作者：希望森蘭科技股份有限公司 侯昌華

1　引言

山東某鋼鐵股份有限公司萊蕪動(dòng)力廠(chǎng)為其分廠(chǎng)，主要負責給鋼廠(chǎng)自備發(fā)電和給用戶(hù)供電。為確保能源動(dòng)力廠(chǎng)1#、2#130t/h燃氣鍋爐生產(chǎn)能夠滿(mǎn)足國家及地方的環(huán)保要求，應用了CFB半干法循環(huán)硫化床脫硫設施。

2　引風(fēng)機運行情況

引風(fēng)機是電廠(chǎng)燃煤鍋爐引風(fēng)系統的主要設備之一。通過(guò)控制引風(fēng)機入口擋板調節引風(fēng)量，維持爐膛負壓在一定的范圍內運行。如果爐膛負壓太小，爐膛容易向外噴粉，既影響環(huán)境衛生，又可能危及設備和操作人員的安全；負壓太大，爐膛漏風(fēng)量增大，增加了引風(fēng)機的電耗和煙氣帶來(lái)的熱量損失。因此，控制引風(fēng)量大小，穩定爐膛負壓值，對保證鍋爐安全、經(jīng)濟運行具有十分重要的意義。

異步電動(dòng)機的轉速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動(dòng)機的轉速。而引風(fēng)機是一個(gè)典型的風(fēng)機負載，具有變轉矩的控制特性。于是根據流體流量與風(fēng)機的轉速關(guān)系可知，流量Q與風(fēng)機轉速n的一次方成正比；電動(dòng)機轉矩M與轉速n的二次方成正比；電動(dòng)機輸出功率P與轉速n的三次方成正比。

根據上述原理，可以根據鍋爐工藝使用的需求來(lái)調節引風(fēng)機電機的運行轉速，從而改變輸出的電流 電壓和功率，達到節能的效果。不會(huì )像傳統擋風(fēng)板調節擋板造成節流損失和爐膛內的負壓波動(dòng)。

3　高壓變頻器選型及變頻調速方案

3.1　變頻器選型

通過(guò)實(shí)際考察及技術(shù)論證，選用了希望森蘭科技股份有限公司自主開(kāi)發(fā)的新一代高性能的SBH-100-500高壓變頻器，具有高功率因素、高可靠性、高效率、低諧波含量、低損耗、易維護、占地少等特點(diǎn)，是高壓直接輸入，逆變高壓直接輸出的 “高-高”型高壓變頻器對引風(fēng)機進(jìn)行變頻器控制， 不但節約能源而且大大提高了設備運行性能。

3.2　變頻調速方案

通過(guò)對引風(fēng)機動(dòng)力系統地研究、分析、綜合其中存在的問(wèn)題，以保證系統安全可靠，結構合理，提供最佳性?xún)r(jià)比一拖一自動(dòng)控制方案，其一次回路圖如圖1所示。

圖1 高壓變頻器一次回路圖

圖1中，QF為用戶(hù)側高壓真空斷路器，帶有綜合繼保裝置。

QS1、QS2為手動(dòng)刀閘開(kāi)關(guān)，KM1、KM2、 KM3為真空接觸器；其中QS1與KM1、QS2與KM2相互聯(lián)鎖，即手動(dòng)刀閘合上后，與刀閘聯(lián)鎖的真空接觸器才能合上。KM2和KM3互鎖，KM2與KM3只能合一個(gè)，合QS1、QS2、KM1、KM2分KM3為變頻控制模式。電機可由變頻器控制調速運行。

合KM3、分QS1、QS2、KM1、KM2為工頻模式。電機可由QF直接啟停并進(jìn)行保護，變頻器可完全和電網(wǎng)脫離，便于維護與檢修。

注意事項：

（1）本操作流程是建立在QS1、QS2、KM1、 KM2、KM3初始狀態(tài)都是分斷的狀態(tài)條件下。 操作。

（2）隔離開(kāi)關(guān)在分合閘的過(guò)程中均禁止帶點(diǎn)

（3）在變頻器檢修時(shí)，分開(kāi)QS1、QS2形成明顯可見(jiàn)斷點(diǎn)，確保檢修安全。

圖2 森蘭高壓變頻器現場(chǎng)運行圖

圖3負載整體照片

3.3　高壓變頻器調速系統

（1）通過(guò)變頻器實(shí)現“軟啟動(dòng)”，可以降低啟動(dòng)電流，減少對電網(wǎng)側的沖擊，從而保護電機。 

（2）可實(shí)現線(xiàn)性調速，通過(guò)對電機的轉速進(jìn)行調節滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝要求。

（3）系統設有本地和遠程兩種控制方式，本地控制通過(guò)變頻器觸摸屏頻率調節、啟動(dòng)、停止等操作或應急操作，在觸摸屏上可以直觀(guān)看到運行頻率、輸出電壓、輸出電流、輸出功率等參數。遠程控制是操作員通過(guò)遠程DCS控制系統/現場(chǎng)操作箱進(jìn)行頻率調節，從而改變電機轉速，實(shí)現風(fēng)量的調節。

（4）信息傳遞：變頻器可以實(shí)現與機組DCS系統的雙向信息傳遞。變頻器可提供給DCS系統如下參量：輸出轉速、輸出電流等反饋信息，通過(guò)4～20mA電流源模擬量輸出；同時(shí)提供給DCS的開(kāi)關(guān)量有：變頻器遠程控制指示、就緒、運行、輕故障、重故障指示狀態(tài)信息。變頻器接收的DCS的模擬量信號為頻率給定，開(kāi)關(guān)量為遠方啟/停、復位信號等。通過(guò)變頻器與DCS信號的交換，實(shí)現遠程控制及監視變頻運行各類(lèi)數據功能，提高工藝生產(chǎn)自動(dòng)化水平。

4 變頻后產(chǎn)生的效益

（1）改善了啟動(dòng)性能。采用變頻器啟動(dòng)時(shí)頻率低，轉速也低，啟動(dòng)電流小，避免工頻啟動(dòng)時(shí)形成的大電流對電機、電纜、開(kāi)關(guān)等設備的沖擊，因此啟動(dòng)性能得到改善。

（2）提高了控制精度。用變頻技術(shù)后，變頻器可以直接通過(guò)改變頻率控制風(fēng)機轉速來(lái)控制風(fēng)量，調整方便。變頻器調整的最小幅度為Δf＝±0.01Hz，爐膛負壓變化符合工藝要求，遠比檔板調節精度高。由于提高了控制精度，使鍋爐的燃燒調整更加穩定，避免或減輕了檔板調節使爐膛負壓變化大，燃燒不穩定的現象。

（3）在正常生產(chǎn)情況下，與同功率電機工頻運行狀況比較，變頻器引風(fēng)機節能效果十分明顯。

在鍋爐引風(fēng)機上采用變頻器技術(shù)，可以避免傳統采用的擋風(fēng)板風(fēng)量調節造成的嚴重節流損失以及引起爐膛內負壓波動(dòng)幅度大造成的安全隱患。變頻器在引風(fēng)機上的應用不僅便于實(shí)現低速啟動(dòng)、無(wú)級變速調節，更能實(shí)現節能降耗，對于安全運行、延長(cháng)設備壽命都具有重要意義。

作者簡(jiǎn)介：

侯昌華（1997-），男，重慶人，工程師，學(xué)士，現就職于希望森蘭科技股份有限公司，主要從事從事各類(lèi)工業(yè)現場(chǎng)的工藝應用研究。

摘自《自動(dòng)化博覽》2021年8月刊