高压变频技术在盐化厂锅炉风机中的应用

    1、引言

    湖北蓝天盐化有限公司为云梦县龙头企业之一，是一家大型盐化工生产企业。我公司在2005年度的锅炉技改工程中，对75t/h循环硫化床锅炉的引风机、一次风机、二次风机的高压电机，均进行了高压变频技术改造，现将改造情况作简单介绍。

    2、基本情况

    我厂75t/h循环流化床锅炉的引风机、一次风机、二次风机的风量调节、风压调节，原来采用的是传统做法，即风机以定速方式运行，由挡板调节。其主要弊端主要表现为：

    （1）调节挡板前后压差增加，工作安全特性变坏，压力损失严重，造成能耗增加；
    （2）风机定速运行，挡板调整节流损失大，出口压力高，系统效率低，造成能源的浪费；
    （3）风道压力过高，威胁系统设备密封性能；
    （4）长期的40～70％开度，加速挡板自身磨损，导致挡板控制特性变差；
    （5）设备使用寿命短，日常维护量大，维修成本高，造成各种资源的浪费；
    （6）设备起动冲击电流大，需增加配电设备容量而增加投资；
    （7）与DCS不能直接配合，难于实现自动化操作。
    为了解决上述问题，经过了大量的技术论证，决定用高压变频器替代传统的挡板调节风量、风压的方法。经过多次考察、反复研究讨论，本项目采用了三台北京利德华福电气技术有限公司生产的高压变频器，其型号为：HARSVERT-A06/040（315kW）、HARSVERT-A06/050（355kW）、HARSVERT-A06/030（250kW）。

    3、HARSVERT-A高压变频调速系统的技术方案

    3.1 工作原理

    该变频装置采用多电平串联技术，6kV系统结构如图1所示，整套系统由移相变压器、功率单元和控制器组成。6kV系列高压变频器有21个功率单元，每7个功率单元串联构成一相。每个功率单元在结构上完全一致，可以互换，其电路结构如图2所示，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。

图1 高压变频调速系统结构图

图2 功率单元电路结构

图3 单元输出的PWM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。

图4 变频器输出的相电压阶梯PWM波形

    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。

    3.2 技术方案

    我厂此次采用一拖一自动旁路方案，其一次电路如图5所示。

图5 旁路系统方案