鶴崗礦務局熱電廠 王中才
一.概況
鶴崗礦務局熱電廠位於中國的北方煤城――黑龍江鶴崗市，隸屬於礦務局係統，共四機六爐，包括兩台50MW發電機組和兩台25MW發電機組，四台75噸鍋爐和兩台220噸鍋爐。其中五號和六號爐為220噸鍋爐，目前正增建七號爐（220噸鍋爐）。
冬季除了正常向東北電網供電外，還要負責鶴崗大部分地區的供熱。長期以來我電廠220噸爐的送、引風機電機一直采用工頻運行的方式，依靠送、引風機的擋板來調整風量，維持鍋爐負壓，風機擋板的開度一般在40%左右，這樣大量的能量就浪費在風機的擋板上，造成該電廠的廠用電率高居不下。
夏季時，一般隻運行一台220噸鍋爐，就可以滿足負荷的要求。冬季為了供暖的需要，一般兩台220噸鍋爐都要運行。6號爐和5號爐鍋爐給水係統采用母管製，鍋爐給水泵的配置為1用1備(bei)。當(dang)兩(liang)爐(lu)同(tong)時(shi)運(yun)行(xing)時(shi)，一(yi)台(tai)工(gong)頻(pin)給(gei)水(shui)泵(beng)的(de)給(gei)水(shui)量(liang)及(ji)給(gei)水(shui)壓(ya)力(li)剛(gang)好(hao)滿(man)足(zu)。在(zai)一(yi)台(tai)鍋(guo)爐(lu)運(yun)行(xing)的(de)時(shi)候(hou)，啟(qi)用(yong)一(yi)台(tai)給(gei)水(shui)泵(beng)，但(dan)是(shi)給(gei)水(shui)泵(beng)的(de)出(chu)口(kou)壓(ya)力(li)為(wei)15MP，而現場實際需要的給水壓力僅為12.5MP，這(zhe)樣(yang)給(gei)水(shui)泵(beng)的(de)出(chu)口(kou)壓(ya)力(li)過(guo)高(gao)，需(xu)要(yao)調(tiao)整(zheng)。因(yin)為(wei)給(gei)水(shui)泵(beng)是(shi)由(you)定(ding)速(su)電(dian)機(ji)拖(tuo)動(dong)的(de)，因(yin)此(ci)隻(zhi)能(neng)通(tong)過(guo)爐(lu)側(ce)閥(fa)門(men)來(lai)控(kong)製(zhi)給(gei)水(shui)流(liu)量(liang)和(he)壓(ya)力(li)，不(bu)但(dan)經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)差(cha)，而(er)且(qie)由(you)於(yu)爐(lu)前(qian)給(gei)水(shui)壓(ya)力(li)過(guo)高(gao)，對(dui)給(gei)水(shui)管(guan)道(dao)的(de)安(an)全(quan)運(yun)行(xing)還(hai)造(zao)成(cheng)一(yi)定(ding)的(de)隱(yin)患(huan)。
為了徹底解決上述問題，我廠決定對6號爐的四台引送風機（兩台引風機，兩台送風機）及一台給水泵進行技術改造，通過對電機調速來實現上述風機和給水泵的變速運行，對風量、給水流量及壓力進行合理調節，以達到改善工藝和節能的目的。
二.調速方式的選擇
目前，大功率高壓異步電動機的主要調速方式有以下幾種：串級調速、液力偶合器調速及變頻調速等。
串級調速――優點是可以回收轉差功率，所以調速效率比較高，但存在的問題也很多：它不適合於鼠籠型異步電機，必須更換電機；不能實現軟起動，啟動過程非常複雜；啟動電流大；調速範圍有限；響應慢，不易實現閉環控製；功率因數和效率低，並隨轉速的調低急劇下降；很難實現同PLC、DCS等控製係統的配合，對提高裝置的整體自動化程度和實現優化控製無益；同時因控製裝置比較複雜、諧波汙染大對電網有較大幹擾；進一步限製了它的使用，屬落後技術。
液力偶合器調速――屬低效調速方式，調速範圍有限，高速丟轉約5%-10%，低速轉差損耗大,最高可達額定功率的15%,因效率與速度成正比，低速時效率極低，精度低、線性度差、響應慢，啟動電流大，裝置大，必須加裝在設備與電機之間，不適合改造；無法軟啟動，偶合器故障時，無法切換運行，維護複雜、費用大，不能滿足提高裝置整體自動化水平的需要。
高壓變頻器調速――由於應用了先進的電力電子技術、計算機控製技術、現代通信技術和高壓電氣、電機拖動等綜合性領域的學科技術，因此具有其它調速方式無法比擬的優點：
①變頻器采用液晶顯示數字界麵，調整觸摸式麵板，可隨時顯示電壓電流、頻率、電機轉速，可非常直觀地顯示電機在任何時間的實時狀態。
②精確的頻率分辨率和高的調速精度，完全可以滿足各種生產工藝工況的要求。
③高壓變頻器具有國際通用的外部接口，可以同可編程控製器（PLC）和工控機等各種儀表相連，並可與原設備控製回路相連接，構成部分閉環係統，如與原DCS係統實現數據交換和連鎖控製等。
④具有就地和異地操作功能，另可通過互聯網實現遠程監控功能。
