一、引言

　　隨著(zhù)電力行業(yè)改革的不斷深化，電力企業(yè)逐步由生產(chǎn)型向經(jīng)營(yíng)型轉變，由高耗能企業(yè)向節約型企業(yè)發(fā)展。為提高企業(yè)效益，降低發(fā)電成本將是經(jīng)營(yíng)型企業(yè)長(cháng)期堅持的目標，為此，節能降耗工作便成為發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理的重要內容?；痣姀S(chǎng)如何實(shí)現低耗高效是一個(gè)被長(cháng)期關(guān)注和不斷發(fā)展的行業(yè)問(wèn)題。在全球能源危機的大背景下，節能降耗技術(shù)也得到了日新月異的發(fā)展和普及。 

　　變頻調速在節能、調速精度、調速范圍等方面具有同其它調速裝置無(wú)法比擬的優(yōu)越性，以及可以方便實(shí)現同自動(dòng)化控制系統（如DCS系統等）的通訊，使其在各領(lǐng)域得到廣泛的應用。我公司＃1、＃2一次風(fēng)機采用北京合康HIVERT-Y 3 10 9 /040p高壓變頻器，本文以我公司一次風(fēng)機變頻改造項目為實(shí)例，由此說(shuō)明變頻器裝置在各行業(yè)技術(shù)改造中的廣闊應用前景。

　　二、變頻改造介紹

　　1、設備選型 

　　寧波明州熱電有限公司鍋爐一次風(fēng)機由一臺三相10kV，500kW高壓電動(dòng)機拖動(dòng)。

　　一次風(fēng)機電動(dòng)機參數：

　　型    號：YKK4506－4   額定功率：500kW

　　額定電壓：10kV         額定電流：34.3A

　　額定頻率：50HZ

　　根據電機額定功率500kW，額定電壓10kV，選用北京合康億盛科技有限公司自主研發(fā)和生產(chǎn)，適合驅動(dòng)高壓異步電動(dòng)機的變頻器HIVERT-Y 3 10 9 /040p，采用手動(dòng)旁路；功率單元自動(dòng)旁路功能等；另帶有風(fēng)罩（風(fēng)道部分用戶(hù)自己做接到外面），適配電機為500kW。屬于“一拖一”手動(dòng)旁路方式，變頻器接入原電氣回路如圖1所示。

圖1 變頻器接入電氣回路圖

　　旁路柜中有三個(gè)隔離開(kāi)關(guān)K1、K2和K3，其中K2和K3為一個(gè)雙刀雙投的隔離開(kāi)關(guān)。雙刀雙投隔離開(kāi)關(guān)的特點(diǎn)是兩個(gè)方向只能合其一，實(shí)現機械互鎖，防止誤操作將工頻電源反送到變頻器輸出側而導致變頻器損壞。

　　變頻運行：K1、K2閉合，K3斷開(kāi)，由合閘斷路器DL為變頻器供電，再通過(guò)變頻器本地或遠程啟動(dòng)電機變頻運行；

　　工頻定速運行：K1、K2斷開(kāi)，K3閉合，由合閘斷路器DL直接啟動(dòng)電機定速運行；

　　變頻器維護、修理：K1、K2斷開(kāi)，變頻器與高壓電源完全隔離。

　　旁路柜與上級高壓斷路器DL有聯(lián)鎖關(guān)系，旁路柜隔離開(kāi)關(guān)未合到位時(shí)，不允許DL合閘，DL合閘時(shí)，絕對不允許操作隔離開(kāi)關(guān)，以防止出現拉弧現象，確保操作人員和設備的安全。隔離開(kāi)關(guān)與DL的聯(lián)鎖通過(guò)操作手柄上的電磁鎖實(shí)現，在DL合閘狀態(tài)下，操作手柄被鎖死。

