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1引言
　　兗礦科澳鋁業(yè)有限公司是兗礦集團與澳大利亞龍澳國際發(fā)展有限公司合營(yíng)的大型煤-電-鋁聯(lián)產(chǎn)企業(yè)。南屯電廠(chǎng)為兗礦科澳鋁業(yè)有限公司下屬生產(chǎn)單位，電廠(chǎng)自備發(fā)電機組為燃燒低熱值燃料的綜合利用電廠(chǎng)，采用的生產(chǎn)工藝均為節能、降耗、低污染的清潔生產(chǎn)工藝。
　　兗礦科澳鋁業(yè)有限公司南屯電廠(chǎng)3×220t/h鍋爐煙氣脫硫（EPC）總承包工程采用洛陽(yáng)天譽(yù)公司具有自主知識產(chǎn)權的TY-Ⅱ型氨-硫酸銨濕式煙氣脫硫脫氮工藝技術(shù)。該脫硫系統總處理煙氣量為780000m3/h，其中入口煙氣溫度為180℃，入口煙氣中SO2的濃度為1789mg/Nm3，出口煙氣中SO2的濃度小于等于100mg/Nm3，脫硫系統出口煙氣中含氨量小于等于10ppm，系統新建一套硫酸銨回收裝置，年可回收硫酸銨達近萬(wàn)噸。
2增壓風(fēng)機運行簡(jiǎn)介
　　南屯電廠(chǎng)鍋爐配套煙氣脫硫項目工程中，電廠(chǎng)鍋爐進(jìn)行脫硫系統（FGD）改造后，每套FGD裝置進(jìn)口原煙氣側（高溫煙氣側）配置了兩臺增壓風(fēng)機，一用一備，用于克服FGD擋板、吸收塔及內部部件引起的煙氣壓降，脫硫煙氣壓力控制系統根據原煙氣擋板前的壓力，通過(guò)PID控制增壓風(fēng)機的葉片角度，來(lái)控制送入FGD系統的煙氣速度，保證原煙氣擋板前的壓力穩定在設定值，以適應鍋爐負荷的變化。脫硫系統增壓風(fēng)機工藝流程圖如圖1所示。

　　增壓風(fēng)機出力調整采用通過(guò)改變風(fēng)機的葉片的角度來(lái)調節。通過(guò)改變風(fēng)機靜葉的角度來(lái)調節風(fēng)量盡管比一般采用控制入口擋板開(kāi)度來(lái)實(shí)現風(fēng)量的調節有一定的節能效果，但是節流損失仍然很大，特別是低負荷時(shí)節流損失更大，另由于節流調節，存在風(fēng)機運行中振動(dòng)、躁音等問(wèn)題。同時(shí)異步電動(dòng)機在啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)電流一般達到電機額定電流的6～8 倍，對廠(chǎng)用電形成沖擊，同時(shí)強大的沖擊轉矩對電機和風(fēng)機的使用壽命存在很大的不利影響。
　　由于目前增壓風(fēng)機風(fēng)量調節方式不能很好的滿(mǎn)足鍋爐低負荷穩定性運行需要，所以電廠(chǎng)考慮對增壓風(fēng)機進(jìn)行調節性能和節能改造，來(lái)滿(mǎn)足機組整體調節性能需要。
　　在風(fēng)機的各種調節方式中，變頻調節應用較為廣泛。當風(fēng)機轉速發(fā)生變化時(shí)，其運行效率變化不大，其流量與轉速的一次方成正比，壓力與轉速的平方成正比，軸功率與轉速的三次方成正比，風(fēng)機轉速降低后，其軸功率隨轉速的三次方降低，驅動(dòng)風(fēng)機的電機所需的電功率亦可相應降低。故考慮采用變頻調速實(shí)現對增壓風(fēng)機電機轉速的線(xiàn)性調節，平移風(fēng)機運行特性曲線(xiàn)，避開(kāi)失速區，同時(shí)能取得較好的節能效果。
　　針對上述情況，南屯電廠(chǎng)領(lǐng)導對脫硫設備增壓風(fēng)機進(jìn)行變頻改造，在節約成本的策略前提下，考慮到國產(chǎn)高壓變頻器設備水平已接近國際水平，能滿(mǎn)足現場(chǎng)工藝運行要求，進(jìn)行性?xún)r(jià)比比較，通過(guò)公開(kāi)招標，采用山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的風(fēng)光牌JD-BP37-900F型高壓變頻調速器對增壓風(fēng)機進(jìn)行改造，采用“一拖二”控制，改造取得了成功?，F場(chǎng)#1、#2增壓風(fēng)機完全相同，其中#1增壓風(fēng)機參數如下表1所示。

