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大功率變頻器在循環流化床鍋爐風機上的應用
雙擊自動滾屏 發布者:heart 發布時間:2009-1-6 閱讀:2011

一、引言

我國電站鍋爐風機雖已普遍采用了高效離心風機,但實際運行效率并不高。其主要原因之一是風機的調速性能差,其二是運行點偏離風機的最高效率點。因為在設計的過程中,很難準確地計算出管網的阻力。并考慮到長期運行過程中可能發生的各種問題,通?偸前严到y的最大風量和風壓作為選擇風機型號的設計值。而風機的型號和系列是有限的,往往選不到合適的型號時,就往大型號上靠,因此,電站鍋爐送、引風機的風量和風壓裕度達20~30%是比較常見的。

電站鍋爐風機的風量與風壓裕度以及機組的調峰運行導致風機的運行工況點與設計高效點相偏離,從而使風機的運行效率大幅度下降。一般情況下,采用風門調節的風機,在兩者偏離10%時,效率下降8%左右;偏離20%時,效率下降20%左右;而偏離30%時,效率下降30%以上。對于采用進口風門調節風量的風機,這是一個不可避免的損失。因此改進離心風機的調節方式是提高風機運行效率,降低風機耗電量的最有效途徑。

如果在風機上加裝目前國內已經普遍采用的變頻器,對風機電動機進行調速控制,從而實現對風量的調節以滿足鍋爐負荷的變化,這樣就能將風門的能量損失節約下來。通過選型調研,決定采用江蘇市力普科技公司生產的WIN-9PF系列大功率變頻器對35T/h流化床鍋爐的引風機、鼓風機和二次風機實行變頻調速控制,達到了預期的節能效果。

二、系統設計

由于35T/h循環流化床鍋爐采用一臺鼓風機(送風機或一次風機),280kW;一臺二次風機110kW;一臺引風機355kW。任何一臺風機故障都會造成停爐停機事故,因此對調速系統可靠性的要求非常高。35T/h循環流化床鍋爐如下圖所示:

為了保證風機變頻調速系統的可靠運行,每臺變頻器都配備有手動工頻旁路裝置。當變頻器因故障而退出運行時,風機電動機可以通過手動切換到工頻運行。由于循環流化床鍋爐的特殊結構,當風機故障時,只要及時關閉進口風門,鍋爐還能在短時間內繼續燃燒,不會引起停爐故障。風機變頻調速系統一次結線采用標準的“一拖一”帶工頻旁路的設計方案,一次系統結線如下圖所示:

三、應用情況

35T/h循環流化床鍋爐風機變頻調速系統投運后,通過實際生產期間對風機工頻起動運行和變頻起動運行的大量對比測試,鍋爐風機采用變頻調速運行后有明顯的優勢。

1)改善起動性能、減小電網沖擊。引風機采用變頻器靜態起動,運行人員通過DCS系統緩慢提升轉速至工作范圍,轉速、轉矩平穩上升,減小了對電網的沖擊。

2)減小了機械震動、噪聲和磨損,提高了運行的可靠性,延長了機械壽命。變頻調速時,引風機入口擋板全開,升降轉速平穩,慣性力矩減小,各部分力矩為最小,風機轉動部件磨損最小,環境噪音降到最低。

3)利用變頻器對鍋爐引風機進行壓力、風量調節,調節過程中平滑靈活可靠,同時解決風門擋板線性差、調節延遲問題,特別在點爐初期和低負荷情況下,變頻調節非常方便平穩、控制精度高、爐膛負壓容易控制。與擋板節流調節相比,變頻調節明顯改善了調節性能。

四、節能效益分析

在鍋爐系統運行正常,熱負荷基本相等的工況條件下,對鍋爐風機采用不同調節方式的風量、風壓、排煙量和耗電量進行測試,得出的測試數據統計,見下表:

 

項目名稱

符號

單位

計算公式或數據來源

數 值

工頻

變頻

1

測試時間

T1

Min

實測

60

60

2

大氣壓力

PB

Pa

實測

101500

101500

3

環境溫度

t

實測

28.1

23.4

4

電動機轉速

R

r/min

實測

996

472

5

畢托管系數

K

 

標定值

1

1

6

測試斷面煙溫

ty

實測

108

101

7

測試斷面靜壓

Pa

Pa

實測

48.7

33.5

8

斷面均方根動壓

Hd

Pa

 

13.14

13.14

9

標態下煙氣重度

γ0

N/Nm3

查表

9.9457

10.1522

10

測試斷面煙氣重度

γ

N/Nm3

 

9.8016

10.1522

11

測試斷面風速

υ

m/s

 

9.8016

8.0462

12

每小時引風量

qr

m3/h

V x F x 3600

216478

177709

13

平均電壓

U

V

實測

394

212

14

平均電流

I

A

實測

74.85

15.10

15

功率因數

cosφ

實測

0.637

0.989

16

視在功率

s

kVA

實測

550.31

95.88

17

無功功率

q

kvar

實測

424.41

14.35

18

有功功率

ω

kW

實測

350.55

94.80

19

輸入無功電量

ωq

kvar.h

實測

424.41

14.35

20

輸入有功電量

ωp

kWh

實測

350.55

94.8

21

電源頻率

f

Hz

實測

50.01

23.55

22

風門開度

Fm

%

實測

24.7

100

23

每萬立方米引風量所耗電量

Pd

kW.h/Nm3

Wp / qf

16.1932

5.3346

變頻調速后,引風機節電率為

工頻運行時耗電量(kW.h/Nm3)— 變頻運行時耗電量(kW.h/Nm3

工頻運行時耗電量(kW.h/Nm3

 

=16.1932 - 5.3346/ 16.1932 x 100%= 67.06%

五、投運過程中出現的問題及處理辦法實測

1、由于電站鍋爐離心式送、引風機是大慣量負載,投運中多次出現減速時直流過電壓。這是因為未加制動單元和制動電阻。只有將加、減速時間延長至300~350秒,并在電機停止和起動時加直流控制電壓才能解決。

2、投運當時正值盛夏,氣溫較高,送、引風機由于功率較大,容易出現熱停機保護。后來在控制柜和控制室內增加散熱風扇予以解決。

六、結語

實踐證明,力普大功率變頻器用于電站鍋爐送、引風機變頻器調速節能改造,是十分成功的,并取得了良好的節能效果。其可靠性完全能滿足電站鍋爐風機連續長時間運行的需要。在風機、水泵類負載的節能改造中有著廣闊的應用前景。

 
 
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