摘要：本文主要介紹了深圳市英威騰電氣股份有限公司研發的高壓物聯網整體解決方案在鍋爐引風機、一次風機上的實際應用情況，通過兩套鍋爐風機工變頻運行工況的對比
，可明確體現變頻改造後取得的較高的經濟效益。

關鍵詞：高壓變頻器  物聯網  引風機  一次風機  施工改造  節能

1.項目背景

河南某熱電公司為企業自備電廠

，擔負著向廠區生產裝置供電的任務。目前，熱電公司裝有2台25MW燃煤發電機組，由兩套鍋爐提供蒸汽給汽輪機發電，每套鍋爐配有引風機、一次風機
、二(er)次(ci)風(feng)機(ji)各(ge)一(yi)台(tai)。風(feng)機(ji)使(shi)用(yong)工(gong)頻(pin)驅(qu)動(dong)，通(tong)過(guo)入(ru)口(kou)風(feng)門(men)擋(dang)板(ban)調(tiao)節(jie)風(feng)量(liang)。由(you)於(yu)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)留(liu)有(you)餘(yu)量(liang)，實(shi)際(ji)運(yun)行(xing)所(suo)需(xu)風(feng)量(liang)低(di)於(yu)工(gong)頻(pin)定(ding)速(su)風(feng)量(liang)，風(feng)門(men)開(kai)度(du)在(zai)40%~60%之間
，造成了能源的極大浪費。為了響應集團節能減排、提高效率的要求
，公司決定對引風機和一次風機進行變頻改造。

另外，客戶還有物聯網需求，希望能通過手機APP或電腦網頁對變頻係統的運行狀態和數據進行實時監控。

2.應用環境分析

2.1引風機、一次風機運行工藝

引(yin)風(feng)機(ji)運(yun)行(xing)的(de)目(mu)的(de)是(shi)將(jiang)鍋(guo)爐(lu)的(de)煙(yan)氣(qi)抽(chou)出(chu)
，維(wei)持(chi)爐(lu)膛(tang)負(fu)壓(ya)
，如(ru)果(guo)爐(lu)膛(tang)負(fu)壓(ya)太(tai)小(xiao)，爐(lu)膛(tang)容(rong)易(yi)向(xiang)外(wai)噴(pen)粉(fen)，既(ji)影(ying)響(xiang)環(huan)境(jing)衛(wei)生(sheng)，又(you)可(ke)能(neng)危(wei)及(ji)設(she)備(bei)和(he)操(cao)作(zuo)人(ren)員(yuan)的(de)安(an)全(quan)
，負(fu)壓(ya)太(tai)大(da)，爐(lu)膛(tang)漏(lou)風(feng)量(liang)增(zeng)大(da)，增(zeng)加(jia)了(le)引(yin)風(feng)機(ji)的(de)電(dian)耗(hao)和(he)煙(yan)氣(qi)帶(dai)來(lai)的(de)熱(re)量(liang)損(sun)失(shi)。因(yin)此(ci)控(kong)製(zhi)引(yin)風(feng)量(liang)大(da)小(xiao)，穩(wen)定(ding)爐(lu)膛(tang)負(fu)壓(ya)值(zhi)
，對(dui)保(bao)證(zheng)鍋(guo)爐(lu)安(an)全(quan)
，經(jing)濟(ji)運(yun)行(xing)有(you)十(shi)分(fen)重(zhong)要(yao)的(de)意(yi)義(yi)。爐(lu)膛(tang)負(fu)壓(ya)一(yi)般(ban)在(zai)-20~-40Pa；

一(yi)次(ci)風(feng)機(ji)是(shi)鍋(guo)爐(lu)燃(ran)料(liao)輸(shu)送(song)係(xi)統(tong)的(de)主(zhu)要(yao)動(dong)力(li)來(lai)源(yuan)。為(wei)保(bao)證(zheng)鍋(guo)爐(lu)有(you)良(liang)好(hao)的(de)工(gong)況(kuang)和(he)較(jiao)高(gao)的(de)熱(re)效(xiao)率(lv)，在(zai)運(yun)行(xing)中(zhong)需(xu)根(gen)據(ju)煤(mei)質(zhi)和(he)負(fu)荷(he)的(de)變(bian)化(hua)及(ji)時(shi)調(tiao)整(zheng)一(yi)次(ci)風(feng)量(liang)，同(tong)時(shi)根(gen)據(ju)燃(ran)料(liao)燃(ran)燒(shao)，底(di)料(liao)流(liu)化(hua)床(chuang)溫(wen)變(bian)化(hua)和(he)料(liao)層(ceng)差(cha)壓(ya)的(de)情(qing)況(kuang)合(he)理(li)配(pei)風(feng)。如(ru)果(guo)配(pei)風(feng)過(guo)低(di)
，就(jiu)不(bu)能(neng)使(shi)燃(ran)料(liao)充(chong)分(fen)燃(ran)燒(shao)
，時(shi)間(jian)稍(shao)長(chang)
，還(hai)會(hui)有(you)結(jie)焦(jiao)的(de)危(wei)險(xian)
，風(feng)量(liang)過(guo)大(da)，又(you)會(hui)使(shi)床(chuang)溫(wen)降(jiang)低(di)，同(tong)樣(yang)會(hui)使(shi)燃(ran)料(liao)無(wu)法(fa)充(chong)分(fen)燃(ran)燒(shao)，排(pai)煙(yan)熱(re)損(sun)失(shi)也(ye)相(xiang)應(ying)增(zeng)大(da)；