　　2、改造方案

　　整個(gè)改造方案包括三部分：

　?。?）變頻器安裝在離風(fēng)機約50米的電除塵配電室二樓小室，其中安裝的主要設備包括變頻器主柜體、壁掛式空調機、變頻柜頂風(fēng)道，而變頻器的所有就地操作以及運行參數和報警參數的檢查設置都在變頻器就地完成。

　?。?）電氣開(kāi)關(guān)部分的改造10kV高壓開(kāi)關(guān)加裝了變頻器保護回路和“工頻/變頻工作方式”切換把手，配合一次風(fēng)機變頻運行和工頻兩種工作方式的切換，另外從380V低壓交流廠(chǎng)用母線(xiàn)段和220V直流母線(xiàn)段完成了對變頻器控制電源和操作電源的供電改造。

　?。?）熱工邏輯和DCS操作畫(huà)面的改造一次風(fēng)機變頻器改造后主要的工作方式選擇和變頻器啟動(dòng)允許程控邏輯方案如下。

　　在DCS原有一次風(fēng)機系統畫(huà)面上增加一次風(fēng)機工作方式提醒。在一次風(fēng)機系統畫(huà)面上增加變頻器啟動(dòng)按鈕，在工頻方式下，畫(huà)面提示一次風(fēng)機在工頻方式，在原操作按鈕上按下啟動(dòng)，則合10kV開(kāi)關(guān)，并在風(fēng)機運行中調整風(fēng)機入口動(dòng)葉開(kāi)度以維持風(fēng)壓。在變頻方式下，畫(huà)面提示一次風(fēng)機在變頻方式，仍在原按鈕上按下啟動(dòng)，一次風(fēng)機變頻工作方式下的10kV開(kāi)關(guān)與變頻器啟動(dòng)順序是，當操作員按下啟動(dòng)按鈕，首先合一次風(fēng)機10kV開(kāi)關(guān)，等待30s（變頻器電抗器充電時(shí)間），檢測變頻器準備好信號存在，再按下變頻器啟動(dòng)按鈕，啟動(dòng)變頻器。這時(shí)運行風(fēng)機的入口動(dòng)葉保持全開(kāi)，通過(guò)調整電機轉速改變風(fēng)機出力以維持適合鍋爐運行工況的風(fēng)壓。

　　在原鍋爐大聯(lián)鎖啟動(dòng)MFT的條件中增加變頻器運行信號，當在變頻運行方式下，變頻停止，則啟動(dòng)MFT。并將變頻器合、跳閘回路引入鍋爐電氣大聯(lián)鎖。

　　3、變頻方式下一次風(fēng)機的控制方式

　?。?）保留原來(lái)的一次風(fēng)機擋板調節方式，一次風(fēng)機在變頻方式運行時(shí)，入口調整擋板應全開(kāi)，通過(guò)變頻器改變電機轉速以調節風(fēng)機出口壓力。

　?。?）一次風(fēng)機在工頻方式運行時(shí)，利用原有的風(fēng)口擋板調節系統。

　?。?）變頻方式啟動(dòng)時(shí)，擋板全開(kāi)且變頻器輸出為最高轉速。再根據鍋爐實(shí)際工況通過(guò)變頻調節電機轉速。

　　三、節能分析

　　經(jīng)過(guò)改造，設備運行穩定，安全可靠，節能效果明顯。

　　按照目前兩爐一機運行方式，參照一次風(fēng)機相同工況對比，風(fēng)機變頻投入運行前后的用電情況如下表。

　　綜上，日節電量為4871kWh（已扣除發(fā)熱損耗），按年正常運行7000h計，年節電量為1420781kWh。

　　以0.5元/kWh的電費計，年節約電費71萬(wàn)元，投資回收期約為1.50年，折合10500小時(shí)。

　　四、變頻改造中應注意的問(wèn)題

　　熱電廠(chǎng)充分利用變頻器進(jìn)行節能技術(shù)改造，不僅能提高經(jīng)濟效益，而且能產(chǎn)生巨大的社會(huì )效益，促進(jìn)企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。但在技術(shù)上，要根據不同的生產(chǎn)設備，選擇相應特性的變頻器，如在對鍋爐風(fēng)機進(jìn)行變頻器改造中，注意除必須考慮變頻器的提速、降速特性是否滿(mǎn)足燃燒工藝的要求以外，還同時(shí)在技術(shù)上必須要考慮下列問(wèn)題，以免帶來(lái)投資的損失。

