摘 要： 本文介紹中低壓變頻器在火電廠風機、水泵變頻改造上的應用及其效果。
關鍵詞：變頻器 節能
Abstract: The paper introduces the applications of the low and medium voltage inverter with the fan and pump in the thermal power plant.
Keyword: inverter save energy retrieving term of investment
0 序言
變頻調速在節能、調速精度、調速範圍等方麵具有同其它調速裝置無法比擬的優越性，以及可以方便實現同自動化控製係統（如DCS係統等）的(de)通(tong)訊(xun)，使(shi)其(qi)在(zai)各(ge)領(ling)域(yu)得(de)到(dao)廣(guang)泛(fan)的(de)應(ying)用(yong)。本(ben)文(wen)以(yi)我(wo)公(gong)司(si)最(zui)近(jin)幾(ji)年(nian)應(ying)用(yong)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)進(jin)行(xing)技(ji)術(shu)改(gai)造(zao)的(de)幾(ji)個(ge)成(cheng)功(gong)事(shi)例(li)進(jin)行(xing)介(jie)紹(shao)和(he)總(zong)結(jie)，由(you)此(ci)說(shuo)明(ming)變(bian)頻(pin)器(qi)裝(zhuang)置(zhi)在(zai)各(ge)行(xing)業(ye)技(ji)術(shu)改(gai)造(zao)中(zhong)的(de)廣(guang)闊(kuo)應(ying)用(yong)前(qian)景(jing)。
1鍋爐風機電機應用變頻器調速控製
1．1 鍋爐二次風機電機應用變頻器調速控製
我公司鍋爐為75（T/H）循環流化床鍋爐，每台鍋爐配置引風機、一次風機(送風機)、二次風機各一台，各電機主要技術參數如下：
| |
型號 |
容量（kW） |
電壓（V） |
額定電流（A） |
| 引風機 |
Y400―6 |
400 |
6000 |
47.3 |
| 一次風機 |
Y355―4 |
250 |
6000 |
29.3 |
| 二次風機 |
Y315L1―4 |
160 |
380 |
289 |
在進行變頻器改造以前,各風機在正常情況下的運行數據，以2000年全年運行情況統計如下：
| 一 次 風 機 |
| 平均電流 |
平均開度 |
最大開度 |
最大電流 |
最小電流 |
21(A)
|
50% |
55% |
23(A) |
20(A) |
| 引 風 機 |
| 25(A) |
48% |
50% |
28(A) |
24(A) |
| 二次風機 |
| 135(A) |
45% |
50% |
140(A) |
130(A) |
我們知道，由於鍋爐在正常運行中的燃料構成、熱負荷、dianfuheyijijijiedengbianhuayinshujiaoda，yinci，guoluranshaosuoxuyaodekongqiliangzaigegebutongdeqingkuangxia，yexiangyingyoujiaodadebianhua，raner，guolupeizhidefengjishianguoluzuidachuliqingkuangxiadesuoxuzuidafenglianglaisheji，bingbixukaolvguoluzaishiguqingkuangxiayidingdefengliangyudu，suoyi，fengjidianjigonglvdepeizhiyibandoujiaoda，congbiaozhongdetongjishujukekanchu，guolufengjidangbandepingjunkaidu，zaizhengchangqingkuangxiayinfengjiwei48%左右，二次風機僅為45%左右。用檔板調節控製，大量電能浪費克服擋板的阻力上，造成廠用電率高，影響機組的經濟運行。
2000年底，我們首先選擇在1#爐的二次風機上進行改造嚐試，並考慮到二次風機電機功率設計時配置裕量較大，我們有意選擇132kW功率的變頻器來控製160kW功率的電機，變頻器的型號為三菱FR―F540L―132K，電壓等級為380V，變頻器於2001年元月安裝調試完畢並投入運行，通過一段時間的運行測試，二次風機工頻電流由原來的平均135（A）下降到現在的平均70―75（A），節能效果相當顯著，並且變頻器技術性能完全滿足鍋爐運行工藝的要求（主要是風壓、風量、加減風的速率等），根據電度表測定，節能效率在45%左右,基本上一年可以收回投資。並且電機在啟動、運行調節、控製操作等方麵都得到極大的改善。由於效益顯著，在2001年2月，我公司又對2#、3#luercifengjiyejinxinglebianpinqigaizao，yunxingzhijinqingkuanglianghao。zaiduiguoluercifengjidianjipanglushejishang，womencaiyongdeshishuangtouzhadao，yongshoudongqiehuanfangshi，zaishijishiyongzhongxiaoguoyehenhao，bujintouzijieyue，erqiejiexianjiandan、可靠，安裝也相當方便，二次風機變頻器接線如圖（1）。
