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1引言
　　兗礦科澳鋁業(yè)有限公司是兗礦集團(tuán)與澳大利亞龍澳國際發(fā)展有限公司合營的大型煤-電-鋁聯(lián)產(chǎn)企業(yè)。南屯電廠為兗礦科澳鋁業(yè)有限公司下屬生產(chǎn)單位,，電廠自備發(fā)電機(jī)組為燃燒低熱值燃料的綜合利用電廠,，采用的生產(chǎn)工藝均為節(jié)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3×220t/h鍋爐煙氣脫硫（EPC）總承包工程采用洛陽天譽(yù)公司具有自主知識產(chǎn)權(quán)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(tǒng)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(tǒng)出口煙氣中含氨量小于等于10ppm,，系統(tǒng)新建一套硫酸銨回收裝置，年可回收硫酸銨達(dá)近萬噸,。
2增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行簡介
　　南屯電廠鍋爐配套煙氣脫硫項(xiàng)目工程中,，電廠鍋爐進(jìn)行脫硫系統(tǒng)（FGD）改造后，每套FGD裝置進(jìn)口原煙氣側(cè)（高溫?zé)煔鈧?cè)）配置了兩臺增壓風(fēng)機(jī),，一用一備,，用于克服FGD擋板、吸收塔及內(nèi)部部件引起的煙氣壓降,，脫硫煙氣壓力控制系統(tǒng)根據(jù)原煙氣擋板前的壓力,，通過PID控制增壓風(fēng)機(jī)的葉片角度,，來控制送入FGD系統(tǒng)的煙氣速度，保證原煙氣擋板前的壓力穩(wěn)定在設(shè)定值,，以適應(yīng)鍋爐負(fù)荷的變化,。脫硫系統(tǒng)增壓風(fēng)機(jī)工藝流程圖如圖1所示。

　　增壓風(fēng)機(jī)出力調(diào)整采用通過改變風(fēng)機(jī)的葉片的角度來調(diào)節(jié),。通過改變風(fēng)機(jī)靜葉的角度來調(diào)節(jié)風(fēng)量盡管比一般采用控制入口擋板開度來實(shí)現(xiàn)風(fēng)量的調(diào)節(jié)有一定的節(jié)能效果,，但是節(jié)流損失仍然很大，特別是低負(fù)荷時節(jié)流損失更大,，另由于節(jié)流調(diào)節(jié),，存在風(fēng)機(jī)運(yùn)行中振動、躁音等問題,。同時異步電動機(jī)在啟動時啟動電流一般達(dá)到電機(jī)額定電流的6～8 倍,，對廠用電形成沖擊，同時強(qiáng)大的沖擊轉(zhuǎn)矩對電機(jī)和風(fēng)機(jī)的使用壽命存在很大的不利影響,。
　　由于目前增壓風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)方式不能很好的滿足鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)定性運(yùn)行需要,，所以電廠考慮對增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)性能和節(jié)能改造，來滿足機(jī)組整體調(diào)節(jié)性能需要,。
　　在風(fēng)機(jī)的各種調(diào)節(jié)方式中,，變頻調(diào)節(jié)應(yīng)用較為廣泛。當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時,，其運(yùn)行效率變化不大,，其流量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比,，軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比,，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低后，其軸功率隨轉(zhuǎn)速的三次方降低,，驅(qū)動風(fēng)機(jī)的電機(jī)所需的電功率亦可相應(yīng)降低,。故考慮采用變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)對增壓風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速的線性調(diào)節(jié)，平移風(fēng)機(jī)運(yùn)行特性曲線,，避開失速區(qū),，同時能取得較好的節(jié)能效果。
　　針對上述情況,，南屯電廠領(lǐng)導(dǎo)對脫硫設(shè)備增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造,，在節(jié)約成本的策略前提下，考慮到國產(chǎn)高壓變頻器設(shè)備水平已接近國際水平,，能滿足現(xiàn)場工藝運(yùn)行要求,，進(jìn)行性價比比較，通過公開招標(biāo),，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(diào)速器對增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造,，采用“一拖二”控制,，改造取得了成功。現(xiàn)場#1,、#2增壓風(fēng)機(jī)完全相同,，其中#1增壓風(fēng)機(jī)參數(shù)如下表1所示。

