焦作丹河发电有限公司#1发电机组容量为110MW,#1炉除尘器改造后,#1炉甲乙引风电机由475KW增容至1000KW,容量比原来电机增加了525KW,使厂用电率升高。而电机的变频调速运行,是降低厂用电率、节电增效的有效措施及有效手段。#1炉电机调速用挡板调节,风道压流损失严重,浪费大,通过变频调速,实现了电机转速连续无级调速,调速范围宽,调节精度高,效率高,实现了电机的软启动,减少了启动冲击及设备磨损。另外变频装置较安装方便,只需在原断路器与电机之间串联变频装置即可,无需对负载和电机做任何改动;正常运行后,可靠性高,基本上无维护量。通过对引风机进行变频改造而达到节能增效,无疑是必要的。
1、HARSVERT-A06/105型高压变频装置原理
变频装置采用多电平串联技术,6KV系统结构见图1,由移相变压器、功率单元和控制器组成。6KV系列有21个功率单元,每7个功率单元串联构成一相。
每个功率单元结构上完全一致,可以互换,其电路结构见图2,为基本的交-直-交单相逆变电路,整流侧为二极管三相全桥,通过对IGBT逆变桥进行正弦PWM控制,可得到如图3所示的波形
输入侧由移相变压器给每个单元供电,移相变压器的副边绕组分为三组,构成42脉冲整流方式;这种多级移相叠加的整流方式可以大大改善网侧的电流波形,使其负载下的网侧功率因数接近1。
另外,由于变压器副边绕组的独立性,使每个功率单元的主回路相对独立,类似常规低压变频器。
输出侧由每个单元的U、V输出端子相互串接而成星型接法给电机供电,通过对每个单元的PWM波形进行重组,可得到如图4所示的阶梯PWM波形。这种波形正弦度好,dv/dt小,可减少对电缆和电机的绝缘损坏,无须输出滤波器就可以使输出电缆长度很长,电机不需要降额使用,可直接用于旧设备的改造;同时,电机的谐波损耗大大减少,消除了由此引起的机械振动,减小了轴承和叶片的机械应力。
当某一个单元出现故障时,通过使图2中的软开关节点K导通,可将此单元旁路出系统而不影响其他单元的运行,变频器可持续降额运行;如此可减少很多场合下停机造成的损失。避免了由于一个大功率高压开关器件的故障而导致整机的故障产生,以致停机。保证了多电平变频器的可靠性。
2、变频改造方案简介
#1 炉引风机是两台双侧布置,目前其引风机的出力调节由人工调节挡板来实现。由于引风机设计时冗余功率较大,加上风量控制采用档风板引起的阻力损耗,造成厂用电率高,影响机组的经济运行。
电动机参数 引风机参数
型号:Y560-8 型号: Y4-73-11-27D
额定功率:1000kW 额定风量:425700m3/h
额定电压:6kV 额定风压: 5064Pa
额定电流:118.6A 介质温度: 90℃
额定频率:50HZ
额定转速:744r/min
根据1#炉目前的实际运行情况,考虑实际负荷情况,经对改造前引风机电机档板调节情况,可采用的变频器电流按100A左右来选择,这样比原电机额定电流118.6A减少了18.6A,也为设备的选取节省了一笔不小的开支。经过充分的市场调研,最后经招标选定北京利德华福技术有限公司生产的HARSVERT-A06/105型高压变频装置,额定电流105A。
为了充分保证系统的可靠性,为变频器同时加装工频旁路装置,变频器异常时,变频器停止运行,电机可以直接手动切换到工频下运行。工频旁路由3个高压隔离开关QS1、QS2和QS3组成(见图,其中QF为甲方原有高压开关)。要求QS2不能与QS3同时闭合,在机械上实现互锁。变频运行时,QS1和QS2闭合,QS3断开;工频运行时,QS3闭合,QS1和QS2断开。
为了实现变频器故障的保护,变频器对6KV开关QF进行联锁,一旦变频器故障,变频器跳开QF,要求甲方对QF的合分闸电路进行适当改造。工频旁路时,变频器应允许QF合闸,撤消对QF的跳闸信号,使电机能正常通过QF合闸工频启动。
变频调速系统配置上位机,上位机可安装在控制室,通过上位机可以对变频器进行启动、停机、调速等控制,并可在上位机上显示变频器的运行数据和当前状态。为了保障调速系统的可靠性,在操作台配置对变频器的控制按钮,也可以对变频器实施启动、停机、加速和减速控制。
3、变频装置调试数据对比
甲侧引风机变频调试记录表 | ||||||||
负荷MW | 引风机电流 (A) |
引风机挡板开度(%) | 甲侧转速(r/min) | 甲侧频率 (Hz) |
送风风压(KPa) | 炉膛负压 (Pa) | ||
甲侧 | 乙侧 | 甲侧 | 乙侧 | |||||
65 | 3.6/46.4 | 55 | 100 | 30 | 350 | 23.41 | 3.0 | -20 |
65 | 3.5/45.6 | 55 | 100 | 30 | 350 | 23.41 | 3.0 | -20 |
63 | 3.5/45.6 | 56 | 100 | 30 | 349.3 | 23.41 | 3.0 | -20 |
62 | 3.5/46.2 | 55 | 100 | 30 | 349.3 | 23.41 | 3.0 | -20 |
106 | 30.5/84.8 | 48 | 100 | 5 | 746 | 49.9 | 4.1 | -20 |
109 | 29.8/83.7 | 52 | 100 | 25 | 746 | 49.9 | 4.1 | -20 |
乙侧引风机变频调试记录表 | ||||||||
负荷MW | 引风机电流 (A) |
引风机挡板开度(%) | 甲侧转速(r/min) | 甲侧频率 (Hz) |
送风风压(KPa) | 炉膛负压 (Pa) | ||
甲侧 | 乙侧 | 甲侧 | 乙侧 | |||||
60 | 77 | 1.7/42.5 | 60 | 100 | 242 | 16.18 | 3.0 | -20 |
60 | 68 | 3.8/42.4 | 49 | 100 | 299 | 19.95 | 3.0 | -20 |
60 | 58 | 9.6/44.3 | 34 | 100 | 400 | 26.63 | 3.0 | -20 |
60 | 55 | 18.1/49.6 | 20 | 100 | 500 | 33.28 | 3.0 | -20 |
60 | 50 | 32.2/58 | 10 | 100 | 600 | 39.91 | 3.0 | -20 |
93 | 53 | 49.8/70.3 | 20 | 100 | 700 | 46.54 |
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