摘 要：本文主要介紹高壓變頻器在循環(huán)流化床引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)調(diào)速方面的應(yīng)用，與傳統(tǒng)檔板調(diào)節(jié)進(jìn)行比較及簡(jiǎn)述高壓變頻器的基本原理、應(yīng)用的技術(shù)方案。 關(guān)鍵詞：高壓變頻器、節(jié)能降耗 一、引言 新疆農(nóng)一師電力公司—塔里木熱電廠距離阿克蘇市區(qū)13公里，于96年該熱電廠建成的I期供熱工程，總機(jī)組發(fā)電容量為 2ⅹ12MW ，2臺(tái)鍋爐容量為2ⅹ75T/H ，總供熱面積為125萬(wàn)㎡ ，由于城市的擴(kuò)容和發(fā)展，人口的不斷增長(zhǎng)，已經(jīng)完全不能滿足整個(gè)阿克蘇市區(qū)人民基本的取暖問(wèn)題，所以每年每到冬日供熱期間，整個(gè)阿克蘇市區(qū)由于分散供熱所帶來(lái)的污濁的空氣，給人們的身心帶來(lái)了極大的傷害。為此農(nóng)一師電力公司以“集中供熱為阿克蘇人民送一片溫暖，集中供熱還阿克蘇人民一片藍(lán)天”為宗旨，自籌資金在阿克蘇市郊區(qū)建成了2 臺(tái)鍋爐容量為2ⅹ75MW ，總供熱面積為130萬(wàn)㎡ 的II期供熱工程—塔里木（阿克蘇）供熱中心熱源廠。 二、供熱系統(tǒng)技術(shù)總方案： 整套技術(shù)方案本著“節(jié)能降耗”環(huán)保型、高效率的產(chǎn)品為主、并且要求技術(shù)領(lǐng)先成熟、產(chǎn)品運(yùn)行可靠為前提，其2套供熱機(jī)組方案如下： 1、供熱鍋爐采用唐山信德鍋爐集團(tuán)生產(chǎn)的QXX75-1.6/130/80-AII型循環(huán)流化床鍋爐 其循環(huán)流化床鍋爐具有高效、低污染、低成本等特點(diǎn)。 循環(huán)硫化床作為一種清潔高效燃燒技術(shù)在國(guó)際上被廣泛認(rèn)可，循環(huán)流化床的燃燒是介于層燃和室燃之間的一 種燃燒技術(shù)，是采用流態(tài)化的燃燒，其具有燃燒適應(yīng)性廣、燃燒效率高、燃燒強(qiáng)度大，溫度分布均勻、由于采用低溫分級(jí)燃燒，高效脫硫、氮氧化合物排量低、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大、污染物排放低、灰渣綜合利用性能好等特點(diǎn)，屬于環(huán)保型鍋爐，是國(guó)家大力推廣的新型鍋爐。其燃燒工藝如下：燃料由爐前給煤系統(tǒng)送入爐膛。送風(fēng)系統(tǒng)由一次風(fēng)（鼓風(fēng)）和二次風(fēng)組成，一次風(fēng)由爐床下部送入爐膛，主要保證料層流化：二次風(fēng)沿燃燒室分級(jí)多點(diǎn)送入，主要增加爐膛的含氧量起到助燃作用。燃燒后的物料變成一些較小的顆粒隨煙氣一起進(jìn)入分離器，經(jīng)過(guò)固氣分離其中大部分顆粒由分離器下部的返料器重新送入爐膛，使?fàn)t膛內(nèi)有足夠高的灰度，保證流化；煙氣經(jīng)過(guò)電除塵器由引風(fēng)機(jī)抽出。 2、引風(fēng)電機(jī)（10KV、800KW）、一次鼓風(fēng)電機(jī)（10KV、710KW）為長(zhǎng)沙電機(jī)廠生產(chǎn)，其控制系統(tǒng)各2套均采用哈爾濱九洲電氣股份有限公司生產(chǎn)的Power SmartTM——高壓變頻調(diào)速控制裝置來(lái)對(duì)風(fēng)機(jī)風(fēng)量和風(fēng)壓的控制。 風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中流量的調(diào)節(jié)如果采用改變檔板開(kāi)度的方式，那麼就在檔板上產(chǎn)生附加的壓力損失，因而消耗了大量能源。所以采用變頻調(diào)速技術(shù)來(lái)控制風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，不僅可以節(jié)約能源，就其高精度控制而使系統(tǒng)運(yùn)行更加合理可靠。（以下將詳細(xì)說(shuō)明也是本文的重點(diǎn)） 3、二次風(fēng)機(jī)（380V、250KW）、羅茨風(fēng)機(jī)（380V、75KW）、循環(huán)給水泵（380V、500KW）、給煤機(jī)（380V、55KW）的控制系統(tǒng)均采用美國(guó)伊頓公司生產(chǎn)的—低壓變頻調(diào)速控制裝置。 