高压变频装置在锅炉风机上的应用浅析

高压变频装置在锅炉风机上的应用浅析

梁亮

（华能烟台发电有限公司山东烟台264000）

摘要：对锅炉的风机进行变频改造可以明显的提高锅炉运行的经济性，但同时也要考虑改造的安全性，通过多方面进行综合分析，确定出主要的影响因素，并据此设计改造方案以及运行后的注意事项，最终确定出最优的改造方案。本文对高压变频装置在锅炉风机上的应用进行了分析探讨。

关键词：高压变频装置；锅炉风机；应用

一、高压变频器的工作原理和使用特点

高压变频器是采用多台单相三电平逆变器串联连接，最终输出可变频变压的高压交流电。电机的转速满足关系式：

n=（1-s）60f/n=n0（l-s）

式中：

P—电机极对数；f—电机运行频率；s—滑差）

由上式可以得到，可以通过改变电机供电频率来改变电机转速，通过改变电机的转速可以实现该点电机的出力，改变负载的出力。

变频器本身由变压器柜、功率柜、控制柜三部分组成。其中变压器柜是起到降压作用，将高压电降压再送至功率单元。功率单元分为三组，一组为一相，每相的功率单元的输出首尾相串。主控制柜中的控制单元通过对每一功率单元分别进行整流、逆变控制与检测，从而进行相应得整流、逆变调整，最终输出相应的电压及频率。

近年来电厂为了调峰，负荷调整频繁，对于厂内大型电机启停次数频繁，而电机启动电流通常为电机额定电流的6—8倍，电机启停成本比较高。另外由于电机启动时受到的冲击转矩较大从而影响电机使用寿命。由于在转机低负荷下运行时，如引风机、循环水泵、给水泵等功率较大电机负载节流损失较大，造成了电能的大大浪费。出于以上原因，高压变频器有效的解决了上述问题。在电机使用高压变频器后，使电机负荷调整范围变宽，当机组负荷较低时，可以通过降低电机转速的方式来降低转机处理，同时也避免了节流损失，避免了电机启动时的大电流和冲击转矩。

二、变频器调试的常见问题和处理方法

1、谐波与振动

变频电源中含有各次谐波，这些谐波会与电动机的电磁部分里固有空间的谐波相互产生干扰，这种干扰会形成各种无规则的电磁激振力，一旦电动机机体固有的振动频率和电磁力波接近或者一致时，就会发生共振现象。对变频器进行运行参数的设定时，应该尽量避开共振点。

2、抗干扰问题

变频器干扰不仅是指变频器自身的干扰，还指变频器干扰其他设备以及其他设备产生的电磁波干扰变频器。在施工的时候，必须对各设备的外壳以及柜体进行接地处理，并且必须对控制回路使用屏蔽电缆。如果在前期的试车时仍然出现通讯中断，信号指示灯的感应电高，控制状态的信号指示滞后等现象，就应该积极和厂家工程师合作。通讯中断导致上位机不能够操作，控制状态的信号指示滞后导致岗位产生错误的操作，这时需要在控制台上多加一个通讯复位按钮，通过电缆将其接在变频器的通讯电路板上，进行强行复位来发出通讯信号。而信号指示灯的感应电高是由于感应电压过高，在每个信号灯上并联一个安规电容即可使信号灯不再感应发光。

3、其他问题

干扰的存在使变频器每间隔几秒钟就会报一次通讯故障，这种故障属于轻故障，但是却会将真正的故障记录给刷新掉，这样就不利于观察和记录变频器的运行状况。应该通过设定程序将其屏蔽掉。

同变频器的上位机中显示的各个状态不同步，而且缓慢，导致在岗人员在进行上位机操作时会误认为因设备故障而不响应操作影响正常工作。可以跟厂家联系，由厂家进行程序升级解决该问题。

