引言

　　設(shè)備為630kW/10kV和400KW/10KV主鍋爐風(fēng)機(jī)，電機(jī)啟動(dòng)方式采用水電阻啟動(dòng)。工藝要求的風(fēng)量根據(jù)進(jìn)料量進(jìn)行調(diào)節(jié)，沒有全負(fù)荷生產(chǎn)，若生產(chǎn)量大，進(jìn)風(fēng)口擋板開大。根據(jù)產(chǎn)量高低，風(fēng)門開度僅控制在30~35%左右。由于采用進(jìn)風(fēng)門擋板調(diào)節(jié)，大部分的能量都被消耗在擋板上了，且擋板的開度越小則耗能就更多。

　　隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，加上能源供應(yīng)緊張和能源價(jià)格不斷攀升，企業(yè)采用新技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、降低生產(chǎn)成本、提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，已是大勢(shì)所趨。因此，該單位對(duì)給主鍋爐風(fēng)機(jī)進(jìn)行了改造，改用變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速。

　　2、主風(fēng)機(jī)變頻改造方案

　　2.1 變頻器選型

　　一般情況下，變頻器容量應(yīng)不小于電動(dòng)機(jī)容量，這樣能滿足電機(jī)在額定出力內(nèi)進(jìn)行不同轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。但在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)工作中，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行工況來選擇合適的變頻器容量，既能滿足生產(chǎn)需要，又能節(jié)省變頻器投資及減少配套設(shè)施。電機(jī)分別為10kV/630kW和10kV/400kV，滿足50Hz時(shí)滿負(fù)荷運(yùn)行要求，我們?yōu)槠渑鋫淞巳萘繛?10KVA和500kVA的變頻器以滿足各種工況下不同轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的要求。

　　2.2 系統(tǒng)方案

　　改造遵循了“最小改動(dòng)，最大可靠性，最優(yōu)經(jīng)濟(jì)性”原則，考慮到變頻器退出運(yùn)行后，為了不影響生產(chǎn)，確保系統(tǒng)正常工作，配置工頻旁路，當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，將電機(jī)投切到工頻下運(yùn)行。

　　變頻調(diào)速系統(tǒng)由用戶開關(guān)、手動(dòng)旁路柜、FRHV5000系列高壓變頻器、高壓電機(jī)組成。手動(dòng)旁路柜是由三個(gè)真空高壓隔離開關(guān)QS1、QS2、QS3組成。電機(jī)以變頻方式運(yùn)行時(shí)， QS1、QS2閉合，QS3斷開;電機(jī)以工頻方式運(yùn)行時(shí)，QS3閉合， QS1、QS2斷開。變頻與工頻之間切換手動(dòng)完成。手動(dòng)旁路柜嚴(yán)格按照“五防”聯(lián)鎖要求設(shè)計(jì)，變頻輸出開關(guān)QS2和工頻開關(guān)QS3互鎖，完全能夠保證變頻調(diào)速系統(tǒng)安全運(yùn)行。

　　3、 高壓變頻器的組成和原理

　　高壓變頻器是采用德國(guó)佛朗克先進(jìn)的控制技術(shù)，無電網(wǎng)污染的調(diào)速系統(tǒng)，采用的結(jié)構(gòu)為多單元串聯(lián)，輸出為多電平移相式PWM方式。特別適合于風(fēng)機(jī)、泵類工業(yè)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)，已經(jīng)被廣大工業(yè)用戶接受和充分認(rèn)可。本項(xiàng)目為10kV系列，變頻器主電路結(jié)構(gòu)見下圖。

　　功率單元電路

　　每個(gè)功率單元結(jié)構(gòu)上完全一致，可以互換，其主電路結(jié)構(gòu)如左圖所示，為基本的交-直-交電路，圖中通過三相全橋方式整流，整流后給濾波電容充電，確定母線電壓， 通過對(duì)IGBT逆變橋進(jìn)行正弦PWM控制實(shí)現(xiàn)逆變。 功率單元輸出波形如圖：

　　3.2輸入側(cè)移相變壓器

　　輸入側(cè)由移相變壓器給每個(gè)單元供電，每個(gè)功率單元都承受電機(jī)電流、1/10的相電壓、1/30的輸出功率。30個(gè)單元在變壓器上都有自己獨(dú)立的三相輸入繞組。功率單元之間及變壓器二次繞組之間相互絕緣。二次繞組采用延邊三角形接法，目的是實(shí)現(xiàn)多重化，降低輸入電流的諧波成分。

　　本機(jī)中移相變壓器的副邊繞組分為三組，構(gòu)成60脈沖整流方式;這種多級(jí)移相疊加的整流方式可以大大改善網(wǎng)側(cè)的電流波形，使其負(fù)載下的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近1，輸入電流諧波成分低。實(shí)測(cè)輸入電流總諧波成分小于3%,低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

　　3.3輸出側(cè)結(jié)構(gòu)

　　輸出側(cè)由每個(gè)單元的U、V輸出端子相互串接而成星型接法給電機(jī)供電，通過對(duì)每個(gè)單元的PWM波形進(jìn)行重組，可得到如圖5所示的階梯PWM波形。這種波形正弦度好，dv/dt小，可減少對(duì)電纜和電機(jī)的絕緣損壞，無須輸出濾波器就可以使輸出電纜長(zhǎng)度很長(zhǎng)，電機(jī)不需要降額使用，可直接用于舊設(shè)備的改造;同時(shí)，電機(jī)的諧波損耗大大減少，消除了由此引起的機(jī)械振動(dòng)，減小了軸承和葉片的機(jī)械應(yīng)力。

　　4、結(jié)論

　　佛朗克電氣對(duì)該熱力主鍋爐風(fēng)機(jī)實(shí)施了變頻改造后，節(jié)約了大量的電能，改善了工藝過程，電機(jī)實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，減少維修量，取得了預(yù)期的效果。