HARSVERT—A高压变频器在电厂引风机上的应用.docx

HARSVERTA高压变频器在电厂引风机上的应用HARSVERTA高压变频器在电厂引风机上的应用通达热电厂一期工程475TH循环流化床锅炉+315MW抽凝式汽轮发电机组，已于2003年1月投产发电。引风机的风量是通过调节液力偶合器的开度来控制的。液力偶合器调速属低效调速方式，调速范围有限，高速丢转约510，低速转差损耗大，最高可达额定功率的15，无法软启动，偶合器故障时，无法切换运行，维护复杂、费用大，不能知足进步装置整体自动化程度的需要。因此，决定先对3号炉引风机进展调速控制改造，降低能耗，同时配合机组的DCS改造，改善风机的调节性能，稳定锅炉的燃烧，进步经济效益。变频调速在节能降耗、调速精度、凋速范围等方面具有同其它调速装置无法比较的优越性，以及可以方便实现同自动化控制系统如DCS系统等的通讯，使其在各领域得到广泛的应用，因此，我厂通过招标方式确定采用利德华福电气HARSVERTA系列高压变频调速系统。1HARSVERTA06045型高压变频装置原理变频装置采用多电平串联技术，由移相变压器、功率单元和控制器组成。6kV系列有21个功率单元，每7个功率单元串联构成一相。每个功率单元构造以及电气性能完全一致，可以互换，其电路构造见图1，为根本的交一直一交单相逆变电路，整流侧为二极管三相全桥，通过对IGBT逆变桥进展正弦PWM控制，可得到如图2所示的波形。输入侧由移相变压器给每个单元供电，移相变压器的副边绕组分为三组，构成42脉冲整流方式；这种多级移相叠加的整流方式可以大大改善网侧的电流波形，使其负载下的网侧功率因数接近1。另外，由于变压器副边绕组的独立性，使每个功率单元的主回路相对独立，每个功率单元等效为一台单相低压变频器。输出侧由每个单元的U、V输出端子互相串接成星型接法直接给高压电机供电，通过对每个单元的PWM波形进展重组，可得到如图3所示的阶梯正弦PWM波形。这种波形正弦度好，dvdt小，可减少对电缆和电机的绝缘损坏，无须输出滤波器就可以使输出电缆长度很长，电机不需要降额使用，可直接用于旧设备的改造；同时，电机的谐波损耗大大减少，消除了由此引起的机械振动，减小了轴承和叶片的机械应力。当某一个单元出现故障时，通过使图1中的软开关节点K导通，可将此单元旁路出系统而不影响其他单元的运行，变频器可持续降额运行，可减少很多场合下停机造成的损失。控制器核心由高速单片机来实现，精心设计的算法可以保证电机到达最优的运行性能。控制器还包括一台内置的PLC，用于柜体内开关信号的逻辑处理，以及与现场各种操纵信号和状态信号的协调。增强了系统的灵敏性。控制器构造上采用VME标准箱体构造，各控制单元板采用FPGA、CPLD等大规模集成电路和外表焊接技术，系统具有极高的可靠性。另外，控制器与功率单元之间采用光纤通讯技术，低压局部和高压局部完全可靠隔离，系统具有极高的平安性，同时具有很好的抗电磁干扰性能。2改造方案2.1电气改造方案3样炉引风机液偶调速改为变频调速运行，变频故障后自动切换到工频，运行液偶调速控制方案。安装三台高压真空接触器KM1、KM2、KM3。利用KM1、KM2控制引风机带变频器起停，由变频器调速；利用KM3控制引风机工频起停由液力偶合器调速。要求KM1、KM2和KM3不能同时闭合，在机械上实现互锁。变频运行时，KM1和KM2闭合，KM3断开；工频运行时，KM3闭合，KM1和KM2断开。如图42.2DCS改造方案我公司采用的是北京和利时系统工程公司的MACS系统，根据3样炉引风改造总体方案，现将DCS方案修改如下：1保持原6kV断路器顺控不变，增加KM1、KM2顺控同时控制KM1、KM2，增加KM3顺控、增加变频器顺控.2增加投工频联锁按钮，决定由工频启动液偶还是由变频启动变频器。3未投工频联锁按钮条件下，利用6kV断路器合闸命令和2个定宽脉冲定时器及6kV断路器已合闸信号自动闭合KM1、KM2真空接触器。4利用KM1、KM2真空接触器自动合闸命令和已合闸信号及2个定宽脉冲定时器和滞后置位定时器自动启动变频器。5知足KM1、KM2真空接触器断开，变频器未启动，6kV断路器已合闸的开答应条件，在已投工频联锁按钮条件下，利用6kV断路器合闸命令和定宽脉冲定时器及6kV断路器已合闸信号自动闭合KM3真空接触器，实现液偶运行。6变频器运行时，假如变频器发出重故障信号，那么无论是否投入工频联锁按钮，KM3真空接触器都自动闭合，实现液偶运行。7变频器停顿命令、变频器不运行信号和定宽脉冲定时器，或者有重故障信号或者自启动KM3时可使KM1、KM2自动分闸。8当变频器不运行，KM1、KM2未合闸时，KM3也未及时合闸的情况下或者产生KM3不运行信号定宽25s后那么产生引风机跳闸信号，联跳与引风机有关的联锁。梯形图如图53引风机改造后节能情况分析对3号炉引风机2号炉引风机未进展变频改造运行比照：以正常运行时带68吨负荷为例，锅炉一年运行300天，按现电价030元kWh计算，一年可节约26034582082524300030=380547元。其改造投资为60万元，约两年时间即可收回投资。4完毕语从改造后的运行情况来看，北京利德华福电气技术有限公司消费的高压大功率变频器性能良好，可靠性高，节能效果明显，知足连续消费对调速系统的要求，到达了节能和改善工艺的目的。我厂对其他几台风机的变频器改造已纳入方案进程。参考文献 1SDGJ171988火力发电厂厂用电设计技术规定S 2北京利德华福电气技术有限公司高压变频调速系统HARSVERTA系列技术手册K 3北京和利时系统工程公司MACSll系统技术手册K 4韩安荣通用变频器及其应用M2版北京：机械工业出版社，2003