3風(fēng)光牌JD-BP37-900F 高壓變頻器技術(shù)參數(shù)
　　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(biāo)小于IEE519-1992的諧波國家標(biāo)準(zhǔn)，輸入功率因數(shù)高,，輸出波形質(zhì)量好,，不必采用輸入諧波濾波器、功率因數(shù)補(bǔ)償裝置和輸出濾波器,；不存在諧波引起的電機(jī)附加發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動,、噪音、輸出dv/dt,、共模電壓等問題,，可以使用普通的異步電機(jī)。
　　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個功率單元串接組成,，三相共15個單元；輸出相電壓為11 電平,，輸出線電壓 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(yùn)行,，同一相允許1個被旁路掉的功率單元,。控制器部分以高速微處理器實(shí)現(xiàn)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(shè)計,，互換性好、維修簡單,。JD-BP37-900F高壓變頻器主要技術(shù)參數(shù)如下表2所示,。

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

　　此方案系統(tǒng)由三大部分組成：高壓變頻器,，隔離變壓器,，兩個高壓開關(guān)柜。隔離變壓器保證不同系統(tǒng)間的相互隔離,；輸出不需額外加濾波器,，保證原電機(jī)不改動：同時變頻器發(fā)生故障，可進(jìn)行自動切換至工頻旁路,，保證電機(jī)的可靠運(yùn)行,。一拖二自動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(dāng)#1電機(jī)變頻時合QS1、QS3,，斷QS2,、QS4、QS6,；當(dāng)#2電機(jī)變頻時合QS2,、QS4，斷QS1,、QS3,、QS8。為了維修KM5,、KM6方便,，在KM5、KM6兩端加了兩個刀閘,。
　　如果#1機(jī)工作在變頻狀態(tài),，#2機(jī)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QS1-QS4,，兩臺負(fù)載#1,、#2都可以工頻運(yùn)行。該接線方案無論#1機(jī)或#2機(jī)工作都能實(shí)現(xiàn)變頻－>工頻或工頻－>變頻的切換,。運(yùn)行中,，若變頻增壓風(fēng)機(jī)電機(jī)發(fā)生故障（6kV斷路器保護(hù)跳閘或變頻器故障停機(jī)），能夠在變頻器退出運(yùn)行后，自動投入工頻,，由現(xiàn)有系統(tǒng)的“備自投”開關(guān)選擇“自動”或“手動”,。
4.2變頻器I/O接口配置
　　現(xiàn)場DCS與高壓變頻器控制輸入輸出連接如下表3所示