3風(fēng)光牌JD-BP37-900F 高壓變頻器技術(shù)參數
　　山東新風(fēng)光是國家高新技術(shù)企業(yè)， JD-BP37系列高壓變頻器以高速DSP為控制核心，采用無(wú)速度矢量控制技術(shù)、功率單元串聯(lián)多電平技術(shù)，其諧波指標小于IEE519-1992的諧波國家標準，輸入功率因數高，輸出波形質(zhì)量好，不必采用輸入諧波濾波器、功率因數補償裝置和輸出濾波器；不存在諧波引起的電機附加發(fā)熱和轉矩脈動(dòng)、噪音、輸出dv/dt、共模電壓等問(wèn)題，可以使用普通的異步電機。
　　風(fēng)光牌高壓變頻器為高--高電壓源型模式，由移相變壓器，功率單元和控制器組成。JD-BP37-900F高壓變頻器采用30脈沖整流，功率單元每相采用5個(gè)功率單元串接組成，三相共15個(gè)單元；輸出相電壓為11 電平，輸出線(xiàn)電壓 21 電平，功率單元旁路單元采用可控硅作為旁路器件。不降額運行，同一相允許1個(gè)被旁路掉的功率單元?？刂破鞑糠忠愿咚傥⑻幚砥鲗?shí)現控制以及與子微處理器間進(jìn)行通信。風(fēng)光高壓變頻器采用模塊化設計，互換性好、維修簡(jiǎn)單。JD-BP37-900F高壓變頻器主要技術(shù)參數如下表2所示。

4 增壓風(fēng)機變頻改造方案主回路
　　南屯電廠(chǎng)機組脫硫系統有兩臺增壓風(fēng)機，一用一備，變頻器控制增壓風(fēng)機采用一拖二控制，自動(dòng)旁路方案。
4.1改造主回路
　　兩臺增壓風(fēng)機分別由高壓變頻器拖動(dòng)，一拖二自動(dòng)旁路方案如下：

　　此方案系統由三大部分組成：高壓變頻器，隔離變壓器，兩個(gè)高壓開(kāi)關(guān)柜。隔離變壓器保證不同系統間的相互隔離；輸出不需額外加濾波器，保證原電機不改動(dòng)：同時(shí)變頻器發(fā)生故障，可進(jìn)行自動(dòng)切換至工頻旁路，保證電機的可靠運行。一拖二自動(dòng)旁路主回路控制如圖2所示。其基本原理如下：
　　QS1與QS2間進(jìn)行互鎖，QS3與QS4間進(jìn)行互鎖，當#1電機變頻時(shí)合QS1、QS3，斷QS2、QS4、QS6；當#2電機變頻時(shí)合QS2、QS4，斷QS1、QS3、QS8。為了維修KM5、KM6方便，在KM5、KM6兩端加了兩個(gè)刀閘。
　　如果#1機工作在變頻狀態(tài)，#2機可以工作在工頻狀態(tài)或備用狀態(tài)；相反如果#2 工作在變頻狀態(tài)，則#1 可以工作在工頻狀態(tài)或備用狀態(tài)；如果檢修變頻器，斷開(kāi)QS1-QS4，兩臺負載#1、#2都可以工頻運行。該接線(xiàn)方案無(wú)論#1機或#2機工作都能實(shí)現變頻－>工頻或工頻－>變頻的切換。運行中，若變頻增壓風(fēng)機電機發(fā)生故障（6kV斷路器保護跳閘或變頻器故障停機），能夠在變頻器退出運行后，自動(dòng)投入工頻，由現有系統的“備自投”開(kāi)關(guān)選擇“自動(dòng)”或“手動(dòng)”。
4.2變頻器I/O接口配置
　　現場(chǎng)DCS與高壓變頻器控制輸入輸出連接如下表3所示

