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案例頻道作者：希望森蘭科技股份有限公司 侯昌華
1 引言
山東某鋼鐵股份有限公司萊蕪動力廠為其分廠，主要負責給鋼廠自備發電和給用戶供電。為確保能源動力廠1#、2#130t/h燃氣鍋爐生產能夠滿足國家及地方的環保要求，應用了CFB半干法循環硫化床脫硫設施。
2 引風機運行情況
引風機是電廠燃煤鍋爐引風系統的主要設備之一。通過控制引風機入口擋板調節引風量，維持爐膛負壓在一定的范圍內運行。如果爐膛負壓太小，爐膛容易向外噴粉，既影響環境衛生，又可能危及設備和操作人員的安全；負壓太大，爐膛漏風量增大，增加了引風機的電耗和煙氣帶來的熱量損失。因此，控制引風量大小，穩定爐膛負壓值，對保證鍋爐安全、經濟運行具有十分重要的意義。
異步電動機的轉速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動機的轉速。而引風機是一個典型的風機負載，具有變轉矩的控制特性。于是根據流體流量與風機的轉速關系可知，流量Q與風機轉速n的一次方成正比；電動機轉矩M與轉速n的二次方成正比；電動機輸出功率P與轉速n的三次方成正比。
根據上述原理，可以根據鍋爐工藝使用的需求來調節引風機電機的運行轉速，從而改變輸出的電流 電壓和功率，達到節能的效果。不會像傳統擋風板調節擋板造成節流損失和爐膛內的負壓波動。
3 高壓變頻器選型及變頻調速方案
3.1 變頻器選型
通過實際考察及技術論證，選用了希望森蘭科技股份有限公司自主開發的新一代高性能的SBH-100-500高壓變頻器，具有高功率因素、高可靠性、高效率、低諧波含量、低損耗、易維護、占地少等特點，是高壓直接輸入，逆變高壓直接輸出的 “高-高”型高壓變頻器對引風機進行變頻器控制， 不但節約能源而且大大提高了設備運行性能。
3.2 變頻調速方案
通過對引風機動力系統地研究、分析、綜合其中存在的問題，以保證系統安全可靠，結構合理，提供最佳性價比一拖一自動控制方案，其一次回路圖如圖1所示。
圖1 高壓變頻器一次回路圖
圖1中，QF為用戶側高壓真空斷路器，帶有綜合繼保裝置。
QS1、QS2為手動刀閘開關，KM1、KM2、 KM3為真空接觸器；其中QS1與KM1、QS2與KM2相互聯鎖，即手動刀閘合上后，與刀閘聯鎖的真空接觸器才能合上。KM2和KM3互鎖，KM2與KM3只能合一個，合QS1、QS2、KM1、KM2分KM3為變頻控制模式。電機可由變頻器控制調速運行。
合KM3、分QS1、QS2、KM1、KM2為工頻模式。電機可由QF直接啟停并進行保護，變頻器可完全和電網脫離，便于維護與檢修。
注意事項：
（1）本操作流程是建立在QS1、QS2、KM1、 KM2、KM3初始狀態都是分斷的狀態條件下。 操作。
（2）隔離開關在分合閘的過程中均禁止帶點
（3）在變頻器檢修時，分開QS1、QS2形成明顯可見斷點，確保檢修安全。
圖2 森蘭高壓變頻器現場運行圖
圖3負載整體照片
3.3 高壓變頻器調速系統
（1）通過變頻器實現“軟啟動”，可以降低啟動電流，減少對電網側的沖擊，從而保護電機。
（2）可實現線性調速，通過對電機的轉速進行調節滿足生產工藝要求。
（3）系統設有本地和遠程兩種控制方式，本地控制通過變頻器觸摸屏頻率調節、啟動、停止等操作或應急操作，在觸摸屏上可以直觀看到運行頻率、輸出電壓、輸出電流、輸出功率等參數。遠程控制是操作員通過遠程DCS控制系統/現場操作箱進行頻率調節，從而改變電機轉速，實現風量的調節。
（4）信息傳遞：變頻器可以實現與機組DCS系統的雙向信息傳遞。變頻器可提供給DCS系統如下參量：輸出轉速、輸出電流等反饋信息，通過4～20mA電流源模擬量輸出；同時提供給DCS的開關量有：變頻器遠程控制指示、就緒、運行、輕故障、重故障指示狀態信息。變頻器接收的DCS的模擬量信號為頻率給定，開關量為遠方啟/停、復位信號等。通過變頻器與DCS信號的交換，實現遠程控制及監視變頻運行各類數據功能，提高工藝生產自動化水平。
4 變頻后產生的效益
（1）改善了啟動性能。采用變頻器啟動時頻率低，轉速也低，啟動電流小，避免工頻啟動時形成的大電流對電機、電纜、開關等設備的沖擊，因此啟動性能得到改善。
（2）提高了控制精度。用變頻技術后，變頻器可以直接通過改變頻率控制風機轉速來控制風量，調整方便。變頻器調整的最小幅度為Δf＝±0.01Hz，爐膛負壓變化符合工藝要求，遠比檔板調節精度高。由于提高了控制精度，使鍋爐的燃燒調整更加穩定，避免或減輕了檔板調節使爐膛負壓變化大，燃燒不穩定的現象。
（3）在正常生產情況下，與同功率電機工頻運行狀況比較，變頻器引風機節能效果十分明顯。
在鍋爐引風機上采用變頻器技術，可以避免傳統采用的擋風板風量調節造成的嚴重節流損失以及引起爐膛內負壓波動幅度大造成的安全隱患。變頻器在引風機上的應用不僅便于實現低速啟動、無級變速調節，更能實現節能降耗，對于安全運行、延長設備壽命都具有重要意義。
作者簡介：
侯昌華（1997-），男，重慶人，工程師，學士，現就職于希望森蘭科技股份有限公司，主要從事從事各類工業現場的工藝應用研究。
摘自《自動化博覽》2021年8月刊
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號