三、針對(duì)引風(fēng)機(jī)、一次鼓風(fēng)機(jī)就其控制系統(tǒng)，分別上高壓變頻器的前期調(diào)研與分析 1、引風(fēng)機(jī)、一次鼓風(fēng)機(jī)如果采用低壓（380V、800KW）的電機(jī)和低壓（380V、710KW）的電機(jī)，那么電機(jī)的額定電流將達(dá)到一千多安培，電機(jī)的控制系統(tǒng)-低壓變頻器其輸出的電流也要達(dá)到上千安培，對(duì)于要求設(shè)備長(zhǎng)期可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行，表示擔(dān)心； 2、因在設(shè)計(jì)引風(fēng)機(jī)和一次鼓風(fēng)機(jī)的初期就將其容量付有裕量，不可能達(dá)到風(fēng)機(jī)擋板全開(kāi)、電機(jī)容量達(dá)到額定值的情況； 3、如果采用原來(lái)的是傳統(tǒng)做法，即風(fēng)機(jī)以定速方式運(yùn)行，通過(guò)風(fēng)機(jī)擋板來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量和風(fēng)壓，其主要弊端主要表現(xiàn)為： 3.1、調(diào)節(jié)擋板前后壓差增加，工作安全特性變壞，壓力損失嚴(yán)重，造成能耗增加； 　 3.2、風(fēng)機(jī)定速運(yùn)行，擋板調(diào)整節(jié)流損失大，出口壓力高，系統(tǒng)效率低，造成能源的浪費(fèi)； 　 3.3、風(fēng)道壓力過(guò)高，威脅系統(tǒng)設(shè)備密封性能； 　 3.4、長(zhǎng)期的40－70％開(kāi)度，加速擋板自身磨損，導(dǎo)致?lián)醢蹇刂铺匦宰儾睿? 　 3.5、設(shè)備使用壽命短，日常維護(hù)量大，維修成本高，造成各種資源的浪費(fèi)； 　 3.6、設(shè)備起動(dòng)沖擊電流大，需增加配電設(shè)備容量而增加投資； 　 3.7、與DCS不能直接配合，難于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制與操作。 四、Power SmartTM高壓變頻調(diào)速控制裝置系統(tǒng)技術(shù)方案： 1、系統(tǒng)組成： Power SmartTM系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)主要由切分移相干式變壓器柜、功率單元柜、控制單元柜、遠(yuǎn)控操作箱、旁路開(kāi)關(guān)柜等部分組成。變頻器整機(jī)如下圖所示： 1.1切分移相干式變壓器 切分移相干式變壓器為變頻器的輸入設(shè)備，一般由鐵心、輸入繞組、屏蔽層、輸出繞組及冷卻風(fēng)機(jī)、過(guò)熱保護(hù)等部分構(gòu)成。 為了兼顧安全、防塵、維護(hù)以及美觀等要求，一般將其安裝在柜內(nèi)。 Power SmartTM系列高壓變頻器選用的變壓器，其絕緣等級(jí)為H極，絕緣材料部分選用進(jìn)口的美國(guó)杜邦公司優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，溫升可達(dá)155℃；真空浸漆，免維護(hù)。 變壓器的原邊為星形連接，在最內(nèi)側(cè)。副邊在外側(cè)，為沿邊三角形連接，根據(jù)不同的電壓等級(jí)，一般有9、18或27個(gè)三相的副邊繞組。在原副邊繞組之間另設(shè)有一層接地屏蔽層。副邊的三相繞組可分為三大組，分別供給功率單元柜中的三個(gè)相，每一大組中各個(gè)三相小繞組其輸出電壓幅值相同，之間的相位移有20O、10O或6.6O。 變壓器柜另配有溫度監(jiān)測(cè)裝置，在繞組溫度超過(guò)警戒溫度時(shí)能提供過(guò)熱警告信號(hào)和過(guò)熱故障信號(hào)。變壓器柜頂部裝有引風(fēng)機(jī)以排出變壓器在工作時(shí)產(chǎn)生的熱量。柜門(mén)安裝有防塵網(wǎng)。 