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大功率变频器在循环流化床锅炉风机上的应用
双击自动滚屏 发布者:heart 发布时间:2009-1-6 阅读:1833

一、引言

我国电站锅炉风机虽已普遍采用了高效离心风机,但实际运行效率并不高。其主要原因之一是风机的调速性能差,其二是运行点偏离风机的最高效率点。因为在设计的过程中,很难准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问题,通常总是把系统的最大风量和风压作为选择风机型号的设计值。而风机的型号和系列是有限的,往往选不到合适的型号时,就往大型号上靠,因此,电站锅炉送、引风机的风量和风压裕度达20~30%是比较常见的。

电站锅炉风机的风量与风压裕度以及机组的调峰运行导致风机的运行工况点与设计高效点相偏离,从而使风机的运行效率大幅度下降。一般情况下,采用风门调节的风机,在两者偏离10%时,效率下降8%左右;偏离20%时,效率下降20%左右;而偏离30%时,效率下降30%以上。对于采用进口风门调节风量的风机,这是一个不可避免的损失。因此改进离心风机的调节方式是提高风机运行效率,降低风机耗电量的最有效途径。

如果在风机上加装目前国内已经普遍采用的变频器,对风机电动机进行调速控制,从而实现对风量的调节以满足锅炉负荷的变化,这样就能将风门的能量损失节约下来。通过选型调研,决定采用江苏市力普科技公司生产的WIN-9PF系列大功率变频器对35T/h流化床锅炉的引风机、鼓风机和二次风机实行变频调速控制,达到了预期的节能效果。

二、系统设计

由于35T/h循环流化床锅炉采用一台鼓风机(送风机或一次风机),280kW;一台二次风机110kW;一台引风机355kW。任何一台风机故障都会造成停炉停机事故,因此对调速系统可靠性的要求非常高。35T/h循环流化床锅炉如下图所示:

为了保证风机变频调速系统的可靠运行,每台变频器都配备有手动工频旁路装置。当变频器因故障而退出运行时,风机电动机可以通过手动切换到工频运行。由于循环流化床锅炉的特殊结构,当风机故障时,只要及时关闭进口风门,锅炉还能在短时间内继续燃烧,不会引起停炉故障。风机变频调速系统一次结线采用标准的“一拖一”带工频旁路的设计方案,一次系统结线如下图所示:

三、应用情况

35T/h循环流化床锅炉风机变频调速系统投运后,通过实际生产期间对风机工频起动运行和变频起动运行的大量对比测试,锅炉风机采用变频调速运行后有明显的优势。

1)改善起动性能、减小电网冲击。引风机采用变频器静态起动,运行人员通过DCS系统缓慢提升转速至工作范围,转速、转矩平稳上升,减小了对电网的冲击。

2)减小了机械震动、噪声和磨损,提高了运行的可靠性,延长了机械寿命。变频调速时,引风机入口挡板全开,升降转速平稳,惯性力矩减小,各部分力矩为最小,风机转动部件磨损最小,环境噪音降到最低。

3)利用变频器对锅炉引风机进行压力、风量调节,调节过程中平滑灵活可靠,同时解决风门挡板线性差、调节延迟问题,特别在点炉初期和低负荷情况下,变频调节非常方便平稳、控制精度高、炉膛负压容易控制。与挡板节流调节相比,变频调节明显改善了调节性能。

四、节能效益分析

在锅炉系统运行正常,热负荷基本相等的工况条件下,对锅炉风机采用不同调节方式的风量、风压、排烟量和耗电量进行测试,得出的测试数据统计,见下表:

 

项目名称

符号

单位

计算公式或数据来源

数 值

工频

变频

1

测试时间

T1

Min

实测

60

60

2

大气压力

PB

Pa

实测

101500

101500

3

环境温度

t

实测

28.1

23.4

4

电动机转速

R

r/min

实测

996

472

5

毕托管系数

K

 

标定值

1

1

6

测试断面烟温

ty

实测

108

101

7

测试断面静压

Pa

Pa

实测

48.7

33.5

8

断面均方根动压

Hd

Pa

 

13.14

13.14

9

标态下烟气重度

γ0

N/Nm3

查表

9.9457

10.1522

10

测试断面烟气重度

γ

N/Nm3

 

9.8016

10.1522

11

测试断面风速

υ

m/s

 

9.8016

8.0462

12

每小时引风量

qr

m3/h

V x F x 3600

216478

177709

13

平均电压

U

V

实测

394

212

14

平均电流

I

A

实测

74.85

15.10

15

功率因数

cosφ

实测

0.637

0.989

16

视在功率

s

kVA

实测

550.31

95.88

17

无功功率

q

kvar

实测

424.41

14.35

18

有功功率

ω

kW

实测

350.55

94.80

19

输入无功电量

ωq

kvar.h

实测

424.41

14.35

20

输入有功电量

ωp

kWh

实测

350.55

94.8

21

电源频率

f

Hz

实测

50.01

23.55

22

风门开度

Fm

%

实测

24.7

100

23

每万立方米引风量所耗电量

Pd

kW.h/Nm3

Wp / qf

16.1932

5.3346

变频调速后,引风机节电率为

工频运行时耗电量(kW.h/Nm3)— 变频运行时耗电量(kW.h/Nm3

工频运行时耗电量(kW.h/Nm3

 

=16.1932 - 5.3346/ 16.1932 x 100%= 67.06%

五、投运过程中出现的问题及处理办法实测

1、由于电站锅炉离心式送、引风机是大惯量负载,投运中多次出现减速时直流过电压。这是因为未加制动单元和制动电阻。只有将加、减速时间延长至300~350秒,并在电机停止和起动时加直流控制电压才能解决。

2、投运当时正值盛夏,气温较高,送、引风机由于功率较大,容易出现热停机保护。后来在控制柜和控制室内增加散热风扇予以解决。

六、结语

实践证明,力普大功率变频器用于电站锅炉送、引风机变频器调速节能改造,是十分成功的,并取得了良好的节能效果。其可靠性完全能满足电站锅炉风机连续长时间运行的需要。在风机、水泵类负载的节能改造中有着广阔的应用前景。

 
 
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