高压变频器在锅炉引风机上的应用

1 技改前的运行方式存在的问题

某厂8裕炉甲、乙引风机均是双速电机(高速和低速)。引风机由高速切到低速运行时电动机线圈接线方式发生变化，由“双Y”变为“单Y”，电动机磁极对数由4 对变为5 对，转速由高速745 r/min变为596 r/min，转子感应电流减小，定子电流也相应减小，电动机电流由144 A 变为79.2 A，电动机功率减小，电动机容量由1 250 kW变为630 kW。

在炉侧利用风机进口挡板，调节风机的风量以维持炉膛负压。因此，无论在高速还是在低速，都不可避免的存在截流损失，且在高、低速开关切换的过程中，会引起炉膛负压发生波动等问题。引风机高速开关由DL2、DL3组成，低速开关由DL1组成。接线方式如图1所示。

引风机启动时先合上高速开关DL2、DL3，待电机运转正常后，若需低速运行，可拉开高速开关，10 s后再合上低速开关DL1。低速切高速运行时，先拉开低速开关，然后合上高速开关。

由于一台电机的控制系统是由三台开关组成，切换过程较为复杂，在切换的过程中经常遇到开关合不上，拉不开的现象。高速电机是由DL2、DL3 两个开关组成，由于不同步开关合不上，致使切换失败，如果处理不及时，极易造成锅炉熄火，给机组的安全运行带来一定的隐患。

另外，按照运行规程的相关规定，当负荷在170 MW以下时，允许一台引风机高速运行，另一台引风机低速运行。负荷降到130 MW以下时，要求两台引风机都低速运行。因机组负荷变动大，高、低速切换频繁，电动机受到的冲击电流较大，易出现电机口线松动现象，存在电机缺相运行的隐患，也同样威胁设备的安全运行。

2 技改方案

该厂利用大修间隙，对8裕炉两台引风机调节控制系统进行了技术改造，选东方日立(成都)电控设备有限公司生产的高压变频(变频器型号JPA-400/6)作为调节装置。在改造时，考虑到降低成本，电动机仍使用原来电机，将原电动机低速引出线处短接，使用原“双Y”接线高速电机，拆除原DL1和DL3接线。接线方式如图2 所示。

3 变频改造后的技术性能

1)设置了手动工频旁路功能为了使引风机在变频器故障时也能够运行，即当变频器故障时，将引风机转到工频状态继续运行。原理如图3所示。

工频旁路由2 个高压隔离开关QS1、QS2 组成，QS2为单刀双极隔离开关，隔离开关具有电气和机械双重互锁功能，禁止强行分合隔离开关。变频运行合上QS1，QS2切向变频位置，工频运行断开QS1，QS2切向工频位置。

2)变频故障代码对照查询功能如果变频器出现轻微异常，可到本地控制柜，根据变频器显示屏提供的故障代码，来判断、排除故障。如果系统出现重故障，需要立即解除变频控制，变频器立即输出“高压开关紧急分断”信号，跳开变频器输入高压开关，同时停止输出，电机停运。切换旁通柜隔离刀闸的位置，检查系统正常后，可转入工频运行。正常运行中只要对变频器通风滤网定期清扫，一般不会出现故障。

3)动态功率因数补偿功能无功功率的增大，不但增加线损和设备的发热，更主要是功率因数的降低导致电网有功功率的降低。使用变频调速节能控制装置后，功率因数cos渍抑1，从而减少无功损耗，增大电网的有功功率。

4)具有软启动功能改造后，启动频率低，转速低，电流小且平稳，不仅实现了“软启动”，还能节约电能。

4 综合分析

1)提高了控制精度未改造前，当风机进行高、低速切换时，炉膛负压波动一般在依200 Pa。使用变频调节后，变频通过直接控制风机转速来控制风量，电机调整的最小幅度为吟f=依1.5 Hz，炉膛负压变化仅为50耀80 Pa，远比挡板调节精度高，调整方便且运行稳定。使锅炉的燃烧调整更加稳定，减少了挡板调节时使炉膛负压变化大，燃烧不稳定的现象。

2)改善了启动性能由于变频启动时转速很低，可以实现“软启动”，避免工频启动时的大电流转矩对电机、电缆、开关及机械设备的冲击。

3)提高了设备的安全性变频调节无须进行频繁的高、低速切换，取消了调节挡板，使风压波动减小，减小了风道振动，改善了锅炉运行的稳定性，减轻了轴承的磨损，且还可以进行变频、工频切换，这些无疑提高了运行设备的安全系数。特别在这次大修后，由于甲引风机叶轮不平衡，周波达45 Hz 以上时振动大。为了减小甲引风机的振动，尽量增大乙引风机周波，使甲引风机周波运行在45 Hz 以下减少机组的振动。最终利用机组的调停机会，消除了甲引风机的振动。如果是以前未改造的设备，则要申请低谷消缺。

4)延长了设备使用寿命改造后引风机的电机运行时频率一般为20耀47 Hz，转速降低，电机的转矩远小于改造前，这样，不仅延长电机等设备的使用寿命，而且有利于机组的长期安全运行。

5)节能效果明显使用变频调速后，不仅取消了挡板调节，避免了截流损失，而且电机电流随风机负荷下降而减小，消除了低负荷时大马拉小车的现象，节能效果更加显著，节能一般在40%左右。同时也使得设备的维护工作量降低，维护费用降低，表1是改造前后引风机在不同负荷下电流变化值。

5 结语

随着厂网分开，竞价上网日趋激烈，采用高压变频器对电厂高耗能用电设备进行技术改造，虽然初期投资较大，但能够提高设备及机组的安全可靠性，降低厂用电、供电煤耗，减少机组故障带来的隐形损失，从而提高机组的经济性。