2022年高压变频技术在锦西石化4abi炉风机节能改造中的应用及经济效益分析(doc6).doc

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1、高压变频技术在锦西石化4#炉风机节能改造中的应用及经济效益分析中国石油锦西炼油化工总厂热电公司有75吨锅炉3台，220吨锅炉3台。其中1、2、3#炉是75吨锅炉，4、5、6#炉是220吨锅炉。6台锅炉全部采纳了引风、送风和二次风机，这些风机的驱动电机是按照最大额定负荷设计的，而锅炉一年中能在最大额定负荷段状态下运转的时间却特别少，大部分时间运转在三分之二负荷段上。如此，锅炉对实际风的需要量却不是所设计的最大风量，而应该是随着负荷改变而改变的变化风量。为了满足锅炉对变化风量的要求，我们传统工艺不断采纳调整风道档板开度的方法，这种方法能够改变和调整风量，却无法调整驱动电机的转速和按比例节能，造成了

2、工业消费中能源的大量浪费和消费本钱的上升。2.改造目的 为了降低消费本钱，降低能耗，习惯我国关于能源节约与资源综合利用“十五”规划的要求，采纳低耗费、低排放、高效率的持续开展理念的经济增长形式，应用变频节能技术来改造传统工艺的技术缺憾。我公司通过对低压变频技术的广泛成熟的应用，获取了较大的节能效果和维护经历。随着高压变频器技术产品的成熟与稳定应用，我们把这一节能成果又进一步扩大到了高压电机上，并于2006年5月份对4#炉三台风机的驱动电动机进展了高压变频器改造。3、4#炉风机工作额定参数 3.施行的改造方案 3.1 变频器的选型方案 由于高压变频改造所施行的详细方案与变频器的选型有直截了当的关

3、系,因而我公司首先进展了变频器的选型调查，通过细心认真地比拟和公开招标，最后国产产品北京利德华福HARSVERT-A高压变频器以其优良的质量，齐全的技术功能和周到的售后效劳一举中标。 3.2 主回路方案 依照我公司风机负荷的重要性，我们决定采纳的变频操纵为一拖一方案，确实是一台变频器带一台风机电机。为了增加运转的可靠性和平安性，又增设了工频旁路回路。详细的设计方案如图1所示： 图1：一次主回路接线图QF为用户的真空断路器，QS1、QS2、QS3为3台高压隔离刀闸。在QS1和QS2之间是高压变频器，QS3为旁路刀闸。当电机需变频运转时，应首先将QS3拉开，然后合QS1和QS2刀闸，最后再合真空断

4、路器QF使变频器得电并启动变频器以驱动电机。当电机需工频运转时，应将QS1和QS2刀闸拉开，将QS3旁路刀闸合入，最后合真空断路器QF以直截了当驱动电机工频运转。此运转方式为变频器毛病或检修等特别情况下用工频来保证设备运转的备用工作方式。 上述方案为手动旁路的典型方案，要求QS2和QS3不能同时闭合，并在机械上实现平安互锁。 为了实现对毛病变频器的保护，变频器毛病状态下发出跳闸指令，对现场的高压真空断路器QF进展连锁跳闸，以使变频器断开电源。同时三把刀闸都与断路器QF电气互锁，只有在断路器别离时才能操作刀闸，保证了平安操作。 3.3 操纵方案 依照我公司的实际情况，我们对变频器采纳三种操纵方案

5、，分别是远程DCS闭环自动操纵、远程DCS开环手动操纵和就地手动操纵。 3.4 冷却方案 变频器的工作过程是将交流电整流成直流电，再将直流逆变成交流的过程。在这一过程中，电子功率器件本身要发出一定的热量（2%），这些热量会使设备的温度不断上升，并烧损设备本身。为了使变频器正常稳定工作，就必须将变频器发出的热量及时排散掉。因而变频器冷却咨询题对变频器运转的稳定十分重要。通过认确实研究，我们采纳了最简单、最有效、最稳定的冷却方案自然风冷方案。确实是在变频器顶部安装一个总风道，用这个风道将变频器本身顶部的冷却风机从室内吸入的自然空气所带的变频器内部热量不断地排放到室外。这种方案只做一个风道，不增加任

6、何转动设备，因而简单可靠，毛病要素少。通过在40室温条件下做满载散热才能试验，结果变频器的温度最高到68，与设计的最高温升140度相比，结果是特别理想的。4.变频器的工作原理与特性 4.1 系统构造 HARSVERT-A系列6kV高压变频调速系统的构造见图2，由移相变压器、功率单元和操纵器组成。每台变频器有21个功率单元，每7个功率单元串联构成一相。 图2：高压变频调速系统构造图 4.2 功率单元构造 每个功率单元构造上完全一致，能够互换，其电路构造见以下图3，为根本的交-直-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操纵，可得如图4所示的波形。 4.3 输入侧

