永煤集团热电厂引风机一拖二并列运行变频改造
北京动力源科技股份有限公司
摘要： 本文介绍了永煤集团热电厂锅炉引风机高压变频的改造情况，详细分析了高压变频器一拖二的技改方案和节能效果，为高压变频器在电厂或其它行业类似的变频改造项目中一台高压变压器同时拖动并列的两台电机的应用提供了一定的理论和实践经验。
Abstract：
Key words :
摘要：本文介紹了永煤集團(tuán)熱電廠(chǎng)鍋爐引風(fēng)機(jī)高壓變頻的改造情況，詳細(xì)分析了高壓變頻器一拖二的技改方案和節(jié)能效果，為高壓變頻器在電廠(chǎng)或其它行業(yè)類(lèi)似的變頻改造項(xiàng)目中一臺(tái)高壓變壓器同時(shí)拖動(dòng)并列的兩臺(tái)電機(jī)的應(yīng)用提供了一定的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
關(guān)鍵詞：高壓變頻器 一拖二 節(jié)能 保護(hù)
關(guān)鍵詞：高壓變頻器 一拖二 節(jié)能 保護(hù)
1.變頻改造工程基本情況
永煤集團(tuán)熱電廠(chǎng)位于商丘永城市，廠(chǎng)區(qū)占地面積330余畝，現(xiàn)有四個(gè)鍋爐。裝機(jī)容量4*25MW，擔(dān)負(fù)著發(fā)電和向永城市供熱的雙重任務(wù)。其中3#鍋爐兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)功率均為400kW，2#鍋爐兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)功率均為355kW。電壓等級(jí)為6kV,均為雙機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，采用入口擋板方式進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)，擋板在40％－75％之間變化。
由于擋板節(jié)流損失大，運(yùn)行效率低，而且在負(fù)荷經(jīng)常變化時(shí)調(diào)節(jié)不及時(shí)等多方面原因?qū)е吕速M(fèi)了大量電能。為了提高廠(chǎng)用電率降低煤耗，永煤熱電廠(chǎng)于2006年開(kāi)始進(jìn)行變頻改造。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外變頻廠(chǎng)家的比較，最終選用技術(shù)成熟先進(jìn)、性能穩(wěn)定、售后服務(wù)完善的北京動(dòng)力源公司HINV系列高壓變頻調(diào)速裝置，在2006年對(duì)4#爐送風(fēng)機(jī)（1400kW）進(jìn)行了變頻改造后，節(jié)能效果顯著并且運(yùn)行可靠性高。于2007年先后通過(guò)立項(xiàng)和考察，進(jìn)行了多次研討決定對(duì)2#、3#爐引風(fēng)機(jī)進(jìn)行了變頻一拖二并列同時(shí)運(yùn)行的立項(xiàng)改造。
2、變頻改造方案分析
系統(tǒng)當(dāng)前采用的是風(fēng)機(jī)擋板調(diào)節(jié),不論工況如何變化,電機(jī)均要運(yùn)行在較高額定轉(zhuǎn)速,通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)擋板滿(mǎn)足實(shí)際工況需要的風(fēng)量，這樣雖然滿(mǎn)足了實(shí)際工況的風(fēng)量需要，但是擋板調(diào)節(jié)時(shí)在節(jié)流裝置上產(chǎn)生了很大的節(jié)流損失，浪費(fèi)了大量的能量，同時(shí)設(shè)備的啟、停對(duì)電網(wǎng)和設(shè)備的沖擊，還會(huì)影響設(shè)備的使用壽命。
根據(jù)泵與風(fēng)機(jī)學(xué)的知識(shí)，在風(fēng)機(jī)、水泵類(lèi)負(fù)載變流量、變壓力的運(yùn)行狀況中，流量、揚(yáng)程和消耗的能量之間有下面的關(guān)系：
風(fēng)機(jī)/水泵的流量和電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比；
