电动机直接驱动，电动机采用工频运行，流量的调节主要是通过改变风机进口导流叶片的角度来实现。

由于设计时，考虑最大流量及部分余量，实际运行中电动机远达不到额定功率，通过5#风机运行统计数据可知并没有超过额定功率的60%，而调节阀门的开度低于50%。因此，当导流叶片调节时，在叶片上造成了大量的能量损耗，而叶片受冲击影响容易损坏，调节相对迟缓。电动机直接启动，电流较大，对风机及电动机都产生一定冲击。

通过风机的特性曲线可知，流量与转速存在线性关系，改变电动机的转速，即可实现流量的改变。因此采用变频调速，阀门可以全开，减少了叶片上的能量损耗，避免了工频启动中的大电流冲击，并实现了流量的平滑调节，延长了设备寿命。

3 变频调速原理

根据转速公式：

n=60fs（1-s）/np=60ωs（1-s）/2 πnp式中，fs——供电频率；

np——极对数；s——转差率；

ωs——供电角频率。

可知均匀改变异步电动机的定子供电频率，就可平滑地调节电动机的转速。

LP-10型高压变频器采用电压空间矢量PWN技术，又称磁链轨迹控制法，是将逆变器和交流电机视为一个整体，数学模型是建立在电机统一理论和电机坐标轴系变换理论基础之上的，物理意义直观，数学模型简单，便于微机实现实时控制，并具有转矩脉动小、噪声低、电压利用率高的优点。

4 变频改造方案及运行效果

变频器控制方式，在启动时优于工频，但是在运行中的抗干扰性要低于工频运行，因此改造时，充分吸取工频运行的优势，采用变频加旁路运行的控制方式（见图2），均由引风机值班室后台监控电脑实现远程控制。

鉴于高压配电室空间不足，在配电室与电机之间选取一块空地增改一座变频器，变频器与电机之间增加一段电缆。

变频运行方式为：合上1QS、2QS，将QF摇至工作位置，微机远程变频启动：闭合1QF开关、2KM接触器闭合，电动机变频运行。

图2 改造后运行示意图

当变频器故障或因其他原因退出后，3 KM接触器自动闭合，电动机转入工频运行模式。

改造工作已完成，投入运行，原断路器柜上的综合保护装置显示运行电流为4.77A、有功功率为86.37kW、功率因数为0.98，相比工频运行电流17.83A、有功功率219.3kW要小得多，功率因数提高较多。变频器面板显示运行频率为31.32Hz、输出电流15.4A。调节阀门，由工频的44%变为99.7%，基本实现了全开。