高压变频技术在锦西石化4abi炉风机节能改造中的应用及经济效益分析

1、高压变频技技术在锦西西石化4#炉风机节节能改造中中的应用及及经济效益益分析中国石油锦锦西炼油化化工总厂热热电公司有有75吨锅锅炉3台，2220吨锅锅炉3台。其中1、2、3#炉是755吨锅炉，44、5、66#炉是2220吨锅锅炉。6台台锅炉全部部采用了引引风、送风风和二次风风机，这些些风机的驱驱动电机是是按照最大大额定负荷荷设计的，而而锅炉一年年中能在最最大额定负负荷段状态态下运行的的时间却很很少，大部部分时间运运行在三分分之二负荷荷段上。这这样，锅炉炉对实际风风的需要量量却不是所所设计的最最大风量，而而应该是随随着负荷改改变而改变变的变化风风量。为了了满足锅炉炉对变化风风量的要求求，我们传传统

2、工艺一一直采用调调整风道档档板开度的的办法，这这种办法能能够改变和和调整风量量，却无法法调整驱动动电机的转转速和按比比例节能，造造成了工业业生产中能能源的大量量浪费和生生产成本的的上升。2.改改造目的 为了了降低生产产成本，降降低能耗，适适应我国关关于能源节节约与资源源综合利用用“十五”规划的要要求，采用用低消耗、低排放、高效率的的持续发展展理念的经经济增长模模式，应用用变频节能能技术来改改造传统工工艺的技术术缺憾。我我公司经过过对低压变变频技术的的广泛成熟熟的应用，获获取了较大大的节能效效果和维护护经验。随随着高压变变频器技术术产品的成成熟与稳定定应用，我我们把这一一节能成果果又进一步步扩大

3、到了了高压电机机上，并于于20066年5月份份对4#炉炉三台风机机的驱动电电动机进行行了高压变变频器改造造。33、4#炉炉风机工作作额定参数数 33.实施的的改造方案案 33.1 变变频器的选选型方案 由于于高压变频频改造所实实施的具体体方案与变变频器的选选型有直接接的关系,所以我公公司首先进进行了变频频器的选型型考察，经经过仔细认认真地比较较和公开招招标，最后后国产产品品北京京利德华福福HARSSVERTT-A高压压变频器以以其优良的的质量，齐齐全的技术术性能和周周到的售后后服务一举举中标。 3.2 主回回路方案 根据据我公司风风机负荷的的重要性，我我们决定采采用的变频频控制为一一拖一方案案

4、，就是一一台变频器器带一台风风机电机。为了增加加运行的可可靠性和安安全性，又又增设了工工频旁路回回路。具体体的设计方方案如图11所示： 图1：一次主回回路接线图图QF为为用户的真真空断路器器，QS11、QS22、QS33为3台高高压隔离刀刀闸。在QQS1和QQS2之间间是高压变变频器，QQS3为旁旁路刀闸。当电机需需变频运行行时，应首首先将QSS3拉开，然然后合QSS1和QSS2刀闸，最最后再合真真空断路器器QF使变变频器得电电并启动变变频器以驱驱动电机。当电机需需工频运行行时，应将将QS1和和QS2刀刀闸拉开，将将QS3旁旁路刀闸合合入，最后后合真空断断路器QFF以直接驱驱动电机工工频运行。

5、此运行方方式为变频频器故障或或检修等特特殊情况下下用工频来来保证设备备运行的备备用工作方方式。 上述方方案为手动动旁路的典典型方案，要要求QS22和QS33不能同时时闭合，并并在机械上上实现安全全互锁。 为了了实现对故故障变频器器的保护，变变频器故障障状态下发发出跳闸指指令，对现现场的高压压真空断路路器QF进进行连锁跳跳闸，以使使变频器断断开电源。同时三把把刀闸都与与断路器QQF电气互互锁，只有有在断路器器分离时才才能操作刀刀闸，保证证了安全操操作。 3.33 控制方方案 根据我公公司的实际际情况，我我们对变频频器采用三三种控制方方案，分别别是远程DDCS闭环环自动控制制、远程DDCS开环环手

