英威腾gd5000系列高压变频器在火电厂引风机上的应用.pdf

国内技术支持部 典型应用案例 英威腾GD5000 系列高压变频器在火电厂引风机上的应用 深圳市英威腾电气股份有限公司 国内技术支持部 摘要：根据高压变频器在引风机上的应用，分析改造之后的控制策略以及实际节能效果 关键词：引风机 高压变频器 节能改造 一、概述 引风机是火电厂燃煤锅炉引风系统的主要设备之一。通过控制引风机入口挡板调节引风 量，维持炉膛负压在一定的范围内运行。如果炉膛负压太小，炉膛容易向外喷粉，既影响环 境卫生，又可能危及设备和操作人员的安全；负压太大，炉膛漏风量增大，增加了引风机的 电耗和烟气带来的热量损失。因此，控制引风量大小，稳定炉膛负压值，对保证锅炉安全、 经济运行具有十分重要的意义。 二、改造情况 1．运行工况 根据机组负荷的变化，机组控制系统将负荷指令传递至燃料系统实现整个系统的自动平 衡，达到安全稳定运行的目的。在机组负荷调节范围大，负荷调节快的情况下，循环流化床 需调节给煤量，空气量和返料循环量，其负荷须可在30%-110%之间调节；此外由于截面风 速高和吸热控制容易，循环流化床锅炉负荷调节速率要求也很快，一般达每分钟4% 。因此， 通过采用调节一次风压、风量，实现燃料系统快速负荷响应，就对风量的供给及使用等工艺 指标提出了很高的要求。一方面，系统对风压要求严格，过高影响喷燃器的火焰形态、过低 风导致燃烧不充分。另一方面，系统对风量的控制受到诸多因素的影响，风温的变化、锅炉 负荷的变动，都直接影响风量的控制指标。由于目前引风机风量调节方式不能很好的满足锅 炉燃烧能力及稳定性运行需要，所以有必要对引风机进行节能和调节性能改造，来满足机组 整体调节性能需要。系统工艺流程见下图所示： 国内技术支持部 典型应用案例 2 ．一次动力系统策略 为了充分保证系统的可靠性，为变频器同时加装工频旁路装置，变频器异常时，变频器 停止运行，电机可以直接手动切换到工频下运行。工频旁路由3 个高压隔离开关QS1、QS2 和QS3 组成（其中QF 为甲方原有高压开关）。要求QS2 不能与QS3 同时闭合，在机械上 实现互锁。变频运行时，QS1 和QS2 闭合，QS3 断开；工频运行时，QS3 闭合，QS1 和QS2 断开。 为了实现变频器故障的保护，变频器对6KV 开关QF 进行联锁，一旦变频器故障，变 频器跳开QF，要求甲方对QF 的合分闸电路进行适当改造。工频旁路时，变频器应允许QF 合闸，撤消对QF 的跳闸信号，使电机能正常通过QF 合闸工频启动。设计方案如下： 一拖一手动旁路图 三．控制系统方案 由于 4#机组自动化投入率比较高，为减少此次引风机系统变频改造对整个锅炉系统的 影响，仍然由DCS 实现引风系统投自动的控制逻辑与炉膛负压PID 调节，变频器作为一个 执行设备，接收DCS 来的炉膛负压调节信号，实现引风机转速调节与挡板开度调节的协调 控制。改造前后DCS 控制逻辑SAMA 图如下所示： 国内技术支持部 典型应用案例 对于DCS 来说，引风系统改造前后的区别是控制对象不再是挡板而是引风机负荷率， DCS 根据系统工况判断所需要的引风机负荷率，直接控制引风机转速与挡板开度，满足炉 膛负压的控制需要。 四．运行工况分析 由于循环流化床锅炉在炉膛冒正压的情况下容易发生爆炸，而炉膛负压过大也非常危 险，此次改造对现有炉膛负压保护逻辑不做变更，在引风协调控制单元中加入快速负荷平衡 回路，确保炉膛负压及系统安全。对应两台引风机变频设备配合有多种运行方式，具体控制 方式如下： 1)单侧引风机工频运行 单侧引风机工频运行与目前现场运行工况相似，系统启动后，DCS 手动调节引风机控 制信号直接控制引风机挡板开度，控制引风机负荷维持炉膛负压。当机组负荷变化时可通过 HCU-YF 直接手动给定引风机挡板开度，实现锅炉系统安全稳定运行。 2 ）单侧引风机变频运行 对于锅炉引风系统单侧引风引变频运行