高压变频器在锅炉引风机改造中的应用

吕冬

摘 要：为了达到降低电费和维护费用、增强企业竞争力的目的，利用高压变频器对锅炉引风机进行了改造。通过分析引风机高压变频器的工作原理和性能特点，对比改造前、后的运行成本，证实了改造的必要性和经济性，对类似的改造项目具有一定的借鉴意义。

关键词：高压变频器；引风机；锅炉；工作原理

中图分类号：TM921.51 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.04.092

在某火力发电厂的工业生产中，22#锅炉引风机的投产时间已达25年，设备老旧，电动机和风机的容量较大，是厂用电设备中耗电量较大的设备。采用工频运行方式时，风量的调节是通过改变引风机入口挡板的开度来实现的，以满足现场实际风量的需要。而在挡板调节过程中，有相当一部分能量会损失掉，且调节速度慢。在夏季和冬季，22#锅炉负荷差异较大，这不仅加剧了设备的老化，还增加了维护费用。如果采用高压变频技术对锅炉系统进行改造，将引风机入口挡板改为全开，风量的调节通过改变电动机的转速来实现，就可以降低生产和维护成本，提高经济效益，从而有利于企业竞争力的提升。可见，对锅炉引风机进行改造很有必要。

1 锅炉引风机的改造方案

针对22#锅炉引风机原有运行方式的不足，利用高压变频技术对引风机进行改造，以期达到节能减排的目的。

1.1 变频器的选择

本次需要改造的2台锅炉引风机（1#引风机和2#引风机）电动机的具体参数为电机型号YKK5001-6，额定容量560 kW，额定电压6 000 V，额定电流68 A，额定转速960 r/min，功率因数0.85.根据引风机电动机的类型和负载特性等参数，选择了北京合康亿盛科技有限公司生产的型号为HIVERT-Y06/077的电动机，其相关参数为额定容量800 kVA，额定输入电压6 kV（-20%～15%），额定输出电压6 kV，额定输出电流77 A，且采用空间矢量PWM调制技术，变频效率高于98%.

1.2 引风机变频器的性能

引风机变频器具有以下性能：①采用单元串联脉宽调制叠波技术，输出波形几近完美的正弦波，技术成熟、可靠，变频器外部接线简单，只需连接变频器一次侧电源输入、输出接线和二次侧控制电源、控制信号接线；②功率因数高，无需功率因数补偿装置，可有效减少无功输入，降低输入容量；③功率单元采用模块化设计，方便从机架上抽出、移动和变换，且同型号单元可以互换，维护方便；④变频装置输出波形不会引起电机的谐振，转矩脉动小于0.1%，变频器可设置3个共振频率段并自动跳过共振点；⑤输出电压具备AVR（自动电压调整）稳压功能，防止过高电压对电机绝缘造成损坏，从而降低电机损耗；⑥具有飞车启动功能，实现电机在旋转中再启动，满足工业生产的连续性需求；⑦具有远程/本地控制切换功能，能实现对变频器的远距离操作；⑧变频装置设过电压保护、过电流保护、欠电压保护、缺相保护、短路保护、超频保护、单相接地保护、失速保护、变频器过载保护、电机过载保护、变压器过温保护、半导体器件过热保护、瞬时停电保护等，并能联跳输入侧电源开关。

1.3 主回路的控制与工作原理

引风机高压变频系统的一次接线如图1所示。该系统由工频

旁路和变频回路组成，采用“一拖一手动旁路”的运行控制方案，从而使系统的稳定性、可靠性得到提升。正常运行时，利用高压变频器来控制电动机的运行状态；变频器故障时，可以手动选择工频旁路，将电机切换到工频状态下，从而保障工业生产的连续性。该系统的工作原理为：在变频方式下，6 kV电源通过开关QF和刀闸QS1输入高压变频器，经高压变频器调节后通过QS22输出控制电动机；在工频旁路方式下，6 kV电源通过开关QF和刀闸QS21直接控制电动机。QS1、QS21互为联锁，QS21和QS22为单刀双掷开关，可以有效保证系统只在一种方式下运行，防止误操作。通常情况下，该系统在变频方式下运行，只有在变频器出现故障或维修时，才在工频方式下运行。

1.4 变频器的操作方式和注意事项

变频器的操作方式有以下2种：①远程DCS操作。将变频调速系统接入22#锅炉DCS系统，通过组态画面设定频率参数，实现对电动机转速自动控制信号的调节，从而实现对电动机转速的调节，满足系统运行工艺的需求。②本地操作。利用控制柜上的触摸屏控制电动机的启动、停止、复位和参数设置，实现对变频器的有效操作。

在使用变频器的过程中，需要注意以下3点：①变频器有工作和备用两路控制电源，这两路电源同时供电。在需要停控电源时，要将内部不间断电源和移相变压器二次侧提供的380 V电源同时停用。②高压变频器属于高压设备，在其停运后，要将储能元件充分放电，同时做好接地保护措施。③在测量6 kV电缆绝缘时，应将变频器移除，否则，变频器的功率单元器件会因过电压而烧毁。

2 改造后的经济效益对比

评定经济运行指标是改造中的一个重点。为了测试引风机变频改造后的经济性，22#锅炉1#引风机采用变频方式运行，2#引风机采用工频方式运行。经过测试，在满足锅炉正常运行的情况下，一台电动机工频运行消耗的功率为512 kW·h，变频运行消耗的功率为280.58 kW·h，节能效率为45.2%.按一年运行8 500 h、电费0.52元/kW·h计算，2台引风机一年可以节约电量3 934 140 kW·h，年节约电费216.576万元。改造后，引风机的运行费用明显降低。

3 结论

随着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展，高压大功率变频调速装置日趋成熟，高压变频技术也被广泛应用于工业生产中。在锅炉引风机改造中，采用高压变频技术既满足了生产工艺要求，又提高了锅炉系统的稳定性和信息化程度，节约了大量电能，经济效益和社会效益较好。

参考文献

[1]王庆刚，张利彬.HARSVERT-A高压变频器在石灰回转窑中的应用[J].电子技术与软件工程，2014（15）.

[2]姚永恒.高压变频器在矿井通风机节能中的应用[J].电气技术，2014（20）.

〔编辑：刘晓芳〕