6、动控制制和就地手手动控制。 33.4 冷冷却方案 变频频器的工作作过程是将将交流电整整流成直流流电，再将将直流逆变变成交流的的过程。在在这一过程程中，电子子功率器件件自身要发发出一定的的热量（22%），这这些热量会会使设备的的温度不断断上升，并并烧损设备备本身。为为了使变频频器正常稳稳定工作，就就必须将变变频器发出出的热量及及时排散掉掉。因此变变频器冷却却问题对变变频器运行行的稳定十十分重要。经过认真真的研究，我我们采用了了最简单、最有效、最稳定的的冷却方案案自然然风冷方案案。就是在在变频器顶顶部安装一一个总风道道，用这个个风道将变变频器自身身顶部的冷冷却风机从从室内吸入入的自然空空气所带的的

7、变频器内内部热量不不断地排放放到室外。这种方案案只做一个个风道，不不增加任何何转动设备备，因此简简单可靠，故故障因素少少。经过在在40室温温条件下做做满载散热热能力试验验，结果变变频器的温温度最高到到68，与与设计的最最高温升1140度相相比，结果果是非常理理想的。4.变变频器的工工作原理与与特性 4.11 系统结结构 HARSSVERTT-A系列列6kV高高压变频调调速系统的的结构见图图2，由移移相变压器器、功率单单元和控制制器组成。每台变频频器有211个功率单单元，每77个功率单单元串联构构成一相。 图2：高压变频频调速系统统结构图 4.2 功率率单元结构构 每个功率率单元结构构上完全一一

8、致，可以以互换，其其电路结构构见下图33，为基本本的交-直直-交单相相逆变电路路，整流侧侧为二极管管三相全桥桥，通过对对IGBTT逆变桥进进行正弦PPWM控制制，可得如如图4所示示的波形。 44.3 输输入侧结构构 输输入侧由移移相变压器器给每个单单元供电，移移相变压器器的副边绕绕组分为三三组，构成成42脉冲冲整流方式式，这种多多级移相叠叠加的整流流方式可以以大大改善善网络的电电流波形，使使其负载下下网侧功率率因数接近近1。 另外，由由于变压器器副边绕组组的独立性性，使每个个功率单元元的主回路路相对独立立，类似常常规低压变变压器，便便于采用现现有的成熟熟技术。 4.4 输出出侧结构 参见见图2

9、和图图3。输出出侧由每个个单元的UU、V输出出端子相互互串接而成成星型接法法给电机供供电，通过过对每个单单元的PWWM波形进进行重组，可可以得到如如图5所示示的阶梯PPWM波形形。这种波波形正弦度度好，dvv/dt小小，可减少少对电缆和和电机的绝绝缘损坏，无无须输出滤滤波器就可可以使输出出电缆长度度很长，电电机不需要要降额使用用，可直接接用于旧设设备的改造造。同时，电电机的谐波波损耗大大大减少，消消除了由此此引起的机机械振动，减减小了轴承承和叶片的的机械应力力。 当某一个个单元出现现故障时，通通过使图33中的继电电器K闭合合，可以将将此单元旁旁路出系统统而不影响响其它单元元的运行，变变频器可持

10、持续降额运运行，如此此可减少很很多场合下下停机造成成的损失。 图3：功率单元元电路结构构 图4：单元输出出的PWMM波形 图5：系统输出出的相电压压阶梯PWWM波形4.55 控制器器 控控制器核心心由高速单单片机来实实现，精心心设计的算算法可以保保证电机达达到最优的的运行性能能。控制器器还包括一一台内置的的PLC，用用于柜体内内开关信号号的逻辑处处理，以及及与现场各各种操作信信号和状态态信号的协协调。增强强了系统的的灵活性。 控控制器结构构上采用VVME标准准箱体结构构，各控制制单元板采采用FPGGA、CPPLD等大大规模集成成电路和表表面焊接技技术，系统统具有极高高的可靠性性。另另外，控制制