4.3高壓變頻器幾個控制功能
　　（1）變頻器瞬停保護(hù)設(shè)計
　　由于機(jī)組6kV廠用母線均帶有給水泵電機(jī),，大機(jī)組給水泵電機(jī)功率相當(dāng)大,，在給水泵聯(lián)鎖啟動時，母線電壓均跌落至80%以下,，根據(jù)泵啟動后帶負(fù)荷的情況,，電壓跌落持續(xù)時間可能維持10～20S，因此變頻器瞬停保護(hù)對保證風(fēng)機(jī)的持續(xù)運(yùn)行非常重要,。風(fēng)光高壓變頻器具有掉電3S不停機(jī)功能,，在高壓變頻器高壓失電3S內(nèi)，高壓變頻器自動減速繼續(xù)運(yùn)行,，3S內(nèi)恢復(fù)高壓變頻器從最后運(yùn)行頻率開始恢復(fù)運(yùn)行,，3S內(nèi)高壓未恢復(fù)變頻器停機(jī)，30S（可設(shè)置）內(nèi)高壓恢復(fù)變頻器自動執(zhí)行飛車啟動,。
　?。?）飛車啟動功能
　　對于脫硫項(xiàng)目除塵風(fēng)道采用兩個增壓風(fēng)機(jī)引風(fēng),，一用一備,。在停止一臺風(fēng)機(jī)時，另一臺增壓風(fēng)機(jī)自然旋轉(zhuǎn),，變頻器要想啟動另一臺風(fēng)機(jī),，如果變頻器沒有此功能，則會出現(xiàn)過流保護(hù),，必須等待電機(jī)完全靜止后再啟動,，而這勢必會耽誤調(diào)試或生產(chǎn)時間。風(fēng)光牌JD-BP37系列高壓變頻器能夠識別電機(jī)的速度及轉(zhuǎn)向并在電機(jī)不停轉(zhuǎn)的情況下直接起動,。為了適應(yīng)國內(nèi)電網(wǎng)波動大,，在電網(wǎng)電壓波動不超過＋15～－35％U0情況下，變頻系統(tǒng)保持正常運(yùn)行,，在超過上述范圍時,，能夠提供有效過、欠壓保護(hù),；并在電網(wǎng)恢復(fù)正常后,，自動搜索跟蹤電動機(jī)轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向按照設(shè)定曲線恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)，保證生產(chǎn)設(shè)備較大限度安全運(yùn)行,。為了滿足不同現(xiàn)場對飛車啟動功能的需求,，系統(tǒng)提供完備的參數(shù)設(shè)定功能，真正適應(yīng)現(xiàn)場運(yùn)行工況要求。
　?。?）完整的工頻/變頻自動互切技術(shù)
　　現(xiàn)在的高壓變頻器一般設(shè)置工頻旁路切換柜,，變頻器發(fā)生故障時能使高壓電機(jī)轉(zhuǎn)至工頻運(yùn)行，旁路切換有手動旁路和自動旁路切換兩種型式,，手動旁路需人工操作,，時間較長，適應(yīng)于無備用裝置或不重要的運(yùn)行工況,，自動旁路可在變頻器發(fā)生故障后直接自動轉(zhuǎn)換至工頻運(yùn)行,。本項(xiàng)目中公司提供自動旁路切換柜，不僅可實(shí)現(xiàn)變頻故障情況下自動由變頻轉(zhuǎn)換至工頻運(yùn)行狀態(tài),，還可實(shí)現(xiàn)在變頻檢修完畢后由工頻瞬間轉(zhuǎn)換至變頻的功能,，整個轉(zhuǎn)換過程不會對用戶設(shè)備的運(yùn)行造成任何影響。用戶采用哪種切換方式可選擇,。
　?。?）線電壓自動均衡技術(shù)（星點(diǎn)漂移技術(shù)）
　　變頻器某相有單元故障后，為了使線電壓平衡,，傳統(tǒng)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,，而線電壓自動均衡技術(shù)通過調(diào)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電壓均衡輸出,。在運(yùn)行中,，如果有任意三個單元以內(nèi)出現(xiàn)故障，變頻器本身會自動旁路該單元,，同時變頻器主控系統(tǒng)具有星點(diǎn)漂移功能,，使三相輸出線電壓保持平衡，不會對電動機(jī)造成不利影響,。
5增壓風(fēng)機(jī)變頻改造的節(jié)能效益
　　本脫硫項(xiàng)目增壓風(fēng)機(jī)變頻改造項(xiàng)目于2010年6月1日正式投入運(yùn)行,。至今運(yùn)行正常，用戶非常滿意,。南屯電廠節(jié)能服務(wù)中心對增壓風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行時參數(shù)實(shí)際測量如下：機(jī)組負(fù)荷100MW,，增壓風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)行，母線電壓6.15kV,，電流91.8A,，功率因數(shù)為0.8，電機(jī)實(shí)際功率782kW,；增壓風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行,，運(yùn)行頻率為35.7Hz，靜葉檔板開度為100%,，母線電壓6.15kV,，輸入電流38.8A，輸出電流65.9A，功率因數(shù)為0.97,，電機(jī)實(shí)際功率401kW,；電機(jī)功率減小381kW。按照增壓風(fēng)機(jī)年運(yùn)行小時數(shù)為7000h,，節(jié)省電量大約為2667000kW·h,，電價按照0.30元/ kW·h計，則一臺增壓風(fēng)機(jī)變頻改造的收益約為80萬元,。
　　另外變頻器實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟啟動,，減小電機(jī)啟動沖擊；控制方便,、靈活,；降低風(fēng)機(jī)維護(hù)費(fèi)用，延長設(shè)備使用壽命,；具有過壓,、過熱、過載,、短路及外圍聯(lián)鎖保護(hù)等多項(xiàng)保護(hù)功能,，改造間接效益無法估量。
6結(jié)束語
　　南屯電廠脫硫項(xiàng)目增壓風(fēng)機(jī)高壓變頻器運(yùn)行4個月來,，其性能穩(wěn)定,、節(jié)能效果明顯，可以根據(jù)鍋爐的脫硫增壓風(fēng)機(jī)工況情況進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié),，大大提高鍋爐脫硫系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性,，提高了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性,。在鍋爐風(fēng)機(jī)的燃燒系統(tǒng)中應(yīng)用高壓變頻器節(jié)能降耗,，是國家大力提倡節(jié)能降耗政策不可缺少的技術(shù)手段。高壓變頻器越來越在電力,、冶金,、石化、水泥,、礦山等高壓電機(jī)驅(qū)動的各個行業(yè)會大顯身手,。