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| 圖1 -- 二次風機變頻器接線圖 |
2 鍋爐引風機電機應用變頻器調速控製
 在鍋爐二次風機上變頻器調節裝置改造成功後，使我們看到變頻器技術改造的巨大節能潛能和良好的效益，2002年12月，我們在3#鍋爐引風機上進行高壓變頻器調速係統改造，經過多方麵技術考察、比較，我們認為北京利德華福技術有限公司生產的HARSVERT-A06/050變頻器在性能價格比上有較好優勢，並且產品在國內市場應用也比較廣泛，售後服務全麵周到， 圖2―引風機變頻器接線圖 HARSVERT-A06/050變頻調 速係統采用多級模塊串聯，交直交、高-高型電路，電源變換器采用30脈衝，二極管三相全橋，輸出采用IGBT nibianqiaochuanlianxingshi，yuandiandongjidianyuanzhijiezuoweibianpinqishurudianyuan，zaitongguobianpinqishuchulianjiedaodianji，weichongfenbaozhengxitongdekekaoxing，bianpinqitongshijiazhuanglegongpinpangluzhuangzhi，bianpinqiyichangshituichuyunxing，dianjikeyizhijieshoudongqiehuandaogongpinyunxingxiayunxing。pangluyou3個高壓隔離開關QS1、QS2和QS3組成（見圖2，其中QF為原高壓開關櫃內的斷路器）。在變頻運行時，QS1 和QS2閉合，QS3 斷開；工頻運行時，QS3閉合，QS1和QS2斷開。
變頻調速由安裝在鍋爐操作台上的啟動、停機、轉速調整開關進行遠程控製，並可同DCS係統接口，通過DCS實現變頻器的調速控製，變頻調速裝置還提供報警指示、故障指示、待機狀態、運行狀態、旁路狀態、高壓合閘允許、高壓緊急分斷等保護信息以及轉速給定值和風機實際轉速值等必要指示，以便操作人員進行操作控製。
設備從2003年4月24日到貨至4月28日安裝調試結束，總共4天時間，還進行了一係列的動態試驗，如：變頻器50Hz滿載運行試驗、電機―風機係統臨界振動實驗、母線電壓波動試驗、變頻器與高壓開關的聯鎖試驗、連續快速增減負荷試驗等，一切正常後，再進行連續的72小時試運行，至5月1日投入正常工作運行，設備運行至今一切正常，沒有發生過任何異常情況。
在變頻器改造以前，根據統計情況，鍋爐引風機的運行工頻電流在25A左右，通過變頻器調節裝置改造後，目前在鍋爐相同運行情況下，鍋爐引風機在變頻後的電流為9―10A左右，平均降低電流達到15―16A。根據計算，平均節電128―136wh/h ，考慮裝置自耗電及將來空調用電16kwh/h，總體節電可達到112―120 kwh/h，節電率達到53%―56%，經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)相(xiang)當(dang)顯(xian)著(zhu)。因(yin)此(ci)，鍋(guo)爐(lu)引(yin)風(feng)機(ji)高(gao)壓(ya)變(bian)頻(pin)器(qi)節(jie)能(neng)技(ji)術(shu)改(gai)造(zao)項(xiang)目(mu)是(shi)相(xiang)當(dang)成(cheng)功(gong)的(de)，我(wo)公(gong)司(si)將(jiang)進(jin)一(yi)步(bu)計(ji)劃(hua)對(dui)其(qi)它(ta)鍋(guo)爐(lu)引(yin)風(feng)機(ji)也(ye)進(jin)行(xing)變(bian)頻(pin)器(qi)調(tiao)節(jie)裝(zhuang)置(zhi)改(gai)造(zao)，以(yi)取(qu)得(de)更(geng)大(da)經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)。
3 補水泵電機應用變頻器進行補水調節控製
我公司熱電廠日消耗水量約6000―7000噸，主要用於淨化水處理、工業用水和生活用水，泵房共有補水泵三台，其電動機的技術參數分別為：
| |
型號 |
功率 |
額定電流 |
流量 |
