高压风机变频改造节能分析

第１９卷（２０１７年第４期）　电力安全技术　Ｊ　高压风机变频改造节能分析　梁增光　（青海益和检修安装有限公司，青海西宁８１０００３）　［摘　要］针对风机挡板调节存在的问题，分析了实施变频改造的必要性和实施改造所需具备　的条件，阐述了引、送风机改造的方案。改造实践表明：引、送凤机变频改造取得了显著的节电效果，　满足了生产工艺要求，并且减少了设备维修费用，经济效益明显。　［关键词］高压风机；调速挡板；变频器；节能改造　０引言　某公司１—５号炉均采用双引风机、双送风　机调节炉膛负压及送风量方式。送、引风机采用　６　ｋＶ电压等级高压三相交流异步电动机，正常情　况下在额定转速运行时，其风量调节采用风门档板　方式，风门挡板开度为６０％一７０％。此调节方法　压裕度为１０％一１５％。但在风机选型时，将系　统的最大风量和风压富裕量作为选择风机型号的　设计值。这就导致风机的风量和风压富裕度达到　２０％一３０％，而风机采用离心风机，调节性能差、　实际运行效率低，设计选型误差和变负荷工艺要求　使运行点远离风机的最高效率区。　可见，采用风门挡板调节风量的方式，会使风　存在以下缺点：动态性能较差，无法实现负载的平　滑调节，调节范围窄、工艺控制困难，风机容易产　生喘振，风机偏离额定点运行、效率低，电机启动　机的运行效率大幅度下降。采用风门挡板调节风量　时，风机用电量有很大一部分会因风机的型号与管　网系统的参数不匹配及调节方式不当而被调节机构　消耗掉。因此，需要对其进行改造，以提高风机效　率、降低风机耗电量。　电流大（为额定电流的５—７倍）、功率损耗大，电　机维护成本高等。　经研究分析，决定对ｌ一５号炉引风机、送风　机调节系统进行技术改造，采用高一高变换的变　频器，进行电机变频调速，改变电机定速运行方式，　以达到节约能源、降低损耗、提高设备使用寿命和　优化工艺控制的目的。　２变频改造可行性分析　２．１条件分析　（１）风机变频改造采用功率模块串联多电平变　频器，变频器采用低压ＩＧＢＴ作为逆变元件。　（２）１号、２号炉原有的控制系统为ＥＤＰＦ－　ＮＴ系统，３号、４号炉为ＷＤＰＦ－Ⅱ系统，５号炉　１　变频改造必要性分析　在系统设计时，很难准确计算出管网的阻力。　设计规程规定：风机风量裕度为５％一１Ｏ％，风　４俞立凡．中压开关柜绝缘测试测存在问题及改进实例［Ｍ】．　电力安全技术，２０１５，１７（１）：２４—２７．　为Ｉ／Ａ　Ｓ系统。本次在远方进行变频器转速调节，　只需在上述分散控制系统中增加Ｉ／Ｏ卡件及其附　林向宇（１９７５一），男，高级技师，主要从事变电检修工作，　ｅｍａＨ：ｌｉｎ＿ｘｉａｎｇｙｕ＠１６３．ｃｏｒｎ。　连和（１９８６＿－），男，技师，主要从事变电检修工作。　刘煌煌（１９８７一），男，工程师，主要从事变电检修工作。　收稿日期：２０１６—１１—０７。　作者简介：　雷军军（１９８３一），男，工程师，主要从事变电检修工作。　杨志豪（１９８５一），男，工程师，主要从事变电检修工作。　一９一　Ｊ　系统满足条件。　２．２运行状况分析　电力安全技术　第１９卷（２０１７年第４期）　件，并进行相关控制逻辑组态即可。经核查，控制　远方控制接人ＤＣＳ。ＤＣＳ增加变频器画面，与变　频器输出接口连接、数据通信，查看工作电流、转　速、运行、停止、故障等状态信息，进行实时监控　（１）ｌ一５号机组送风机额定压力为６．３７　ｋＰａ，　而实际送风机出口压力为３．８—４．４ｋＰａ，风机存在　较大压力富裕度，送风机挡板开度在４０％一７６％。　综合以上因素，５台机组送风机均存在变频改造的　必要性，具有较大节能空间。　（２）１号、２号机组引风机额定压力为５．４５　ｋＰａ，　挡板开度在７０％左右，按照８５％流量计算，引风　机具有一定节能空间。　（３）３—５号机组引风机额定压力为５．２７　ｋＰａ，　挡板开度在４９％左右，按照６５％流量计算，引风　机也具有较大节能空问。　据此分析，对高压风机进行变频改造是可行的。　３变频改造　３．１变频主回路　采用功率模块串联多电平变频器实现高压，输　人侧采用移相降压型变压器，实现ｌ８脉冲以上的　整流方式，满足对电网谐波要求。在带负载时，电　网侧功率因数可达到０．９５以上。