高压大功率变频器在电厂锅炉风机上的应用

摘要：本文先容了朝阳发电厂引风机应用高压变频调速的技术和经济分析。　 　　随着电力行业的改革不断深化，厂网分家，竞价上网政策的逐步实施，降低厂用电率，降低发电本钱，进步上网的竞争力，已成为各火电厂努力追求的经济目标，要求越来越迫切。在火电厂各类辅机设备的能源消耗中，风机水泵类设备占了尽大部分，蕴躲着巨大的节能潜力。 　　一、概述 　　国电电力朝阳发电厂位于辽宁省朝阳市龙城区马山北麓，运行着我国自行设计、制造安装的第一台和第三台200MW双水内冷汽轮机发电机组，两台机组分别于1972年12月和1975年5月并网发电。2号炉两台引风机功率均为1250kW，电压等级6kV,双机并联运行，采用进口挡板方式进行风量调节，挡板在60％－100％之间变化，电流在125A左右变化。挡板节流损失大，运行效率低，浪费大量的电能，使厂用电率升高，供电煤耗高，发电本钱高。为了适应改革的潮流，进步公司在市场上的竞争能力，2002年公司开始研究对实在施节能改造的可行性。在进行改造前，通过现场的实际测试，把握了大量的一手资料，有充分的证据显示改造后将会有非常好的效益。通过认真考察、分析、研究，从产品质量、性能、售后服务、改造本钱等综合考虑，最后决定选用成都东方凯奇电气有限责任公司生产的DFCVERT-MV系列变频器来实施引风机的变频改造。 　　二、变频器的节能原理 　　我国现行的火电设计规程SDJ-79规定，燃煤锅炉的送、引风机的风量裕度分别为5和5～10，风压裕度分别为10和10～15。这是由于在设计过程中，很难正确地计算出管网的阻力，并考虑到长期运行过程中可能发生的各种题目，通常总是把系统的最大风量和风压富裕量作为选择风机型号的设计值。但风机的型号和系列是有限的，往往在选用不到合适的风机型号时，只好往大机号上靠。这样，电站锅炉送、引风机的风量和风压富裕度达20～30是比较常见的,玻璃钢负压风机。锅炉送、引风机的用电量中，很大一部分是因风机的型号与管网系统的参数不匹配及调节方式不当而被调节门消耗掉的。同时，发电厂的负荷必须要跟随用户的使用状况而改变，发电机的负荷调节必然要求锅炉跟随而动，相应的送引风机等也必须进行调节，在调节的过程中又有大量的能量被浪费了。因此，改进离心风机的调节方式是进步风机效率，降低风机耗电量的最有效途径。 　　风机和水泵都是流体机械，由流体动力学可知，流量Q∝n，压力H∝n2，电机功耗N∝n3。 　　当流量由额定值Q0降至Q1时，与额定功耗N0相比较，采用转速调节的电机的功耗为： 　　Nt=（n1/n0）3N0 　　如流量有100下降到50，则转速相应降到50，压力降到25，而电机功耗降到12.5，也就是节约电能87.5。扣除节门调节时的功耗与额定功耗的差、转速下降可能会引起电机的效率下降等因素，节电效果也是非常明显的。 　　三、单元串联多重化电压源型变频器的基本原理 　　成都东方凯奇电气有限责任公司利用单元串联多重化技术，生产出功率为110kVA～7100kVA的无电网污染(DFCVERT-MV)高压变频器，无须输出变压器实现了直接3kV、6kV或10kV高压输出；国内首家在高压变频器中采用了先进的IGBT功率开关器件，达到了完美无谐波的输出波形，无须外加滤波器即可满足供电部分对谐波的严格要求；输进功率因数可达0.95以上，THD<1％，总体效率（包括输进隔离变压器在内）高达97％；对电机无附加硬力，将大大延长电机的使用寿命。 　　所谓多重化技术就是每相由几个低压PWM功率单元串联组成，各功率单元由一个多绕组的隔离变压器供电，用高速微处理器实现控制和以光导纤维隔离驱动。