| 1#泵 |
Y225S―4 |
37kW |
70.4A |
400噸 |
| 2#泵 |
Y225S―4 |
37kW |
70.4A |
400噸 |
| 3#泵 |
Y180M―4 |
18.5kW |
36.5A |
200噸 |
一方麵，3#泵出力太小，不能滿足日耗水需要，而1#、2#泵beng的de出chu力li又you太tai大da，水shui泵beng不bu好hao控kong製zhi和he調tiao節jie，使shi得de電dian機ji啟qi停ting過guo於yu頻pin繁fan。另ling一yi方fang麵mian，從cong淨jing水shui器qi的de淨jing水shui效xiao果guo來lai看kan，最zui理li想xiang的de淨jing化hua方fang法fa應ying該gai是shi保bao持chi一yi定ding水shui量liang進jin行xing連lian續xu供gong水shui，這zhe樣yang淨jing水shui效xiao率lv高gao，效xiao果guo也ye好hao。如ru果guo水shui泵beng經jing常chang啟qi動dong、停ting止zhi，易yi造zao成cheng斷duan水shui的de嚴yan重zhong後hou果guo。淨jing水shui器qi停ting運yun期qi間jian，淨jing水shui器qi內nei的de塑su料liao斜xie管guan暴bao露lu在zai陽yang光guang下xia的de時shi間jian過guo長chang容rong易yi老lao化hua，影ying響xiang塑su料liao斜xie管guan的de使shi用yong壽shou命ming，如ru果guo淨jing水shui器qi停ting運yun時shi間jian過guo長chang，再zai使shi用yong時shi則ze需xu要yao重zhong新xin經jing過guo反fan洗xi，這zhe樣yang對dui用yong水shui的de浪lang費fei相xiang當dang大da，再zai者zhe，補bu水shui泵beng房fang至zhi淨jing水shui器qi大da約yue有you600米mi距ju離li，並bing且qie管guan道dao敷fu設she較jiao淺qian，在zai冬dong季ji發fa生sheng過guo管guan道dao破po裂lie現xian象xiang，以yi上shang這zhe些xie都dou是shi由you於yu停ting水shui時shi間jian過guo長chang，管guan道dao內nei的de積ji水shui不bu流liu動dong，在zai低di溫wen下xia造zao成cheng結jie凍dong引yin起qi。為wei此ci，我wo們men對dui1#、2#補水泵電機進行變頻器調節改造，以期達到控製水泵供水連續性的目的。變頻器選用三菱FR―F540L―37，電壓等級為380V。
補(bu)水(shui)泵(beng)改(gai)用(yong)變(bian)頻(pin)器(qi)調(tiao)節(jie)補(bu)水(shui)，不(bu)僅(jin)僅(jin)在(zai)於(yu)考(kao)慮(lv)它(ta)對(dui)電(dian)機(ji)的(de)節(jie)能(neng)效(xiao)益(yi)，更(geng)重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)從(cong)生(sheng)產(chan)設(she)備(bei)運(yun)行(xing)安(an)全(quan)角(jiao)度(du)考(kao)慮(lv)，改(gai)造(zao)後(hou)的(de)運(yun)行(xing)情(qing)況(kuang)良(liang)好(hao)，提(ti)高(gao)了(le)淨(jing)水(shui)器(qi)的(de)淨(jing)水(shui)效(xiao)果(guo)。並(bing)實(shi)現(xian)連(lian)續(xu)供(gong)水(shui)的(de)目(mu)的(de)，我(wo)們(men)對(dui)補(bu)水(shui)泵(beng)變(bian)頻(pin)器(qi)控(kong)製(zhi)的(de)工(gong)藝(yi)要(yao)求(qiu)，按(an)照(zhao)以(yi)下(xia)方(fang)案(an)進(jin)行(xing)設(she)計(ji)（接線如圖3）。
3．1 為充分利用變頻器，我們采用一台變頻器來實現兩台電機的調速控製；
3．2 兩台補水泵均可實現變速、定速兩種方式運行，變頻器在同一時間隻能作一台電機的變頻電源，所以每台電機啟動、停止必須相互閉鎖，用邏輯電路控製，保證可靠切換，出口采用雙投閘刀切換；
