高压变频调速技术在1025t/h锅炉一次风机上的应用

电力18讯：    变频调速装置可以优化电动机的运行状态，大大提高其运行效率，达到节能目的。过去受价格、可靠性以及容量等因素的限制，在我国风机市场上一直未能得到更广泛的应用。近年来，随着电力、电子器件的控制技术的迅速发展，变频器的价格不断下降，可靠性不断增强，且模块化的设计使变频器的容量几乎不受限制，高压大容量变频器已逐步广泛应用。
   江苏徐塘发电有限责任公司4、5号机组分别于2002年3月和7月通过了168h试运行。正式转入商业化运行，由于电网调峰的需要，两台一次风机经常处于较低的效率工况下运行，使制粉系统耗电率增大。为了解决上述问题，经反复调研论证，决定对一次风机进行变频改造，以实现一次风机转速随机组负荷变化而自动调整，提高效率，节约厂用电的目标。
一、风机变频调速的节能原理
   (1)异步感应电动机的转速n与电源频率f、转差率s、电机极对数p3个参数关系：n=60f(1-s)/p
   改变其中任何一个参数都可以实现转速的改变。变频器是通过改变电源频率f的方式来改变电动机的转速的。由于转速与频率之间是线性关系，其转速的全程调节性能均较好，调节较为平滑。
   (2)一般风机负载转矩与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。因此，用变频器调节风机的转速，可以获得显著的节能效果。由图1可以看出传统风机的挡板调节方式与变频调节方式的比较，从比较中可以分析出风机变频调节的节能原理[1]。
    图中曲线n1 为风机开始调速前的风压―风量(H-Q)特性曲线，曲线R1 为管网风阻特性(挡板开度全开)。假设风机设计工作在A点效率最高，输出风量Q1 为100%，对应的轴功率P1 与风量Q1 和风压H1 的乘积面积AH1 OQ1 成正比。如果生产工艺要求风量从Q1 减小到Q2 时，若采用挡板调节，相当于增加管网阻力，使管网阻力特性变化到R2，系统工况点也由A点变到B点，从图中可以看出，风量虽然减小了，风压反而增加了，代表轴功率的面积BH2OQ2比调节前减少不多。若采用变频调速运行，随着转速的下降，风压-风量特性变为曲线n2，系统工况也由A点变到C点，代表轴功率的面积CH3OQ2比采用挡板调节时显著减少，两者之差即是节省的轴功率。
                                            
二、一次风机变频改造方案
2.1 一次风机及所配电机型号参数
    一次风机及所配电机型号见表1。
                                     
2.2 改造方案
    利用5号炉小修机会对两台一次风机电机进行了变频改造，本着“最小改动量，最大安全可靠性，最优经济效益”的原则，经技术经济比较，确定了如下改造方案。其电气主接线如图2(以52号一次风机为例)。
                              
     由图2可以看出，一次风机高压变频改造增加了三只互锁刀闸，作为工频和变频的切换之用，单独布置在变频小室开关柜内。
三、一次风机变频改造的效益分析
3.1 节约厂用电效果显著
    表2是改造前后的运行数据，可以发现电流较改造前减小了许多。
                      
    表3，表4分别为2003年5号炉一次风机改造前、改造后的电能统计数据(6月底变频器投运)。
                             
                              
    由表3，表4可得出，改造后平均节约用电率0.227%，2台炉按年发电量33亿kW.h计算，一次风机节约用电量749.1万kW.h，按每kW.h电0.35元计算，可节约费用262.2万元。
3.2 减少电机启动时的电流冲击
    电机直接启