⑤具有電力電子保護和工業電氣保護功能，保證變頻器和電機在正常運行和故障時的安全可靠。
⑥電機可實現軟啟動、軟製動；啟動電流小，小於電機的額定電流；電機啟動時間可連續可調，減少了對電網影響。
⑦減少配件的損耗，延長設備使用壽命，提高勞動生產效率。
綜合上述調速方式，我電廠選擇了當前最為先進的調速形式――高gao壓ya變bian頻pin調tiao速su，通tong過guo對dui眾zhong多duo高gao壓ya變bian頻pin器qi廠chang家jia綜zong合he考kao評ping，決jue定ding選xuan用yong北bei京jing利li德de華hua福fu電dian氣qi技ji術shu有you限xian公gong司si生sheng產chan的de單dan元yuan串chuan聯lian多duo電dian平ping結jie構gou的de高gao壓ya變bian頻pin器qi，該gai變bian頻pin器qi具ju有you如ru下xia優you點dian：
①在國內高壓變頻器廠家中業績最多，係統運行穩定；
②全中文界麵顯示，適合國內用戶；
③針對國內用戶量身定做，盡量考慮國內電網的綜合因素，在其可靠性，安全性方麵有其獨到的技術優勢；
④內置PLC，易於改變控製邏輯關係，適應多變的現場需要。
三.係統配置方案
根據實際情況，四台鍋爐風機變頻器及一台給水泵變頻器的現場主回路均采用手動一拖一的方案，如下圖：
此結構是手動旁路的典型方案,原理是由3個高壓隔離開關QS1、QS2和QS3組成（其中QF為原高壓開關櫃內的斷路器）。要求QS2和QS3不能同時閉合，在機械上實現互鎖。變頻運行時，QS1和QS2閉合，QS3斷開；工頻運行時，QS3閉合，QS1和QS2斷開。在檢修變頻器時，有明顯斷電點，能夠保證人身安全，同時也可手動使負載投入工頻電網運行等。
四.高壓變頻器改造實施情況
根據現場實際設備，選擇變頻器的型號如下：
上述五台高壓變頻器於2005年8月19日運抵現場，至10月1日，全部安裝調試完畢，並投入運行，累計工期為一個月。
yongyuguolufengjitiaosudebianpinqianzhuangyulingmichu，zaiguoluzhukongjianpeibeiyitaishangweiji，tongshiduisitaifengjibianpinqijinxingjiankong。lingwaiduiyuanyougaoyakaiguanguikongzhihuilujinxinggaizao，congbianpinqikongzhiguiquyiduichangkaijiedianchuanrugaoyakaiguanguidefenzhahuilu，gaijiediandingyiwei“合閘允許”，閉(bi)合(he)有(you)效(xiao)。當(dang)變(bian)頻(pin)器(qi)送(song)控(kong)製(zhi)電(dian)自(zi)檢(jian)正(zheng)常(chang)後(hou)，該(gai)節(jie)點(dian)閉(bi)合(he)，可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)原(yuan)有(you)的(de)合(he)閘(zha)回(hui)路(lu)給(gei)變(bian)頻(pin)器(qi)送(song)高(gao)壓(ya)電(dian)。另(ling)從(cong)變(bian)頻(pin)器(qi)控(kong)製(zhi)櫃(gui)取(qu)一(yi)對(dui)常(chang)開(kai)節(jie)點(dian)並(bing)入(ru)高(gao)壓(ya)開(kai)關(guan)櫃(gui)分(fen)閘(zha)回(hui)路(lu)，該(gai)節(jie)點(dian)定(ding)義(yi)為(wei)“緊急分斷”，閉bi合he有you效xiao，當dang變bian頻pin器qi運yun行xing中zhong出chu現xian重zhong故gu障zhang時shi，變bian頻pin器qi將jiang自zi動dong停ting機ji，同tong時shi該gai節jie點dian閉bi合he，高gao壓ya開kai關guan跳tiao閘zha，斷duan開kai變bian頻pin器qi主zhu回hui路lu高gao壓ya電dian源yuan，對dui變bian頻pin器qi進jin行xing及ji時shi有you效xiao的de保bao護hu。給gei水shui泵beng變bian頻pin器qi的de高gao壓ya開kai關guan櫃gui除chu了le上shang述shu改gai造zao外wai，在zai變bian頻pin器qi運yun行xing前qian還hai將jiang原yuan有you的de電dian機ji差cha動dong保bao護hu回hui路lu斷duan開kai，如ru果guo電dian機ji需xu要yao轉zhuan入ru工gong頻pin運yun行xing，則ze該gai保bao護hu投tou入ru。