風(fēng)機(jī)/水泵的全壓/揚(yáng)程和電機(jī)轉(zhuǎn)速的平方成正比；
風(fēng)機(jī)/水泵消耗的軸功率跟電機(jī)轉(zhuǎn)速的立方成正比；
風(fēng)機(jī)/水泵的流量和電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比； 風(fēng)機(jī)/水泵的全壓/揚(yáng)程和電機(jī)轉(zhuǎn)速的平方成正比； 風(fēng)機(jī)/水泵消耗的軸功率跟電機(jī)轉(zhuǎn)速的立方成正比；
由電機(jī)學(xué)的原理：電機(jī)轉(zhuǎn)速公式為n＝60f/p（1—s），式中n、f、s、p分別表示電機(jī)轉(zhuǎn)速、輸入頻率、電機(jī)轉(zhuǎn)差率、電機(jī)磁極對(duì)數(shù)。當(dāng)系統(tǒng)采用變頻調(diào)節(jié)時(shí)，直接通過(guò)改變頻率來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)滿(mǎn)足不同工況的需求。此時(shí)電機(jī)消耗的能量將會(huì)以與電機(jī)轉(zhuǎn)速立方的關(guān)系下降，因此變頻調(diào)速的節(jié)電效果非常顯著。
電廠(chǎng)2#、3#爐實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，每個(gè)鍋爐均配備一臺(tái)送風(fēng)機(jī)和兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)。三臺(tái)風(fēng)機(jī)同時(shí)運(yùn)行：送風(fēng)機(jī)給爐膛鼓風(fēng)保證燃燒完全，引風(fēng)機(jī)使得爐膛形成負(fù)壓吸走廢氣煤灰。熱電廠(chǎng)相關(guān)部門(mén)根據(jù)以上變頻節(jié)能的種種優(yōu)勢(shì)，決定對(duì)2#、3#爐所對(duì)應(yīng)的四臺(tái)引風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造，但考慮單臺(tái)引風(fēng)機(jī)功率較小，每臺(tái)引風(fēng)機(jī)配置一臺(tái)變頻裝置成本過(guò)高，改造費(fèi)用大大增加，最終經(jīng)過(guò)研討選用了動(dòng)力源HINV系列一拖二變頻調(diào)速裝置，變頻系統(tǒng)與負(fù)載的一次電氣主接線(xiàn)原理圖如下：
一拖二手動(dòng)旁路方案
注：TF為用戶(hù)圖中等效高壓變頻系統(tǒng)。
變頻系統(tǒng)旁路方案說(shuō)明：
變頻運(yùn)行時(shí)：斷開(kāi)QS1，閉合QS2和QS3；
旁路運(yùn)行時(shí)：斷開(kāi)QS2和QS3，閉合QS1；
6kV電源經(jīng)用戶(hù)輸入真空開(kāi)關(guān)QF1，通過(guò)變頻裝置進(jìn)線(xiàn)刀閘QS2到高壓變頻調(diào)速裝置，變頻裝置輸出經(jīng)出線(xiàn)刀閘QS3送至電動(dòng)機(jī)；6kV電源還可以經(jīng)旁路刀閘QS1直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī)（考慮到變頻器故障情況發(fā)生，將原高壓開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行了改造，重新選型了斷路器。由增加的過(guò)流保護(hù)、微機(jī)保護(hù)裝置對(duì)電機(jī)進(jìn)行有效的動(dòng)作保護(hù)，可在變頻器故障時(shí)直啟兩引風(fēng)機(jī)。具體增設(shè)的保護(hù)如下所述）。變頻裝置的輸出刀閘QS3和旁路刀閘QS1互相閉鎖，即QS2和QS1不能同時(shí)閉合。
旁路作用：
當(dāng)變頻裝置工程檢修時(shí)，可手動(dòng)操作刀閘，形成明顯斷電點(diǎn)，能夠保證人身安全；
當(dāng)變頻裝置出現(xiàn)故障時(shí)，也可手動(dòng)操作刀閘，將變頻裝置隔離，使負(fù)載在工頻電源下正常運(yùn)行，保證生產(chǎn)的安全、持續(xù)的運(yùn)行。