2.2客戶現場情況

客戶4台風機均使用風門擋板調節流量，啟動方式為直接啟動；

表1：引風機技術參數

電機額定參數		風機額定參數
電機額定電壓	10KV	風機額定流量	233000~319000m³/h
電機額定功率	1000KW	風機額定壓力	8KPa
電機額定電流	71.4A	風機額定轉速	960 r/min
電機額定轉速	1000r/min

表2：一次風機技術參數

電機額定參數		風機額定參數
電機額定電壓	10KV	風機額定流量	84372~126557m³/h
電機額定功率	1000KW	風機額定壓力	20KPa
電機額定電流	69.6A	風機額定轉速	1450 r/min
電機額定轉速	1490r/min

表3：1#鍋爐運行參數

引風機		一次風機
風門開度	55%（前側風門擋板）	風門開度	45%（前側風門擋板）
運行風壓	4250Pa	運行風壓	9.1KPa
運行電流	46A	運行電流	38A

表4：2#鍋爐運行參數

引風機		一次風機
風門開度	51%（前側風門擋板）	風門開度	45%（前側風門擋板）
運行風壓	3900Pa	運行風壓	9KPa
運行電流	42A	運行電流	38A

2.3客戶要求

客戶要求廠家進行項目總包，包括修建變頻器室、電氣施工
、DCS係統改造
、實現物聯網監控係統
、空水冷散熱係統搭建，最終實現風機係統的變頻改造。

3.改造方案

3.1土建具體方案

在原電氣室外修建一間長20米，寬5米，高4米的磚混結構房屋
，4台變頻器為一排擺放，房屋考慮頂層承重
，防水
、電纜溝、空水冷裝置及門窗預留等設計因素。

圖1 變頻器室

3.2電氣傳動及施工方案

根據現場設備的額定參數以及實際運行工況，再結合我司Goodrive5000變頻器在其他工程應用情況
，我司為此項目配置如下變頻器，其主要參數如下：

序號	負載設備	變頻器型號	額定容量	額定電壓	額定電流	數量	拖動方式
1	引風機	GD5000-A1250-10-L	1250kVA	10kV	72A	2	一拖一手動
2	一次風機	GD5000-A1250-10-L	1250kVA	10kV	72A	2	一拖一手動

我司提供的Goodrive5000係列高壓變頻器拖動控製方案，采用一拖一手動旁路切換方案，即增加工頻/變頻旁路切換櫃
，使係統既可切換到工頻運行
，也可切換到變頻運行，不會造成生產中斷。

圖2 控製方案

一拖一手動旁路櫃是由三個高壓隔離開關QS1
、QS2、QS3組成。手動旁路櫃嚴格按照“五防”聯鎖要求設計，變頻器輸出QS2和旁路高壓隔離開關QS3機械閉鎖，完全能夠保證變頻調速係統安全運行。

電氣施工包含動力電纜電纜溝內敷設（其中電機線可以利舊，降低成本）、控製電纜安裝橋架敷設、電纜頭製作及耐壓試驗，並嚴格按照以下標準組織安裝及驗收：

《電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗收規範》GB50168-92

《電氣裝置安裝工程盤
、櫃及二次回路接線施工及驗收規範》GB50171-92

3.3空水冷係統方案

變bian頻pin器qi室shi內nei采cai用yong彩cai鋼gang板ban吊diao頂ding，變bian頻pin器qi產chan生sheng熱re量liang由you櫃gui頂ding風feng機ji引yin至zhi彩cai鋼gang板ban上shang側ce，並bing被bei彩cai鋼gang板ban隔ge離li成cheng高gao低di溫wen兩liang個ge區qu域yu，空kong水shui冷leng裝zhuang置zhi散san熱re風feng機ji通tong過guo風feng道dao將jiang熱re氣qi引yin至zhi換huan熱re器qi內nei，並bing通tong過guo由you冷leng水shui經jing過guo的de熱re管guan進jin行xing換huan熱re，形xing成cheng冷leng風feng排pai入ru變bian頻pin器qi室shi內nei。