　　1、鍋爐的安全運行是全廠(chǎng)動(dòng)力的根本保證，雖然變頻調速裝置是可靠的，但一旦出現問(wèn)題，必須確保鍋爐安全供汽，所以，必須實(shí)現工頻——變頻運行的切換系統（旁路系統），在生產(chǎn)過(guò)程中，采用手工切換如能滿(mǎn)足設備運行工藝要求，建議盡量不要選用自動(dòng)旁路。

　　2、對于大慣量負荷的電機（如鍋爐引風(fēng)機），在變頻改造后，要注意風(fēng)機可能存在扭曲共振現象，運行中，一旦發(fā)生共振，將嚴重損壞風(fēng)機和拖動(dòng)電機。所以，必須計算或測量風(fēng)機——電機連接軸系扭振臨界轉速以及采取相應的技術(shù)措施（如設置頻率跳躍功能避開(kāi)共振點(diǎn)、軟連接及機座加震動(dòng)吸收橡膠等）。

　　3、采用變頻調速控制后，如果變頻器長(cháng)時(shí)間運行在1/2工頻以下，隨著(zhù)電機轉速的下降，電機散熱能力也下降，同時(shí)電機發(fā)熱量也隨之減少。所以電機的本身溫度其實(shí)是下降的，仍舊能夠正常運行而不至溫度過(guò)高。

　　4、變頻器不能由輸出口反向送電，在電氣回路設計中必須注意，不僅要求在電氣二次回路中實(shí)現電氣的連鎖，同時(shí)要求在機械上實(shí)現機構互鎖，以確保變頻器的運行安全。

　　5、低壓變頻器，由于體積較小，在改造中的安裝地點(diǎn)選擇比較容易些。但對于高壓變頻器系統，體積相對較大，一般由4—5面柜體組成，對改造項目來(lái)講，一般都需要重新建造變頻器室。因此，選擇變頻器室位置，既要考慮離電機設備不能太遠，又要考慮周?chē)h(huán)境對變頻器運行可能造成的影響。變頻器的安裝和運行環(huán)境要求較高，為了使變頻器能長(cháng)期穩定和可靠運行，對安裝變頻器室的室內環(huán)境溫度要求最好控制在0——40℃之間，如果溫度超過(guò)允許值，應考慮配備相應的空調設備。同時(shí)，室內不應有較大灰塵、腐蝕或爆炸性氣體、導電粉塵等。

　　6、要保證變頻器柜體和廠(chǎng)房大地的可靠連接，保證人員和設備安全。為防止信號干擾，控制系統最好埋設獨立的接地系統，對接地電阻的要求不大于4Ω。到變頻器的信號線(xiàn)，必須采用屏蔽電纜，屏蔽線(xiàn)的一端要求可靠接地。

　　7、在選擇變頻器時(shí)，根據設備實(shí)際運行情況，可以考慮采用降低一檔功率的做法，如我公司在二次風(fēng)機中就采用132 kW變頻器控制160 kW 功率的電動(dòng)機，運行中情況也一直良好。

　　五、變頻改造總結

　　交流變頻調速器，以適用性強、可靠性高、操作使用方便等性能，受到用戶(hù)的歡迎。它應用在調速、節電、軟啟動(dòng)方面，對企業(yè)有很大的實(shí)用價(jià)值。北京合康公司的HIVERT-Y 3 10 9 /040p高壓變頻器，相信會(huì )對我公司在節能降耗工作上做出突出的貢獻。