3．3 二台補水泵工作時，其中一台由工頻供電作定速運行，另一台由變頻器供電作變速運行，同一台電機的變速、定速運行由交流接觸器相互閉鎖，即在變速運行時，定速合不上，如下圖中，1C1與1C2及2C1與2C2不允許同時合上；
3．4 為確保工藝控製安全、可靠，變頻器及兩台電機的控製、保護、測量單元全部集中在就地控製櫃內，控製調節通過屏蔽信號電纜引接到控製室；
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| 圖3---補水泵電機變頻器接線，虛框內為改造增加部分 |
4 變頻器調速改造中應注意的一些技術問題
熱(re)電(dian)廠(chang)充(chong)分(fen)利(li)用(yong)變(bian)頻(pin)器(qi)進(jin)行(xing)節(jie)能(neng)技(ji)術(shu)改(gai)造(zao)，不(bu)僅(jin)能(neng)提(ti)高(gao)經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)，而(er)且(qie)能(neng)產(chan)生(sheng)巨(ju)大(da)的(de)社(she)會(hui)效(xiao)益(yi)，促(cu)進(jin)企(qi)業(ye)的(de)技(ji)術(shu)進(jin)步(bu)。但(dan)在(zai)技(ji)術(shu)上(shang)，要(yao)根(gen)據(ju)不(bu)同(tong)的(de)生(sheng)產(chan)設(she)備(bei)，選(xuan)擇(ze)相(xiang)應(ying)特(te)性(xing)的(de)變(bian)頻(pin)器(qi)，如(ru)在(zai)對(dui)鍋(guo)爐(lu)風(feng)機(ji)進(jin)行(xing)變(bian)頻(pin)器(qi)改(gai)造(zao)中(zhong)，注(zhu)意(yi)除(chu)必(bi)須(xu)考(kao)慮(lv)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)提(ti)速(su)、降速特性是否滿足燃燒工藝的要求以外，還同時在技術上必須要考慮下列問題，以免帶來投資的損失。
4．1 鍋爐的安全運行是全廠動力的根本保證，雖然變頻調速裝置是可靠的，但一旦出現問題，必須確保鍋爐安全供汽，所以，必須實現工頻--變頻運行的切換係統（旁路係統），在zai生sheng產chan過guo程cheng中zhong，采cai用yong手shou工gong切qie換huan如ru能neng滿man足zu設she備bei運yun行xing工gong藝yi要yao求qiu，建jian議yi盡jin量liang不bu要yao選xuan用yong自zi動dong旁pang路lu，對dui一yi般ban的de小xiao功gong率lv電dian機ji，采cai用yong雙shuang投tou閘zha刀dao方fang式shi作zuo為wei手shou動dong、自動切換手段也是比較理想的方法。
4．2 對於大慣量負荷的電機（如鍋爐引風機），在(zai)變(bian)頻(pin)改(gai)造(zao)後(hou)，要(yao)注(zhu)意(yi)風(feng)機(ji)可(ke)能(neng)存(cun)在(zai)扭(niu)曲(qu)共(gong)振(zhen)現(xian)象(xiang)，運(yun)行(xing)中(zhong)，一(yi)旦(dan)發(fa)生(sheng)共(gong)振(zhen)，將(jiang)嚴(yan)重(zhong)損(sun)壞(huai)風(feng)機(ji)和(he)拖(tuo)動(dong)電(dian)機(ji)。所(suo)以(yi)，必(bi)須(xu)計(ji)算(suan)或(huo)測(ce)量(liang)風(feng)機(ji)--電機連接軸係扭振臨界轉速以及采取相應的技術措施（如設置頻率跳躍功能避開共振點、軟連接及機座加震動吸收橡膠等）。
4．3 采用變頻調速控製後，如果變頻器長時間運行在1/2工gong頻pin以yi下xia，隨sui著zhe電dian機ji轉zhuan速su的de下xia降jiang，電dian機ji散san熱re能neng力li也ye下xia降jiang，同tong時shi電dian機ji發fa熱re量liang也ye隨sui之zhi減jian少shao。所suo以yi電dian機ji的de本ben身shen溫wen度du其qi實shi是shi下xia降jiang的de，仍reng舊jiu能neng夠gou正zheng常chang運yun行xing而er不bu至zhi溫wen度du過guo高gao。
4．4 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，如引風機高壓變頻器接線圖中，要求QS2和QS3不能同時閉合，在補水泵變頻器改造接線圖中，要求1C1與1C2及2C1與2C2不允許同時合上，不僅要求在電氣二次回路中實現電氣的連鎖，同時要求在機械上實現機構互鎖，以確保變頻器的運行安全。