圖3 空水冷係統設計

3.4DCS係統改造

通過在原係統上增加模塊，變頻器與DCS之間采用硬接線的方式實現信號傳遞
，並在上位機監控畫麵上增加變頻器的操作及運行顯示
，空水冷風機運行監視等功能；

係統操作方式如下：

將手動旁路櫃打到變頻狀態
，變頻器上就地/遠程開關切到遠程
，監控畫麵上將會顯示變頻遠方
，並隱藏工頻操作，之後合高配開關，變頻器自檢完成後發送準備就緒信號至DCS，之後可以啟動變頻器，運行風機。

圖4 係統操作運行畫麵

3.5物聯網監控方案

3.5.1英威騰物聯網係統主要由四部分組成：

●設備感知層：主要為高壓變頻器，也可以是客戶PLC或DCS係統；

●通信傳輸層：GPRS通信模塊
；

●數據及平台層：INVT雲服務；

●應用層：英威騰高壓物聯網監控係統。

3.5.2係統框圖

圖5 係統框圖

3.5.3物聯網應用特點     

●Modbus查詢地址和采集周期可設置
，變化的數據上傳
，不變的不傳
，實現數據上傳省流量的機製；

●支持GPRS基站定位和GPS衛星定位
，實時精準獲取設備地理位置；

●具備實時監控功能，包括：在線狀態、設備狀態、輸出頻率、輸出電壓、運行時間
、用電量等
；

●具備故障管理和推送功能，包括：曆史故障、故障管理、故障統計
、故障訂閱等；

--曆史故障：所有故障記錄會被記錄在雲端，WEB和手機APP可查詢曆史故障記錄；

--故障管理：可對所有故障的描述和故障等級進行修改；

--故障統計：可根據設置的條件，如故障類型、故障發生時間等進行統計，支持設備故障率及各個故障發生比例圖標的打印/下載；

--故障訂閱：可對關注的故障進行訂閱
，所有的設備在發生被訂閱的故障時會將故障信息推送到終端

；

●係統管理：可對不同客戶進行權限分級管理；如：普通用戶、維保用戶、經銷商等；

●支持終端界麵及功能定製化需求；標準版電腦網頁監控係統界麵如下圖所示：

圖6 設備狀態和監控數據界麵

圖7 電量、電流和頻率數據統計界麵

圖8 手機APP監控界麵

3.5.4項目實際運行情況

●合同確定後，提供客戶網頁端地址及手機APP，為客戶開通賬戶及提供操作指南；

●設she備bei安an裝zhuang調tiao試shi中zhong
，服fu務wu人ren員yuan對dui客ke戶hu及ji終zhong端duan現xian場chang操cao作zuo人ren員yuan進jin行xing變bian頻pin器qi及ji物wu聯lian網wang相xiang關guan方fang麵mian的de培pei訓xun。設she備bei投tou運yun時shi
，客ke戶hu已yi完wan全quan具ju備bei物wu聯lian網wang功gong能neng使shi用yong能neng力li；

●設備投運後，客戶按照物聯網使用指導，不定期觀察變頻器運行狀態，查看變頻器運行數據；

●設備投運至今，定期進行回訪
，從客戶處反饋物聯網使用情況，對出現的問題及改進建議進行收集整理，後續持續優化。

4.係統改造後運行效果分析

截止目前
，2號鍋爐變頻係統已正常無故障運行281天，1號鍋爐在停機計劃前仍為工頻運行
，兩套鍋爐發電負荷相同
，運行數據如下：

1#鍋爐工頻運行：

設備	運行頻率	運行電流	功率
引風機	50Hz	43A	544kw
一次風機	50Hz	34A	470kw

2#鍋爐變頻運行：

設備	運行頻率	運行電流	功率
引風機	42Hz	29A	490kw
一次風機	34Hz	16A	275kw

  係統綜合節電率為：（544+470-490-275）/（544+470）=25%

圖9 變頻及空水冷設備運行

5.結束語

本文主要介紹了英威騰電氣股份有限公司在鞏義熱電承包高壓變頻器改造工程項目的實際情況
，依托於高性能、高可靠性的Goodrive5000變頻器
，結合公司團隊的精誠合作和努力，成功的完成了項目的施工以及係統的升級改造



，給客戶帶來了可觀的經濟效益。

參考文獻：

[1] 《Goodrive5000係列變頻器產品說明書》深圳市英威騰電氣股份有限公司

[2] 《風機水泵交流調速節電技術》機械工業出版社