guolugeishuibengbianpinqianzhuangyugeishuibengpang，jiangshangweijijiankongxitonganzhuangyugeishuibengcaozuojiannei，duigaoyakaiguanguitongyangjinxingleisidegaizao，yimanzubianpinqitouyundeyaoqiu。
五.運行情況及節能分析
四台鍋爐風機變頻器從投運以來一直正常運行，由於6號鍋爐不是采用DCS控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)，爐(lu)控(kong)操(cao)作(zuo)盤(pan)上(shang)安(an)裝(zhuang)空(kong)間(jian)有(you)限(xian)，因(yin)此(ci)變(bian)頻(pin)器(qi)沒(mei)有(you)使(shi)用(yong)硬(ying)連(lian)線(xian)方(fang)式(shi)進(jin)行(xing)遠(yuan)程(cheng)的(de)控(kong)製(zhi)，而(er)是(shi)通(tong)過(guo)安(an)裝(zhuang)一(yi)台(tai)專(zhuan)用(yong)的(de)監(jian)控(kong)上(shang)位(wei)機(ji)對(dui)變(bian)頻(pin)器(qi)進(jin)行(xing)啟(qi)動(dong)、停ting止zhi及ji設she定ding頻pin率lv等deng相xiang應ying操cao作zuo。因yin為wei上shang位wei機ji無wu法fa安an裝zhuang於yu司si爐lu工gong正zheng前qian方fang，在zai操cao作zuo及ji時shi性xing上shang難nan以yi保bao證zheng，因yin此ci當dang前qian四si台tai鍋guo爐lu風feng機ji變bian頻pin器qi運yun時shi仍reng需xu要yao擋dang風feng板ban配pei合he，即ji：根據鍋爐負荷情況，通過上位機將變頻器調整到較低的運行頻率（一般在40赫茲左右），擋風板開度在80%左右，當鍋爐風量需要微調時，通過擋風板進行及時調整，保證風量調節的及時性。
給水泵變頻器投運以來運行一直都很正常，在6號爐或7號爐單獨運行時，給水泵采用變頻器調速控製，將爐側給水閥門全部打開。進入冬季供暖後，6號爐和7號爐同時運行時，單台給水泵需要滿負荷運行才能滿足負荷要求，因此需要將變頻器退出運行，電機轉入工頻運行。待用戶7號爐投入運行時（在建，220噸鍋爐），則(ze)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)兩(liang)台(tai)給(gei)水(shui)泵(beng)同(tong)時(shi)運(yun)行(xing)，一(yi)台(tai)工(gong)頻(pin)運(yun)行(xing)，另(ling)一(yi)台(tai)變(bian)頻(pin)運(yun)行(xing)，變(bian)頻(pin)給(gei)水(shui)泵(beng)將(jiang)起(qi)到(dao)補(bu)充(chong)給(gei)水(shui)的(de)作(zuo)用(yong)，通(tong)過(guo)變(bian)速(su)電(dian)機(ji)來(lai)調(tiao)整(zheng)鍋(guo)爐(lu)給(gei)水(shui)量(liang)及(ji)給(gei)水(shui)壓(ya)力(li)。
變頻器投入運行以來，節能效果顯著，風機節能數據如下：
注：以上按每年365天計算，按現在6號爐每年累計共運行10個月計算運行係數為：10/12=0.833 , 每年可節約電費為：158×0.833=131 萬元
六.結束語
congjigeyuedeyunxingqingkuanglaikan，beijinglidehuafudianqijishuyouxiangongsishengchandegaoyadagonglvbianpinqixingnenglianghao，kekaoxinggao，jienengxiaoguomingxian，manzulianxushengchanduitiaosuxitongdeyaoqiu，dadaolejienenghegaishangongyidemude。
目前我電廠又續購了八台變頻器，準備對5號爐和在建的7號爐的鍋爐輔機進行變頻調速改造，目前該八台變頻器正在生產中，相信不久的將來就會繼續成功應用在我廠。
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