多重化技术从根本上解决了一般6脉冲和12脉冲变频器所产生的谐波题目，可实现完美无谐波变频。 　　图1为6kV变频器的主电路拓扑图，每组由8个额定电压为433V的功率单元串联，因此相电压为433V×8=3464V，所对应的线电压为6000V。每个功率单元由输进隔离变压器的24个二次绕组分别供电，24个二次绕组分成8组，每组之间存在一个7.5°的相位差。所需相差角度可通过变压器的不同联接组别来实现。 　　图2中的每个功率单元都是由低压尽缘栅双极型晶体管（IGBT）构成的三相输进，单相输出的低压PWM电压型逆变器。功率单元电路见图3。每个功率单元输出电压为1、0、－1三种状态电平，每相8个单元叠加，就可产生17种不同的电同等级，分别为±8、±7、±6、±5、±4、±3、±2、±1和0。图4为一相合成的正波输出电压波形。用这种多重化技术构成的高压变频器，也称为单元串联多电平PWM电压型变频器，采用功率单元串联，而不是用传统的器件串联来实现高压输出，所以不存在器件均压的题目。每个功率单元承受全部的输出电流，但仅承受1/8的输出相电压和1/24的输出功率。变频器由于采用多重化PWM技术，由8对依次相移7.5°的三角载波对基波电压进行调制。对A相基波调制所得的8个信号，分别控制A1～A8八个功率单元，经叠加可得图4所示的线电压波形，线电压波型具有33门路电平，它相当于48脉波变频，理论上47次以下的谐波都可以抵消，总的电压和电流失真率可分别低于1.2％和0.8％，堪称无谐波污染变频器。它的输进功率因数可达0.95以上，不必设置输进滤波器和功率因数补偿装置。变频器同一相的功率单元输出相同的基波电压，串联各单元之间的载波错开一定的相位，每个功率单元的IGBT开关频率若为600Hz，则当8个功率单元串联时，等效的输出相电压开关频率为9.6kHz。功率单元采用低的开关频率可以降低开关损耗，而高的等效输出开关频率和多电平可以大大改善输出波形。波形的改善除减小输出谐波外，还可以降低噪声、dv/dt值和电机的转矩脉动。所以这种变频器对电机无非凡要求，可用于普遍笼型电机，且不必降额使用，对输出电缆长度也无非凡限制。 　　 　　由于功率单元有足够的滤波电容，变频器可承受－30％电源电压下降和3秒的电源丧失。这种主电路拓扑结构固然使器件数目增加，但由于IGBT驱动功率很低，且不必采用均压电路、吸收电路和输出滤波器，可使变频器的效率高达96％以上。 　　 　　DFCVERT-MV系列变频器单元串联多重化的优点是： 　　1）由于采用功率单元串联，可采用技术成熟、可靠的低压IGBT组成逆变单元，通过串联单元的个数适应不同的输出电压要求； 　　2）完美的输进输出波形，使其能适应任何场合及电机使用； 　　3）厂家在设计单元的串联时充分考虑到用户系统运行的可靠性，放弃了六级单元的结构，采用8级单元进行串联。由于多功率单元具有相同的结构及参数，便于将功率单元做成模块化，实现冗余设计，即使在个别单元故障时也可通过单元旁路功能将该单元短路，系统仍能正常或降额运行。8级功率单元串联的变频器在旁路掉两级功率单元后，变频器仍然能够正常运行。 　　4）采用纯中文人机界面（触摸屏），操纵方便，故障记录正确可靠。 　　5）整套变频器配置手动旁路柜，变频器需要检验时可切进工频旁路运行，从而保证系统的连续运行。系统图见图5。 　　四、实际运用 　　高压变频技术目前在国内还处于发展阶段，但是通过众多厂家实际的使用来看，技术应该还是比较成熟可靠的。我们通过考察分析得出结论：高压变频器能否成功运用跟现场的用户正确使用也很要害。由于变频器内部有大量的微电子，半导体，集成电路以及电阻，电容组成的复杂的电力电子设备，尽管寿命长，可靠性高，但是由于存在离散性，故障偶发性及使用条件不当，变频器运行一段时间后发生故障也是可能的。