7、构造 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能够大大改善网络的电流波形，使其负载下网侧功率因数接近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，类似常规低压变压器，便于采纳现有的成熟技术。 4.4 输出侧构造 参见图2和图3。输出侧由每个单元的U、V输出端子互相串接而成星型接法给电机供电，通过对每个单元的PWM波形进展重组，能够得到如图5所示的阶梯PWM波形。这种波形正弦度好，dv/dt小，可减少对电缆和电机的绝缘损坏，无须输出滤波器就能够使输出电缆长度特别长，电机不需要降额使用，可直截了当用于

8、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。 当某一个单元出现毛病时，通过使图3中的继电器K闭合，能够将此单元旁路出系统而不妨碍其它单元的运转，变频器可持续降额运转，如此可减少特别多场合下停机造成的损失。 图3：功率单元电路构造 图4：单元输出的PWM波形 图5：系统输出的相电压阶梯PWM波形4.5 操纵器 操纵器核心由高速单片机来实现，精心设计的算法能够保证电机到达最优的运转功能。操纵器还包括一台内置的PLC，用于柜体内开关信号的逻辑处理，以及与现场各种操作信号和状态信号的协调。加强了系统的灵敏性。 操纵器构造上采纳VME标准箱体构造，各

9、操纵单元板采纳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，操纵器与功率单元之间采纳光纤通讯技术，低压部分和高压部分完全可靠隔离，系统具有极高的平安性，同时具有特别好的抗电磁干扰功能。5.改造效果 5.1 改造后的工艺效果 4#炉引、送、二次风机高压变频改造后，将原风道中用开度大小来调整风道风量的档板开到了100%。如此大大减小了风的阻力损耗。另外完全改变了风在管道中的振动频率，由于风机的驱动电机在变频状态下工作，工作频率在不断的变化中，使风道的固有共振频率特别难与工作频率一致，从而防止了共振现象的产生，处理了风道在工频状态下振动大的咨询题。如此风道时常被振开裂

10、的难题被自然处理了，也是我们此次改造的意外收获。 5.2 改造后对电网的冲击效果 当电机通过工频直截了当启动时，它将会产生7-8倍的电机额定电流。这个电流值将大大增加电机绕组的电应力并产生热量，从而降低电机的寿命。而采纳变频后，电机实现了软启动，能够在零速零电压启动（所以能够适当加转矩提升），直到到达工作电流为止。一旦频率和电压的关系建立，变频器就能够按照V/f或矢量操纵方式带动负载进展工作，对电网几乎没有冲击。 5.3 改造后的维护强度效果 采纳变频调速后，驱动电动机根本工作在30Hz到40Hz的频率范围内，与工频50Hz相比，降低了风机的转速。另外启动时的缓慢升速过程也使整套风机机械设备的

11、零部件、密封和轴承等的使用寿命大大延长。不用档板调风，调风档板的使用寿命大大延长，使检修维护工作量减少，更降低了检修工作强度和费用。 5.4 改造后的节能效果 我公司4#炉3台风机进展变频调速改造后，在收到上述诸多改造工艺效果的同时，更获得了严重的节能效果。详见以下改造前后消费参数对照表，此表数据来源于改造前后的消费报表： 4#炉变频改造前后节能对照表 注：改造前功率因数为0.85；改造后功率因数为0.97。 从上表中数据可知，220吨锅炉在从140吨到200吨运转过程中，三台风机的节电效果随锅炉负荷的增加而下降，随锅炉负荷的减小而上升。而我公司锅炉每年中运转在140吨到150吨大约有8个月，

12、运转在200吨大约有2个月，运转在180吨大约有1个月，检修时间大约有1个月。改造前4#炉每年三台风机用总电量约为1863.13387万度（kWh），改造后每年三台风机总用电量约为941.15169万度（kWh），故4#炉变频改造后比改造前每年可节约电能约921.98219万度（kWh），节电率约为49.5%。也确实是说，我们只用改造前50.5%的用电量就能完成改造前的消费任务。假如每度电销售价格以0.45元计，那么我公司4#炉三台风机变频改造后每年可节约的9219821.9度(kWh)厂用电，相当于节支414.89198万元。在当年超额收回了投资本钱，之后可每年为我厂节支414.9万元。6.

13、完毕语 4#炉三台风机的高压变频节能改造，是我们总厂2006年的一项重要改造工程。是我们企业领导经济治理认识的前瞻性表达，是企业由粗放型治理向资源节约型治理过渡的详细举措，是我厂在高压变频节能改造方面迈出的又一具有本质性意义的一步。其改造后的工艺效果和节能效果极大地鼓舞了公司全体职工的工作积极性，有效激发了职工对节能工作重要性的认识。其经济效果之明显，已经成为我们企业增效的新亮点。同时说明我们企业消费节能的潜力是宏大的，我们在变频节能改造的道路上还有特别长的路要走，还有特别多的工作要做。参考文献：北京利德华福电气技术 高压变频调速系统HARSVERT-A系列技术手册作者简介：张文鸿，男，1966年10月出生，1990年毕业于沈阳高等电力专科学校。在中国石油锦西炼油化工总厂热电公司电气车间工作，电气工程师。技术成果有高压静电除尘器顶部振打监控系统的开发与应用等。负责4#炉高压变频器的整套操纵和现场安装设计，施工安装及调试的全部工作。