摘 要：通過對3#爐引風機變頻調速改造的介紹，詳細敘述了改造的目的、技術方案、改造過程和原理特性。具體分析了改造效果，特別是經濟效果，更進一步認識高壓變頻器在節(jié)能降耗方面的作用。

關鍵詞：高壓變頻器，DCS，變頻調速，改造，節(jié)能

Abstract：Through to the 3# stove d rawing fan frequency conversion velocity modulation transformation S introduction，narrated thetransformation goal，the technical program the transformation process and the principle characteristic in detail，The concretestudy transformation effect，specially the economic effect，has further know that the high—pressured frequency changer falls inthe energy conservation consumes the aspect the function。

Key words：High—pressured frequency changer DCS，frequency conversion velocity modulation，transformation， energy con—serv ation

山東豐源煤電股份有限公司通達熱電廠一期工程4＊75T／H循環(huán)流化床鍋爐+3＊15MW抽凝式汽輪發(fā)電機組，已于2003年1月投產發(fā)電。引風機的風量是通過調節(jié)液力偶合器的開度來控制的。液力偶合器調速屬低效調速方式，調速范圍有限，高速丟轉約5％～10％，低速轉差損耗大，最高可達額定功率的15％，無法軟啟動，偶合器故障時，無法切換運行，維護復雜、費用大，不能滿足提高裝置整體自動化水平的需要。因此，決定先對3號爐引風機進行調速控制改造，降低能耗，同時配合機組的DCS改造，改善風機的調節(jié)性能，穩(wěn)定鍋爐的燃燒，提高經濟效益。

變頻調速在節(jié)能降耗、調速精度、凋速范圍等方面具有同其它調速裝置無法比擬的優(yōu)越性， 以及可以方便實現同自動化控制系統（如DCS系統等）的通訊，使其在各領域得到廣泛的應用，因此，我廠通過招標方式確定采用利德華福電氣HARSVERT—A系列高壓變頻調速系統。

1 HARSVERT—A06／045型高壓變頻裝置原理

變頻裝置采用多電平串聯技術，由移相變壓器、功率單元和控制器組成。6kV系列有21個功率單元，每7個功率單元串聯構成一相。

每個功率單元結構以及電氣性能完全一致，可以互換，其電路結構見圖1，為基本的交一直一交單相逆變電路，整流側為二極管三相全橋，通過對IGBT逆變橋進行正弦PWM控制，可得到如圖2所示的波形。輸入側由移相變壓器給每個單元供電，移相變壓器的副邊繞組分為三組，構成42脈沖整流方式；這種多級移相疊加的整流方式可以大大改善網側的電流波形，使其負載下的網側功率因數接近1。

另外，由于變壓器副邊繞組的獨立性，使每個功率單元的主回路相對獨立，每個功率單元等效為一臺單相低壓變頻器。

輸出側由每個單元的U、V輸出端子相互串接成星型接法直接給高壓電機供電， 通過對每個單元的PWM 波形進行重組，可得到如圖3所示的階梯正弦PWM 波形。這種波形正弦 度好，dv／dt小，可減少對電纜 和電機的絕緣損壞，無須輸出濾波器就可以使輸出電纜長度很長，電機不需要降額使用，可直接用于舊設備的改造；同時，電機的諧波損耗大大減少，消除了由此引起的機械振動，減小了軸承和葉片的機械應力。

當某一個單元出現故障時，通過使圖1中的軟開關節(jié)點K導通，可將此單元旁路出系統而不影響其他單元的運行，變頻器可持續(xù)降額運行，可減少很多場合下停機造成的損失?？刂破骱诵挠筛咚賳纹瑱C來實現，精心設計的算法可以保證電機達到最優(yōu)的運行性能。控制器還包括一臺內置的PLC，用于柜體內開關信號的邏輯處理，以及與現場各種操作信號和狀態(tài)信號的協調。增強了系統的靈活性。

控制器結構上采用VME標準箱體結構，各控制單元板采用FPGA、CPLD等大規(guī)模集成電路和表面焊接技術，系統具有極高的可靠性。

另外，控制器與功率單元之間采用光纖通訊技術，低壓部分和高壓部分完全可靠隔離，系統具有極高的安全性，同時具有很好的抗電磁干擾性能。

2 改造方案

2.1 電氣改造方案

3樣爐引風機液偶調速改為變頻調速運行，變頻故障后自動切換到工頻，運行液偶調速控制方案。安裝三臺高壓真空接觸器KM1、KM2、KM3。利用KM1、KM2控制引風機帶變頻器起停，由變頻器調速；利用KM3控制引風機工頻起停由液力偶合器調速。要求KM1、KM2和KM3不能同時閉合，在機械上實現互鎖。變頻運行時，KM1和KM2閉合，KM3斷開；工頻運行時，KM3閉合，KM1和KM2斷開。（如圖4）

2.2 DCS改造方案

我公司采用的是北京和利時系統工程公司的MACSⅡ系統，根據3樣爐引風改造總體方案，現將DCS方案修改如下：

1）保持原6kV斷路器順控不變，增加KM1、KM2順控（同時控制KM1、KM2），增加KM3順控、增加變頻器順控.

2）增加投工頻聯鎖按鈕，決定由工頻啟動液偶還是由變頻啟動變頻器。

3）未投工頻聯鎖按鈕條件下，利用6kV斷路器合閘命令和2個定寬脈沖定時器及6kV斷路器已合閘信號自動閉合KM1、KM2真空接觸器。

4）利用KM1、KM2真空接觸器自動合閘命令和已合閘信號及2個定寬脈沖定時器和滯后置位定時器自動啟動變頻器。

5）滿足KM1、KM2真空接觸器斷開，變頻器未啟動，6kV斷路器已合閘的開許可條件，在已投工頻聯鎖按鈕條件下，利用6kV斷路器合閘命令和定寬脈沖定時器及6kV斷路器已合閘信號自動閉合KM3真空接觸器，實現液偶運行。

6）變頻器運行時，如果變頻器發(fā)出重故障信號，則無論是否投入工頻聯鎖按鈕，KM3真空接觸器都自動閉合，實現液偶運行。

7）變頻器停止命令、變頻器不運行信號和定寬脈沖定時器，或有重故障信號或自啟動KM3時可使KM1、KM2自動分閘。

8）當變頻器不運行，KM1、KM2未合閘時，KM3也未及時合閘的情況下或產生KM3不運行信號定寬25s后則產生引風機跳閘信號，聯跳與引風機有關的聯鎖。

梯形圖如圖5

3 引風機改造后節(jié)能情況分析

對3號爐引風機2號爐引風機（未進行變頻改造）運行對比：以正常運行時帶68噸負荷為例，鍋爐一年運行300天，按現電價030元／kWh計算，一年可節(jié)約（260．345—82．0825）＊24＊300＊0．30=380547元。其改造投資為60萬元，約兩年時間即可收回投資。

4 結束語

從改造后的運行情況來看，北京利德華福電氣技術有限公司生產的高壓大功率變頻器性能良好，可靠性高，節(jié)能效果明顯，滿足連續(xù)生產對調速系統的要求，達到了節(jié)能和改善工藝的目的。我廠對其他幾臺風機的變頻器改造已納入計劃進程。

參考文獻

[1]SDGJ17—1988火力發(fā)電廠廠用電設計技術規(guī)定[S]

[2]北京利德華福電氣技術有限公司高壓變頻調速系統HARSVERT—A系列技術手冊[K]

[3]北京和利時系統工程公司．MACSll系統技術手冊[K]

[4]韓安榮通用變頻器及其應用[M]2版北京：機械工業(yè)出版社，2003