高压变频技术在盐化厂锅炉风机中的应用

频装置采用多电平串联技术,6kV系统结构见图1,整套系统由移相变压器、功率单元和控制器组成。6kV系列有21个功率单元,每7个功率单元串联构成一相。每个功率单元结构上完全一致,可以互换,其电路结构见图2,为基本的交-直-交单相逆变电路,整流侧为二极管三相全桥,通过对IGBT逆变桥进行正弦PWM控制,可得到如图3所示的波形。

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可以大大改善网侧的电流波形,使其负载下的网侧功率因数接近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,类似常规低压变频器。

输出侧由每个单元的U、V输出端子相互串接而成星型接法给电机供电,通过对每个单元的PWM波形进行重组,可得到如图4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,无须输出滤波器就可以使输出电缆长度很长,电机不需要降额使用,可直接用于旧设备的改造；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。

当某一个单元出现故障时,可将此单元模块旁路退出系统而不影响其他单元的运行,变频器可持续降额运行,如此可减少很多场合下停机造成的损失,避免了由于一个大功率高压开关器件的故障而导致整机故障、停机的产生,从而保证了变频器的可靠性。利德华福的产品最多可允许2-3个单元模块的旁路。

三、应用效果

从三台风机采用高压变频器后的实际运行情况看,各项技术指标均满足使用要求,工作性能稳定,节能效果明显。下面是电机改造前工频运行与变频改造后变频运行的对比。

从上表看出,蓝天盐化厂在锅炉风机上应用高压变频技术后,节能效果十分显著,一年便收回了投资。概括起来其主要应用效果如下:

1、变频起动对电网没有任何冲击。由于变频器改造后风机可以实现变频软起动,避免了起动电流的冲击,不仅对电网没有任何冲击,而且还可以随时起动或停止；

2、按需调节风量,避免浪费。进行变频改造后,风机的送风量不再需要由风门来调节,而是由变频器通过变频调节风机的转速来实现,调节范围可以从0%—100%；因而可以根据生产需要随意调节风量,减少了不必要的浪费；

3、变频节能运行,节约了大量能源。由于变频改造后不再使风机一直处于满负荷工作状态,节能率高达63%以上；

4、降低风机工作强度,延长使用寿命。进行变频改造后,风机的大部分工作时间都在较低的速度下运行,因而大大降低了风机工作的机械强度和电气冲击,将会大大延长风机的使用寿命,降低维修强度；

5、可使电动机与风机直接相连接,减少传动环节的费用；

6、电机和风机运转速度下降,润滑条件改善,传动装置的故障下降；

7、系统压力降低,对管道的压力和密封等条件缓解,延长使用寿命；

8、系统完善的监控性能和高可靠性提高了工作效率,减少了检修和维护的工作量。

四、结束语

由利德华福生产的HARSVERT-A高压变频调速系统在我厂风机上的使用非常成功。变频装置安装方便,只需在原断路器与电机之间串联变频装置即可,无需对负载和电机做任何改动；正常运行后,可靠性高,基本上无维护量。在一年多的运行过程中,性能稳定可靠,节能效果显著,为我厂的正常生产做出了巨大的贡献。