因此这就要求变频器必须运行在清洁、透风良好、干燥的室内。 　　我公司2号炉两台引风机进行变频改造选择在机组大修期间进行。2004年3月20日安装完毕，4月24日开始调试，在调试过程中，各种连锁可靠，故障声报警正确，和DCS系统连接方便、控制精度高，调试顺利。随着电厂大修进行完毕，5月18日变频器开始正式投进试运行。试运行期间，曾出现了一次变频器过热停机。考虑到机组的稳定运行，我们反复的分析调查，通过厂家查找技术参数，最后得出结论：根据厂家提供的变频器的发热量，假如要靠自然冷却方式的话，根本无法保证变频器的正常运行。但是假如要采取传统的方式，将变频器室全密封，通过装空调来保证变频器的散热的话，投资本钱又较大。于是我们公司技术职员深思熟虑，反复讨论，在厂家的大力配合下，决定给变频器加装风道（将变频器柜顶风机排出的风通过风道直接排向室外），同时又为了保证变频器室的风量，将原来的两个窗户改成进风口，加装滤网。 　　整个改造工作完成后，低压送电，模拟启动变频器，通过风速仪测试变频器功率单元的进风量，发现改造后的风量为改造前的一半，无法保证变频器的散热。我们通过现场的实际分析发现，主要的原因还是由于加装风道后，风机间的风阻，影响了风机的出风。于是我们决定在每一个风道的出风口，安装一个2.2kW/380VAC的轴流风机向外抽风。通过后来的测试发现，加装轴流风机后，风量完全符合变频器的设计需求。变频器投运至今，运行良好，没有再出现过故障。 　　五、经济效益分析 　　通过实际计量，我们取以下两组数据进行对比： 　　安装变频器前的2003年6月份发电量为117，946，800kWh，两台引风机耗电量为 　　1，683，540kWh，引风机耗电率为1.427％。 　　安装变频器后的2004年6月份发电量为135，864，000kWh，两台引风机耗电量为 　　1，011，852kWh，引风机耗电率为0.745％。 　　每年按发电12亿kWh计算，年节电（1.427％－0.745％）×1200000000＝818.4万kWh， 　　每年可节约人民币8184000×0.30＝245.52万元，效益是非常明显的,车间降温风机。 　　六、结束语 　　通过变频器在朝阳发电厂的成功运用，我们不丢脸出： 　　（1）采用变频器在电厂引风机上的应用，节能效果明显； 　　（2）国产高压变频设备是成熟可靠的，应该得到大力推广； 　　（3）要想保证改造后系统的连续可靠运行，变频器必须运行在清洁、透风良好、干燥的室内。 　　（4）在电厂对送风机、一次风机、水泵进行变频改造同样会产生良好的效益。 　　（5）变频器在发电厂要运行良好，用户的使用、维护是非常要害的，必须引起高度重视。

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收录时间:2011年01月26日 14:59:27 来源:中国发电网 作者:

一、产品用途和特点 ??????? 该系列干式变压器用横流式冷却风机（以下简称：干变冷却风机）主要用于干式变压器冷却增容及电子设备、配电柜、高低、压开关柜等产品的冷却降温等作用。使用该系列冷却风机可提高干式变压器的输出功率40-50％，从而可大大提高干式变压器的承载能力、并延长了干式变压器的使用寿命，是国内外厂家普遍采用的最经济有效的方式。 我公司生产的该系列干变冷却风机通过电脑优化组合设计，使其风量更大、噪音更低，进一步提高了风压、降低了能耗，该系列干变冷却风机的外壳采用了优质铝合金型材和不锈钢，结构紧凑、外形美观、安装简便，寿命长，从而为该系列干变冷却风机长时间在较恶劣环境下平稳运行提供了可靠的保障。 