電廠(chǎng)每個(gè)鍋爐引風(fēng)機(jī)型號(hào)、極對(duì)數(shù)均相同，且所帶負(fù)荷相差不大，這就給變頻器一同時(shí)拖動(dòng)兩臺(tái)電機(jī)提供了有利條件，但要注意選變頻器的選型。動(dòng)力源公司按照兩電機(jī)額定功率之和進(jìn)行選配，并留有裕量，變頻裝置內(nèi)的移相變壓器容量選配為900kVA（2#爐引風(fēng)機(jī)）和1000kVA（3#爐引風(fēng)機(jī)）。而且在兩臺(tái)電機(jī)前增設(shè)了相應(yīng)完善的保護(hù)措施，具體如下。
由于負(fù)荷的經(jīng)常變化，引風(fēng)機(jī)不可能處于一個(gè)開(kāi)啟一個(gè)關(guān)停的狀態(tài)，因此旁路柜的設(shè)計(jì)將輸出分為兩個(gè)端口分別接至兩電機(jī)電源進(jìn)線(xiàn)側(cè)。為防止其中一臺(tái)電機(jī)故障造成變頻器的損壞或過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，分別為每個(gè)鍋爐引風(fēng)機(jī)電機(jī)增加單獨(dú)硬件的過(guò)流、過(guò)負(fù)荷保護(hù)，具體實(shí)施方案及創(chuàng)新點(diǎn)如下：
3#爐7#、8#引風(fēng)機(jī)綜保原理接線(xiàn)圖（部分）
2#爐3#、4#引風(fēng)機(jī)過(guò)流保護(hù)原理圖（部分）
過(guò)流保護(hù)柜保護(hù)原理為：
保護(hù)柜安裝在高壓變頻器旁路柜旁，保護(hù)柜裝設(shè)四個(gè)電流互感器，四個(gè)過(guò)流繼電器、一個(gè)中間繼電器公用、兩個(gè)信號(hào)繼電器。保護(hù)方式是AC兩相加裝電流互感器，電流互感器型號(hào)是LAJ-6變比是50/5，過(guò)流繼電器型號(hào)是LL-12/5，出口中間繼電器型號(hào)是DZB-214，還配有信號(hào)繼電器DX-31B。
保護(hù)原理如下：如7#引風(fēng)機(jī)AB兩相短路，短路電流反映到A相電流互感器，A相過(guò)流繼電器保護(hù)動(dòng)作，通過(guò)中間繼電器出口到高壓Ⅳ段7#8#引風(fēng)機(jī)柜133號(hào)線(xiàn)跳閘，與此同時(shí)通過(guò)信號(hào)繼電器發(fā)信號(hào)。若AC兩相短路則AC兩相過(guò)流繼電器同時(shí)動(dòng)作。8#引風(fēng)機(jī)保護(hù)動(dòng)作結(jié)果同樣跳7#8#引風(fēng)機(jī)柜斷路器保護(hù)。
實(shí)施效果：
1、增設(shè)了一級(jí)保護(hù)，大大提高了變頻器保護(hù)和開(kāi)關(guān)柜微機(jī)保護(hù)動(dòng)作的可靠性。
2、在電機(jī)故障時(shí)實(shí)現(xiàn)速斷與過(guò)流保護(hù)動(dòng)作功能。
在熱電廠(chǎng)和動(dòng)力源技術(shù)人員的積極配合下，項(xiàng)目改造順利實(shí)施，在規(guī)劃時(shí)間內(nèi)完成了設(shè)備的安裝、調(diào)試、投運(yùn)工作；通過(guò)投運(yùn)前后比較，達(dá)到逾期節(jié)能改造效果的同時(shí)，引風(fēng)機(jī)電機(jī)多級(jí)保護(hù)功能也有了可靠保證。
變頻器及保護(hù)柜現(xiàn)場(chǎng)圖示
3、變頻改造節(jié)能分
項(xiàng)目改造完成后，分別將改造前后五天時(shí)間內(nèi)連續(xù)不停機(jī)測(cè)算。具體測(cè)算條件如下：
測(cè)量條件：在測(cè)試時(shí)間內(nèi)的日發(fā)電量保證在同期連續(xù)生產(chǎn)時(shí)的最大發(fā)電量，工頻、變頻兩者測(cè)量時(shí)間內(nèi)的生產(chǎn)工況盡量保持一致。
測(cè)量時(shí)間：在保證測(cè)量條件的基礎(chǔ)下，工頻/變頻各連續(xù)測(cè)量5*24小時(shí)。
此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng)，未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。