切分移相干式變壓器外形如下圖所示： 1.2控制單元柜 主控制器的外觀如下圖所示： 控制單元柜主要由主控制器、溫控器、風(fēng)機(jī)保護(hù)器、人機(jī)界面（數(shù)碼管和彩色觸摸屏可選）、PLC、嵌入式微機(jī)、開(kāi)關(guān)電源、EMI模塊、隔離變壓器、空氣開(kāi)關(guān)、接觸器、繼電器、模擬量模塊、開(kāi)關(guān)量模塊等組成。 主控制器，由總線板、電源單元、CPU單元、接口單元、3個(gè)相控單元及開(kāi)關(guān)量、模擬量的輸入、輸出子模塊等組成。它是變頻器的控制核心，由兩片DSP及多片F(xiàn)PGA、CLPD等構(gòu)成，通過(guò)優(yōu)質(zhì)光纖將PWM信號(hào)傳送到功率單元中，從而實(shí)現(xiàn)了高可靠的控制。 溫控器，可以接3個(gè)感溫探頭，來(lái)測(cè)試切分變壓器的溫度，并提供告警或保護(hù)節(jié)點(diǎn)。 風(fēng)機(jī)保護(hù)器，有3臺(tái)，用來(lái)監(jiān)控風(fēng)機(jī)的缺相、過(guò)流等。其中，接功率單元柜的為2臺(tái)，切分變壓器柜1臺(tái)。 PLC，內(nèi)置PID調(diào)節(jié)模塊和程序，可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。它還含有模擬量、開(kāi)關(guān)量模塊，其路數(shù)可根據(jù)用戶要求進(jìn)行定制。 人機(jī)界面，設(shè)在控制單元柜前門(mén)上，用來(lái)提供設(shè)置、監(jiān)視和切換等操作。它分別有數(shù)碼管方式和彩色觸摸屏方式兩種，根據(jù)用戶需求可進(jìn)行選配，分別如下 1．3功率單元柜 功率單元柜，一般由1～2臺(tái)柜構(gòu)成，主要由功率單元、電流互感器、輸出電壓檢測(cè)單元、風(fēng)道風(fēng)壓檢測(cè)裝置及高壓電纜等組成。 10KV系統(tǒng)功率單元共計(jì)27臺(tái)，平均分屬3個(gè)相（自上而下分別為U,V,W），每相9個(gè)首尾相串，相間采用星形連接。電流互感器作為電流采集、處理、監(jiān)視及電流閉環(huán)用，共2只，分別串入功率單元星點(diǎn)連接處的U相和W相上。輸出電壓檢測(cè)單元，輸入端分別接至星形連接的3個(gè)相端。用來(lái)檢測(cè)輸出電壓等信息。風(fēng)道風(fēng)壓檢測(cè)裝置用來(lái)實(shí)時(shí)檢測(cè)冷卻風(fēng)道是否暢通，風(fēng)壓可以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示，它與風(fēng)機(jī)電腦保護(hù)器、溫控器一起共同組成變頻系統(tǒng)冷卻監(jiān)視系統(tǒng)，進(jìn)一步使變頻器熱量能夠及時(shí)傳導(dǎo)出去，確保變頻器可靠運(yùn)行。 2、工作原理： 功率單元模塊由整流、軟啟動(dòng)、濾波、逆變、旁通、 PWM形成、驅(qū)動(dòng)、保護(hù)、模擬量采集等電路組成。 功率單元模塊由整流二極管、絕緣柵雙極性晶閘管（IGBT）構(gòu)成的三相低壓輸入，單相輸出低壓的PWM電壓型逆變器。由于變壓器副邊繞組的獨(dú)立性，使每個(gè)功率單元的主回路相對(duì)獨(dú)立，類似常規(guī)低壓變頻器； Power SmartTM系列高壓變頻器是采用單元串聯(lián)多重化技術(shù)屬于電壓源型高-高式高壓變頻器，是利用低壓?jiǎn)蜗嘧冾l器相互串聯(lián)，來(lái)彌補(bǔ)功率器件IGBT的耐壓能力的不足。所謂多重化，就是每相由幾個(gè)低壓功率單元串聯(lián)組成，各功率單元由一個(gè)多繞組的移相隔離變壓器來(lái)獨(dú)立供電。 以10KV高壓變頻器為例，論述如下：10KV系列有27個(gè)功率單元，每 9個(gè)功率單元相串聯(lián)為一相。每個(gè)單元的輸入電壓為三相650V，輸出則為單相650V，單元相互串聯(lián)疊加后可輸出相電壓5850V。當(dāng)變頻器輸出頻率為50HZ時(shí)，相電壓為19階梯波，如下圖所示。圖中UA1 … UA9分別為A相9個(gè)功率單元的輸出電壓，疊加后為變頻器A相輸出電壓UA0。圖中顯示出了生成PWM控制信號(hào)時(shí)所采用A相參考電壓UAr，可以看出UA0很好地逼近UAr。UAF為A相輸出電壓中的基波成分。