简述变频器在循环流化床锅炉风机上的应用案例

　　一、引言

　　我国电站锅炉风机虽已普遍采用了高效离心风机，但实际运行效率并不高。其主要原因之一是风机的调速性能差，其二是运行点偏离风机的效率点。因为在设计的过程中，很难准确地计算出管网的阻力。并考虑到长期运行过程中可能发生的各种问题，通常总是把系统的风量和风压作为选择风机型号的设计值。

　　离心风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，它是一种从动的流体机械。离心风机广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却；锅炉和工业炉窑的通风和引风；空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风；谷物的烘干和选送；风洞风源和气垫船的充气和推进等。离心风机的工作原理与透平压缩机基本相同，只是由于气体流速较低，压力变化不大，一般不需要考虑气体比容的变化，即把气体作为不可压缩流体处理。离心风机可制成右旋和左旋两种型式。从电动机一侧正视，叶轮顺时针旋转，称为右旋转风机，逆时针旋转，称为左旋，

　　电站锅炉风机的风量与风压速度以及机组的调峰运行导致风机的运行工况点与设计高效点相偏离，从而使风机的运行效率大幅度下降。一般情况下，采用风门调节的风机，在两者偏离10%时，效率下降8%左右；偏离20%时，效率下降20%左右；而偏离30%时，效率下降30%以上。

　　如果在风机上加装目前国内已经普遍采用的变频器，对风机电动机进行调速控制，从而实现对风量的调节以满足锅炉负荷的变化，这样就能将风门的能量损失节约下来。通过选型调研，决定采用北京开拓机电设备有限公司生产的KT-G11/P11系列大功率变频器对35T/h流化床锅炉的引风机、鼓风机和二次风机实行变频调速控制。

　　变频器的英文译名是VFD（Variable-frequency Drive），这可能是现代科技由中文反向译为英文的为数不多实例之一。变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源的频率和幅度的方式来控制交流电动机的电力传动元件。主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。 它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。

　　二、系统设计

　　由于35T/h循环流化床锅炉采用一台鼓风机（送风机或风机），280kW;一台二次风机110kW;一台引风机355kW。任何一台风机故障都会造成停炉停机事故，因此对调速系统可靠性的要求非常高。35T/h循环流化床锅炉如下图所示：

　　为了保证风机变频调速系统的可靠运行，每台变频器都配备有手动工频旁路装置。当变频器因故障而退出运行时，风机电动机可以通过手动切换到工频运行。变频器调速的原理是将交流变成直流。平滑滤波后再经过逆变回路，将直流变成交流，使电机获得无级调速所需的电压和频率，从而直接改变和控制电机的输出轴功率。 控制单元选用阿尔法风机泵专用型变频器，执行单元为风机A,风机B，控制参数为集气管压力。当集气管中实际压力产生变化时，通过压力变送器将测出的压力信号转换成4～20mA电 流信号，变频器再通过输出不同的电压和频率来控制风机的转速，从而改变风机的流量。风机变频调速系统结线采用标准的“一拖一”带工频旁路的设计方案，系统结线如下图所示：

　　三、应用情况

　　35T/h循环流化床锅炉风机变频调速系统投运后，通过实际生产期间对风机工频起动运行和变频起动运行的大量对比测试，锅炉风机采用变频调速运行后有明显的优势。

　　1）改善起动性能、减小电网冲击。引风机采用变频器静态起动，运行人员通过DCS系统缓慢提升转速至工作范围，转速、转矩平稳上升，减小了对电网的冲击。

　　2）减小了机械震动、噪声和磨损，提高了运行的可靠性，延长了机械寿命。变频调速时，引风机入口挡板全开，升降转速平稳，惯性力矩减小，各部分力矩为，风机转动部件磨损，环境噪音降到。

　　3）利用变频器对锅炉引风机进行压力、风量调节，调节过程中平滑灵活可靠，同时解决风门挡板线性差、调节延迟问题，特别在点炉初期和低负荷情况下，变频调节非常方便平稳、控制高、炉膛负压容易控制。

　　与挡板节流调节相比，变频调节明显改善了调节性能。

　　四、节能效益分析

　　在锅炉系统运行正常，热负荷基本相等的工况条件下，对锅炉风机采用不同调节方式的风量、风压、排烟量和耗电量进行测试，得出的测试数据统计：

　　五、投运过程中出现的问题及处理办法实测

　　1、由于电站锅炉离心式送、引风机是大惯量负载，投运中多次出现减速时直流过电压。这是因为未加制动单元和制动电阻。

　　2、投运当时正值盛夏，气温较高，送、引风机由于功率较大，容易出现热停机保护。后来在控制柜和控制室内增加散热风扇予以解决。

　　六、结语

　　实践证明，开拓大功率变频器用于电站锅炉送、引风机变频器调速节能改造，是十分成功的，并取得了良好的节能效果。其可靠性完满足电站锅炉风机连续长时间运行的需要。