4．5 低壓變頻器，由於體積較小，在改造中的安裝地點選擇比較容易些。但對於高壓變頻器係統，體積相對較大，一般由4―5mianguitizucheng，duigaizaoxiangmulaijiang，yibandouxuyaozhongxinjianzaobianpinqishi。yinci，xuanzebianpinqishiweizhi，jiyaokaolvlidianjishebeibunengtaiyuan，youyaokaolvzhouweihuanjingduibianpinqiyunxingkenengzaochengdeyingxiang。bianpinqideanzhuangheyunxinghuanjingyaoqiujiaogao，weileshibianpinqinengchangqiwendinghekekaoyunxing，duianzhuangbianpinqishideshineihuanjingwenduyaoqiuzuihaokongzhizai0--40℃之間，如果溫度超過允許值，應考慮配備相應的空調設備。同時，室內不應有較大灰塵、腐蝕或爆炸性氣體、導電粉塵等。
4．6 要(yao)保(bao)證(zheng)變(bian)頻(pin)器(qi)櫃(gui)體(ti)和(he)廠(chang)房(fang)大(da)地(di)的(de)可(ke)靠(kao)連(lian)接(jie)，保(bao)證(zheng)人(ren)員(yuan)和(he)設(she)備(bei)安(an)全(quan)。為(wei)防(fang)止(zhi)信(xin)號(hao)幹(gan)擾(rao)，控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)最(zui)好(hao)埋(mai)設(she)獨(du)立(li)的(de)接(jie)地(di)係(xi)統(tong)，對(dui)接(jie)地(di)電(dian)阻(zu)的(de)要(yao)求(qiu)不(bu)大(da)於(yu)4Ω。到變頻器的信號線，必須采用屏蔽電纜，屏蔽線的一端要求可靠接地。
4．7 在選擇變頻器時，根據設備實際運行情況，可以考慮采用降低一檔功率的做法，如我公司在二次風機中就采用132 kW變頻器控製160 kW 功率的電動機，運行中情況也一直良好。
5 結束語
隨著電力電子技術的發展，變頻器的各項技術性能也得
daotuokuanhetigao，zairedianxingyezhong，fengjishuibengleifuhejiaoduo，chongfenyingyongbianpinqijinxingjienenggaizaoyijingzhujianbeidajiasuojieshou。duiyumuqiandiyabianpinqi，touzijiaodi、效xiao益yi高gao，一yi年nian左zuo右you就jiu可ke以yi收shou回hui投tou資zi而er被bei廣guang泛fan應ying用yong。但dan相xiang對dui高gao壓ya變bian頻pin器qi，價jia格ge還hai較jiao高gao，測ce試shi投tou資zi回hui收shou期qi限xian，一yi般ban需xu要yao兩liang年nian左zuo右you時shi間jian。但dan隨sui著zhe目mu前qian國guo產chan高gao壓ya變bian頻pin器qi的de迅xun速su發fa展zhan，使shi得de變bian頻pin器qi的de性xing能neng價jia格ge比bi大da大da提ti高gao，為wei利li用yong變bian頻pin器qi進jin行xing節jie能neng技ji術shu改gai造zao提ti供gong了le更geng加jia廣guang闊kuo的de前qian景jing。
參考文獻：
〔1〕 變頻調速應用百例/王占奎 等編 ―--北京 科學出版社出版，1999.4
〔2〕 變頻器應用手冊/吳忠智 吳加林 編著-- 2版 ----北京 機械工業出版社，2002.7
作者簡介：金星，男，1988年7月畢業於湖北宜昌葛洲壩水電工程學院，工程學士。參加過浙江遂昌一級水電站4×2MW水輪發電機組、浙江溫州發電廠2×125MW機組、寧海熱電廠2×12.5MW機組、寧波熱電股份有限公司2×15MW+1×7.5MW等工程建設。現為寧波熱電股份有限公司主任工程師。主要從事電氣設計、運行維護等管理工作。對變頻器、電氣綜合自動化係統、可編程控製器（PLC）係統等技術改造、應用方麵有一定研究。
發表論文主要有《發電機轉子絕緣下降原因分析及防範》、《可編程控製器PLC在輸煤係統中的應用》、《高壓電機故障原因分析及防範》等。
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