4.3高壓變頻器幾個(gè)控制功能
　?。?）變頻器瞬停保護設計
　　由于機組6kV廠(chǎng)用母線(xiàn)均帶有給水泵電機，大機組給水泵電機功率相當大，在給水泵聯(lián)鎖啟動(dòng)時(shí)，母線(xiàn)電壓均跌落至80%以下，根據泵啟動(dòng)后帶負荷的情況，電壓跌落持續時(shí)間可能維持10～20S，因此變頻器瞬停保護對保證風(fēng)機的持續運行非常重要。風(fēng)光高壓變頻器具有掉電3S不停機功能，在高壓變頻器高壓失電3S內，高壓變頻器自動(dòng)減速繼續運行，3S內恢復高壓變頻器從最后運行頻率開(kāi)始恢復運行，3S內高壓未恢復變頻器停機，30S（可設置）內高壓恢復變頻器自動(dòng)執行飛車(chē)啟動(dòng)。
　?。?）飛車(chē)啟動(dòng)功能
　　對于脫硫項目除塵風(fēng)道采用兩個(gè)增壓風(fēng)機引風(fēng)，一用一備。在停止一臺風(fēng)機時(shí)，另一臺增壓風(fēng)機自然旋轉，變頻器要想啟動(dòng)另一臺風(fēng)機，如果變頻器沒(méi)有此功能，則會(huì )出現過(guò)流保護，必須等待電機完全靜止后再啟動(dòng)，而這勢必會(huì )耽誤調試或生產(chǎn)時(shí)間。風(fēng)光牌JD-BP37系列高壓變頻器能夠識別電機的速度及轉向并在電機不停轉的情況下直接起動(dòng)。為了適應國內電網(wǎng)波動(dòng)大，在電網(wǎng)電壓波動(dòng)不超過(guò)＋15～－35％U0情況下，變頻系統保持正常運行，在超過(guò)上述范圍時(shí)，能夠提供有效過(guò)、欠壓保護；并在電網(wǎng)恢復正常后，自動(dòng)搜索跟蹤電動(dòng)機轉速及轉向按照設定曲線(xiàn)恢復正常運行狀態(tài)，保證生產(chǎn)設備較大限度安全運行。為了滿(mǎn)足不同現場(chǎng)對飛車(chē)啟動(dòng)功能的需求，系統提供完備的參數設定功能，真正適應現場(chǎng)運行工況要求。
　?。?）完整的工頻/變頻自動(dòng)互切技術(shù)
　　現在的高壓變頻器一般設置工頻旁路切換柜，變頻器發(fā)生故障時(shí)能使高壓電機轉至工頻運行，旁路切換有手動(dòng)旁路和自動(dòng)旁路切換兩種型式，手動(dòng)旁路需人工操作，時(shí)間較長(cháng)，適應于無(wú)備用裝置或不重要的運行工況，自動(dòng)旁路可在變頻器發(fā)生故障后直接自動(dòng)轉換至工頻運行。本項目中公司提供自動(dòng)旁路切換柜，不僅可實(shí)現變頻故障情況下自動(dòng)由變頻轉換至工頻運行狀態(tài)，還可實(shí)現在變頻檢修完畢后由工頻瞬間轉換至變頻的功能，整個(gè)轉換過(guò)程不會(huì )對用戶(hù)設備的運行造成任何影響。用戶(hù)采用哪種切換方式可選擇。
　?。?）線(xiàn)電壓自動(dòng)均衡技術(shù)（星點(diǎn)漂移技術(shù)）
　　變頻器某相有單元故障后，為了使線(xiàn)電壓平衡，傳統的處理方法是將另外兩相的電壓也降至與故障相相同的電壓，而線(xiàn)電壓自動(dòng)均衡技術(shù)通過(guò)調整相與相之間的夾角，在相電壓輸出較大且不相等的前提下保證較大的線(xiàn)電壓均衡輸出。在運行中，如果有任意三個(gè)單元以?xún)瘸霈F故障，變頻器本身會(huì )自動(dòng)旁路該單元，同時(shí)變頻器主控系統具有星點(diǎn)漂移功能，使三相輸出線(xiàn)電壓保持平衡，不會(huì )對電動(dòng)機造成不利影響。
5增壓風(fēng)機變頻改造的節能效益
　　本脫硫項目增壓風(fēng)機變頻改造項目于2010年6月1日正式投入運行。至今運行正常，用戶(hù)非常滿(mǎn)意。南屯電廠(chǎng)節能服務(wù)中心對增壓風(fēng)機正常運行時(shí)參數實(shí)際測量如下：機組負荷100MW，增壓風(fēng)機工頻運行，母線(xiàn)電壓6.15kV，電流91.8A，功率因數為0.8，電機實(shí)際功率782kW；增壓風(fēng)機變頻運行，運行頻率為35.7Hz，靜葉檔板開(kāi)度為100%，母線(xiàn)電壓6.15kV，輸入電流38.8A，輸出電流65.9A，功率因數為0.97，電機實(shí)際功率401kW；電機功率減小381kW。按照增壓風(fēng)機年運行小時(shí)數為7000h，節省電量大約為2667000kW·h，電價(jià)按照0.30元/ kW·h計，則一臺增壓風(fēng)機變頻改造的收益約為80萬(wàn)元。
　　另外變頻器實(shí)現電機軟啟動(dòng)，減小電機啟動(dòng)沖擊；控制方便、靈活；降低風(fēng)機維護費用，延長(cháng)設備使用壽命；具有過(guò)壓、過(guò)熱、過(guò)載、短路及外圍聯(lián)鎖保護等多項保護功能，改造間接效益無(wú)法估量。
6結束語(yǔ)
　　南屯電廠(chǎng)脫硫項目增壓風(fēng)機高壓變頻器運行4個(gè)月來(lái)，其性能穩定、節能效果明顯，可以根據鍋爐的脫硫增壓風(fēng)機工況情況進(jìn)行風(fēng)量調節，大大提高鍋爐脫硫系統運行的穩定性，提高了機組運行的經(jīng)濟性。在鍋爐風(fēng)機的燃燒系統中應用高壓變頻器節能降耗，是國家大力提倡節能降耗政策不可缺少的技術(shù)手段。高壓變頻器越來(lái)越在電力、冶金、石化、水泥、礦山等高壓電機驅動(dòng)的各個(gè)行業(yè)會(huì )大顯身手。