二、?? 工作原理 ??????? 该系列冷却风机用于干式变压器时，风机置于变压器线圈下部两侧，将冷风直接吹进变压器的线圈高、低压冷却风道，散热效果明显，可保障变压器的正常运行并延长其使用寿命。（风机开、停及变压器的超温报警、超温跳闸等功能有温控装置提供）。 三、冷却风机使用条件 1、?环境温度应75oC≥-40oC。 2、?通过冷却风机的工业气体不允许有强酸、强碱及各种溶液。 3、? 不允许有沙尘等杂物掉入风机内，以免造成风机烧毁及扇叶断裂。 四、冷却风机的安装与维护 1、?安装前应应首先检查是否因包装运输造成损坏、变形、如有损坏或变形应修复后安装使用。 2、?然后再检查各零件及螺丝是否有松动；叶片与风筒之间是否相碰或移位，若相碰或移位应进行调整后方可安装。 3、?冷却风机安装后应进行试机，待风机运行正常后再进行联机使用。 4、?风机长期置放重新使用时，应对风机进行检查试运行若无异常现象，方可联机使用。 5、?风机安装完毕后应将接线合密封，以防接线合渗漏造成短路烧毁电机。 五、搬运和存放 1、?在搬运过程中，要注意轻拿轻放，按照包装箱的标志和要求搬运和放置，切勿倒置和立置。 2、?在搬运过程中应避免强烈冲击和剧烈震动，以防包装葙和产品破损。 3、?风机应存放于透风、干燥没有腐蚀性气体处，避免雨淋和阳光暴晒。 六、订货须知 1、?订货时请根据使用要求和变压器的容量及结构形式，参照资料提供的产品型号选型，我公司也可根据您的使用规格进行定制。 七、售后服务（三包服务细则） （一） 三包服务 1、自购机之日起，因产品内部组件质量原因并非人为故障，一年内包换。 2、自购机之日起，因产品内部组件质量原因并非人为故障，二年内免费更换对等良品零件。 （二）终身维.修 1、用户使用过程中，若产品出现故障且已超出三包服务期，我公司实行免费维.修，如果需要更换零部件的收取零部件成本费，免收人工服务费。 2、超出三包服务期需维.修的产品，用户应将产品发往我公司售后服务中心，费用由用户自理。 （三）郑重声明 1、我公司保修对象仅适用于购买我公司产品的用户，人为故障及不属于我公司产品组件质量原因造成的故障，不属保修范畴。 2、为确保您的利益，请不要自行拆卸产品上的任何零部件，否则，将视为自动放弃保修之权利。 3、如确系有偿服务，用户一周内拒付费用，则视用户自动放弃本服务，我公司将有权处置该产品。 本站所收集信息资料为网络转载 版权属各作者 并已著明作者 旨在资源共享、交流、学习之用，请勿用于商业用途,本站并不保证所有信息、文本、图形、链接及其它内容的绝对准确性和完整性，故仅供访问者参照使用。 Mail: chinabaike@gmail.com Copyright by ；All rights reserved.
???? 　生产率：2吨/时 　　 　　1、遵守《铸造 设备 通用操纵规程》有关规定。 　　2、工作前，检查巴氏合金轴瓦的冷却循环系统是否畅通；工作时还要经常留意该系统的工人得否正常。如有题目，应通知维修职员检查修理。 　　3、工作前，进行点动试车，并检查巴氏合金轴瓦的润滑情况以及传动系统（电动机、联轴节、减速器）和球磨机本体运动是否正常，确认一切正常后，方可进行生产。 　　4、工作时，联锁设备的开动顺序；吸送风机-→球磨机--→园盘给料器。停机顺序相反，即园盘给料器-→球磨机-→吸送风机。 　　5、粉料过滤器如不正常，要停止球磨机工作，通知维修职员修理。 相关阅读:

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