在输出侧采用多　级ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉ一　人　ｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，脉宽调制）　技术，ｄ　ｄｆ小，谐波少，满足普通异步电机的　技术需要。根据负载设计变频器的输出电压是解决　高压电机调速的最佳方法。变频器主回路采用６个　功率单元冗余设计，当每相１个功率单元因故障被　旁路后，可不停机连续额定运行。变频主电路如图　１所示。　３．２变频主控回路　根据现场条件，采用空冷型高压变频调速系统，　其主控部分以ＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　Ｂｏａｒｄ，印制　电路板）板构成的主控板为控制核心，结合ＰＬＣ、　功率单元实现ＰＷＭ波形控制及信号的检测、分析、　判断和处理。主控回路和功率单元之间通过光纤进　行信号传输，可有效避免电磁干扰，增强系统的可　靠性；同时控制系统具有丰富的模拟、数字接口，　可与中控ＤＣＳ连接和扩展，以满足现场运行与控　制的需要。　可在控制柜上安装“远程／就地”转换开关，　实现“就地控制”与“远方控制”的切换。变频器　一　一　和操作。　三相高压输入　Ｌ…………………　集成一体式变压器　图１变频主电路示意　３．３功率单元机械旁路　为保证变频器功率单元故障时不影响风机的正　常运行，变频器内部设置功率单元机械旁路。当检　测到单元故障时，故障功率单元被旁路停用，同时　调整其他功率单元运行数量，保证系统稳定运行，　其功率单元及机械旁路如图２所示。　３．４工频／变频切换方式　为防止变频器故障造成引、送风机无法投运，　迫使发电机减负荷或被迫停运，该系统还采用“一　拖一”、工频／变频手动旁路切换方式。某高压　电机变频器一次接线如图３所示，其中：６５１７为　６ｋＶ断路器开关（原有设备）；ＱＳ１，ＱＳ２为变频　器输入、输出隔离刀闸；ＱＳ３为工频运行隔离刀闸；　Ｑｓ２和ＱＳ３之间机械互锁，不能同时合闸。　变频切工频步骤为：先断开６　ｋＶ高压开关，　第１９卷（２０１７年第４期）　电力安全技术　Ｊ　整流电路　ＩＧＢＴ　旁路接触器　一　一　＋－－　＿Ｊ　Ｊ　丰－ｊ　ｏ　，一　｝　电解电容　一。　０　ｏ＿Ｊ　…ｆ　－上一……一　＿一　一　］　接移相　次级　Ｌ　＿Ｌ　　＿Ｊ　ＪＪ　　ｌ＿　Ｊ　　功率移　［　和　／　图２功率单元与机械旁路示意　断开ＱＳ１和ＱＳ２隔离刀闸，然后合上ＱＳ３隔离刀闸，　表１　１—５号炉引、送风机变频改造节能数据　再合６　ｋＶ高压开关，电机转工频运行。　工频切变频步骤为：先断开６　ｋＶ高压开关，　拉开ＱＳ３隔离刀闸，然后合上ＱＳ１隔离刀闸，再　合上ＱＳ２隔离刀闸，最后合上６ｋＶ高压开关，电　机转变频运行。当电机由工频转变频运行时，考虑　电机的惯性，一般利用“飞车启动”，以保证变频　由表ｌ可见，合计节电［１０　Ｘ（８２９—５６０）＋１０×　器不至于因负载过重而造成启动失败。　（５５６－３７６）］×６　９５３＝３　１２１万ｋＷｈ，节能效果非常　６ｋＶ母线　明显。　５结束语　／　该公司采用ＳＨ－ＨＶＦ系列Ⅲ型高压变频器实　施风机变频改造，取得了显著的节电效果，提高了　设备工作效率，并且减少了设备维护、维修费用，　经济效益明显。实践证明，通过将风机改造为变频　控制方式来实现节能、降低厂用电率是可行的，也　为其他企业类似改造提供了借鉴。　机　参考文献：　图３变频器一次接线示意　１黄慧敏．通用变频器应用中的问题及对策［Ｊ】．矿山机械，　２００４，１９（１　１）：５６－５７．　４变频改造节能分析　２陈伯时．电力拖动自动控制系统［Ｍ】．北京：机械工业出　版社，２００９．　用变频器作为风机风量的调节器，通过电机变　频调速来实现对风量的调节，其主要特点是可以消　除或减少档板的节流损失。风机变频改造的节能效　收稿日期：２０１６—０５—０６；修回日期：２０１６—１卜０９。　果与风机的性能、运行工况、档板的开度等有关。　作者简介：　按照机组实际年运行６　９５３　ｈ计算，变频改造后的　梁增光（１９８６一），男，助理工程师，主要从事继电保护检修管　节能数据如表１所示。　理工作，ｅｍａｆｌ：ｌｚｇｌｚｇｌｚｇ０２３＠１６３．ＣＯｒｎ。　一　～