三、火力发电厂锅炉风机变频器改造及其自动化控制设计

1、改造总体方案

在锅炉的燃烧系统中，分别配备了两台引风机与送风机。出于节能目的，结合实际需求，需要对两台引风机进行改造，由单速电机液偶调节方式改为变频调节方式，而改造所需的主要装置就是高压变频器。根据高压变频器的实际应用与总结，选用无谐波型高压变频器，火电锅炉中风量与膛压调节仍然属于分散控制（DCS），在正常条件下运行的过程中，依托于两台引风机所配备的变频器，可以完成对应的操作和需求。

2、电气控制系统设计

为了确保管理质量，变频器的控制室需要集中分布。由于厂区内的面积存在一定局限性，所以变频器布置、线路铺设以及通风等都需进行完善的整体规划。

变频器控制室的通风，理论上，变频器装置上需要加设散热装置与风道，热风在风道的引导下排出，风量不能在风道的影响下发生改变。在变压器与功率单元装置的顶部风机上同样需要加设风道，而且需要单独配置，坚决不能整合。风道的排风口侧，应略微向下倾斜，原因是为了防水；此外还需在相同的位置设置铁丝网，目的是防鼠。控制室还需设置带有滤网的风口，室内的门窗需进行密封处理，室内的空气循环与温度保持方式为空调。

变频器主要使用下进线，在电缆的隧道完全引出。充分利用辅助电源，在引风机电机和开关之间增加一个变频器，并不需要拆除原有的工频回路。在变频器和电机的中间，需使用动力电缆（高压）完成连接，尽可能的利用现有的电缆线。如果电机需要移动，应对电缆线的余量进行综合考虑。

6KV的高压电通过变频器输入至刀闸，然后在经过刀闸输送到电动机一端。变频柜和火电厂的整体接地系统连接，变频器的控制系统为DCS。

四、变频改造实际应用分析

以某厂两台660MW燃煤机组为例，机组采用变压运行、一次中间再热、超超临界、单炉膛直流炉，每台机组引风机为2台50%容量的静叶调节轴流式。

当锅炉负荷降低，风机的转速降低时，风机的全压曲线进行近似的平移。如果该风机具有不稳定工作区，则采用变频器改造后，风机的稳定工作区域将会增大。

在风机变频改造后，等效率曲线近似为抛物线，同时当变工况运行时，风机工作点分布也近似为抛物线，在变速运行时风机效率与风机满负荷运行时的效率基本相同。

引风机启动电流变小，延长使用寿命。与工频相比，变频引风机启动电流一般为工频启动电流的1/3左右，启动时对母线电压及电机冲击小。

从实际的节电效果计算来看，在机组平均负荷300MW左右时，每天可以节省厂用电3.7万kWh,在平均负荷为550MW时，每天可以节省厂用电1.4万kWh。

结束语

伴随着厂网分开，竞价上网的趋势越来越激烈，如何提高发电企业的竞价上网的竞争能力，如何降低发电企业的发电成本，如何挖掘发电企业的节能潜力，都是必须认真分析的大事件，而高压变频装置自然是目前发电厂节能降耗的最好选择。国产的高压变频装置不仅价格低廉，性能、质量都是非常可靠的。对于像风机这样的高能耗的用电设备，采用高压变频装置可以直接降低厂的用电量，供电煤耗，得到直接的经济效益。设备和机组的安全性能也能得到提高，降低了隐形的安全问题。锅炉风机运用的高压变频装置，不仅技术先进、使用成熟，而且性能也非常可靠，是企业降低能好的一个有效的途径。在原有的系统上进行改造，工作量并不大，投资也小，回报却快，在很大程度上改善了工艺条件，值的广泛的进行推广。

参考文献

[1]王利.高压变频器在锅炉吸风机上的应用研究[D].华北电力大学,2014.

[2]王晓磊.高压变频装置在锅炉引风机中的应用[D].山东大学,2014.

[3]李鹏.高压变频装置在紫金矿业炉前鼓风机与高温风机的应用[J].变频器世界,2014,07:76-79.

[4]张鑫.单元串联高压变频器在循环流化床锅炉风机上的应用[J].电世界,2014,11:44-46.