11、器与功率率单元之间间采用光纤纤通讯技术术，低压部部分和高压压部分完全全可靠隔离离，系统具具有极高的的安全性，同同时具有很很好的抗电电磁干扰性性能。5.改改造效果 5.1 改造造后的工艺艺效果 4#炉炉引、送、二次风机机高压变频频改造后，将将原风道中中用开度大大小来调整整风道风量量的档板开开到了1000%。这这样大大减减小了风的的阻力损耗耗。另外完完全改变了了风在管道道中的振动动频率，由由于风机的的驱动电机机在变频状状态下工作作，工作频频率在不断断的变化中中，使风道道的固有共共振频率很很难与工作作频率一致致，从而避避免了共振振现象的产产生，解决决了风道在在工频状态态下振动大大的问题。这样风道道时

12、常被振振开裂的难难题被自然然解决了，也也是我们此此次改造的的意外收获获。 5.2 改造后对对电网的冲冲击效果 当当电机通过过工频直接接启动时，它它将会产生生7-8倍倍的电机额额定电流。这个电流流值将大大大增加电机机绕组的电电应力并产产生热量，从从而降低电电机的寿命命。而采用用变频后，电电机实现了了软启动，可可以在零速速零电压启启动（当然然可以适当当加转矩提提升），直直到达到工工作电流为为止。一旦旦频率和电电压的关系系建立，变变频器就可可以按照VV/f或矢矢量控制方方式带动负负载进行工工作，对电电网几乎没没有冲击。 55.3 改改造后的维维护强度效效果 采用变频频调速后，驱驱动电动机机基本工作作

13、在30HHz到400Hz的频频率范围内内，与工频频50Hzz相比，降降低了风机机的转速。另外启动动时的缓慢慢升速过程程也使整套套风机机械械设备的零零部件、密密封和轴承承等的使用用寿命大大大延长。不不用档板调调风，调风风档板的使使用寿命大大大延长，使使检修维护护工作量减减少，更降降低了检修修工作强度度和费用。 55.4 改改造后的节节能效果 我公公司4#炉炉3台风机机进行变频频调速改造造后，在收收到上述诸诸多改造工工艺效果的的同时，更更获得了重重大的节能能效果。详详见下列改改造前后生生产参数对对照表，此此表数据来来源于改造造前后的生生产报表： 44#炉变频频改造前后后节能对照照表 注：改改造前功

14、率率因数为00.85；改造后功功率因数为为0.977。 从从上表中数数据可知，2220吨锅锅炉在从1140吨到到200吨吨运行过程程中，三台台风机的节节电效果随随锅炉负荷荷的增加而而下降，随随锅炉负荷荷的减小而而上升。而而我公司锅锅炉每年中中运行在1140吨到到150吨吨大约有88个月，运运行在2000吨大约约有2个月月，运行在在180吨吨大约有11个月，检检修时间大大约有1个个月。改造造前4#炉炉每年三台台风机用总总电量约为为18633.133387万度度（kWh），改改造后每年年三台风机机总用电量量约为9441.155169万万度（kWWh），故故4#炉变变频改造后后比改造前前每年可节节约

15、电能约约921.982119万度（kkWh），节节电率约为为49.55%。也就就是说，我我们只用改改造前500.5%的的用电量就就能完成改改造前的生生产任务。如果每度度电销售价价格以0.45元计计，那么我我公司4#炉三台风风机变频改改造后每年年可节约的的92199821.9度(kkWh)厂用电，相相当于节支支414.891998万元。在当年超超额收回了了投资成本本，之后可可每年为我我厂节支4414.99万元。6.结结束语 4#炉炉三台风机机的高压变变频节能改改造，是我我们总厂22006年年的一项重重要改造项项目。是我我们企业领领导经济管管理意识的的前瞻性体体现，是企企业由粗放放型管理向向资源节约约型管理过过渡的具体体举措，是是我厂在高高压变频节节能改造方方面迈出的的又一具有有实质性意意义的一步步。其改造造后的工艺艺效果和节节能效果极极大地鼓舞舞了公司全全体职工的的工作积极极性，有效效激发了职职工对节能能工作重要要性的认识识。其经济济效果之显显著，已经经成为我们们企业增效效的新亮点点。同时说说明我们企企业生产节节能的潜力力是巨大的的，我们在在变频节能能改造的道道路上还