高压变频器在锅炉引风机改造中的运用

刘霞

摘 要：通过分析锅炉引风机改造中应用高压变频器的必要性，阐述了高压变频器的工作原理和它在锅炉引风机改造中的应用，并提出了高压变频器改造中的一些注意事项，以期为日后的相关工作提供参考和借鉴。

关键词：高压变频器；锅炉；引风机；节能减排

中图分类号：TM921.51 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.19.150

1 应用高压变频器的必要性

交流电动机是锅炉引风机的动力系统，为了达到最大运行工况的要求，在选择电动机容量时，应以最大需求为主。当引风机定速运行时，为了满足工况变化的需求，需要依靠引风机的入口挡板调节风量。但是，这样的操作会损失大量的节流，增加风阻和管道振动增加，产生噪声，降低供风质量，加速设备老化，并且会在调节风量的过程中损失大量的电能，提高锅炉的使用成本。因此，为了响应国家节能减排政策的号召，提高锅炉的工作效率，提升企业的竞争力，需要结合锅炉引风机的特点引入高压变频器，改造锅炉引风机，从而实现节能减排的目的。

2 高压变频器

2.1 工作原理

高压变频器是串联叠加性的变频器。它是采用功率单元串联多电平技术，将固定频率、固定电压的公用电源转换为可变频率、可变电压的电源，从而实现对交流异步电动机的变频调速控制。

电压/频率控制原理为：

交流电动机的感应电动势为：

E=4.44 Nfφ. （1）

式（1）中：N为绕组有效匝数，可忽略电子绕组的阻抗。

定子电压为：

U≈E=4.44 Nfφ. （2）

当电机供电频率降低时，如果保持电机的端电压不变，则电机中的φ将增大，φ增大将导致电机铁芯饱和，使电机中有很大的励磁电流流过，增加铜耗和铁耗；相反，当供电频率增加，电机出现欠励磁时，将会导致电机输出转矩下降。因此，在改变电机频率时，应保持电机的主磁通φ近似不变，控制电机的电压或电动势，即变压变频控制——变频器将固定频率、固定电压的公用电源转换为可变频率、可变电压的电源，从而改变电机速度。如果采用变频调速时，可以按照需要升降电机转速，改变设备的性能曲线，其节能效果显著。变频器主要是由控制柜、功率柜和变压器柜构成的。三相高压电由高压开关柜进入，经由输入降压和移相给功率单元柜中的功率单元实现供电。其中，功率单元有3组，每一组为一相，并且每相功率单元都采用首尾相串的输出方式。当需要检测功率柜中的每一功率单元、逆变控制和整流时，主要是主控制柜内的控制单元利用光纤实现的。这样做，能够结合实际需求在操作界面制订频率，再由控制单元向功率单元传送控制信息，并作出相应的控制操作。

2.2 变频改造方案

在选择高压变频器时，主要结合需改造的锅炉引风机电动机参数，包括引风机的电动机额定功率、额定电压、额定电流、额定转速和功率因素等。例如，某电厂需改造的引风机电动机的额定功率、电压、电流和转速分别为1 120 kW、6 kV、133.2 A、990 r/min，其功率因素为0.86，那么，所选择的高压变频器可以选为HARSVERT-A06/135型，其性能指标基本满足原引风机的电动机参数要求。

为了确保高压变频系统的可靠性，并考虑到经济性等因素，系统主回路控制的控制方案可采取一拖一手动的方式。正常情况下，引风机的运行主要是利用变频器实现的，在DCS操作台上控制引风机的启停，以闭环的方式运行。在变频系统运行的过程中，为了尽可能缩短变频器出现不能恢复故障时单风机的运行时间，可以将旁路回路加装在变频器中，这样就能实现工频和变频2种运行方式。当变频器发生故障时，引风机的电动机可以采取手动的方式切换工频状态，以满足生产的要求。

控制系统是由电动机、高压开关和3个高压隔离开关构成的。其运行方式是：电源经过1个高压隔离开关QS1到高压变频器中，在调节高压变频器装置后，经过另一个高压隔离开关QS2向电动机输出控制，同时，电源也可以直接经过高压隔离开关QS3控制电动机。因为QS2和QS3是机械互锁逻辑关系，所以，它们不可以同时闭合。在主回路控制系统正常工作时，应该断开QS3，闭合QS1和QS2.当变频器发生故障时，则以工频方式运行。此时，应该闭合QS3，断开QS1和QS2，具体构成如图1所示。

为了保证高压变频器能够长期稳定运行，其环境温度应该保持在0～40 ℃的范围内，并且不能超过5 ℃/h的温度变化。如果锅炉处于温度高、灰尘多的环境中，那么，可以利用空-水冷密闭冷却方案作为散热方案。

3 运用高压变频器的注意事项

在锅炉引风机改造中，运用高压变频器需要注意以下几点：①保证变频器室内的通风情况，加强对变频器室温度和湿度的控制，落实变频室的封堵工作，避免外来灰尘进入变频室。②按照锅炉计划检修周期定期清扫和检查内部元件，包括冷却风机、瓷件和控制板等。③在变频器运行的过程中，要注重对变压器和功率单元的温度监控，定期清理变频器的进风滤网，避免内部元件温度过高。④在变频器运行过程中，如果发生故障需要切换工频方式时，它需要在锅炉停运检修的情况下重新投运，这势必会影响其投运率。因此，企业应该结合自身实际情况增设飞车启动功能，以保证设备的投运率，避免对实际生产造成影响。

4 结束语

总而言之，运用高压变频器不仅实现了对锅炉引风机的改造，延长了设备的使用寿命，降低了设备故障，还为其操作带来了不少便利，同时，也实现了节能减排的目的，提高了企业的效益。

参考文献

[1]陈文刚.高压变频器在锅炉引风机上的应用[J].山东电力高等专科学校学报，2011（02）：28-31.

The Application of High Voltage Inverter in the Transformation of Boiler Air Blower

Liu Xia

Abstract： This paper analyzes the necessity of application of high voltage inverter in the retrofit of boiler air guide fan， expounds the working principle and application of the high voltage inverter， and puts forward some points of attention in the reform of the high voltage inverter， in order to provide reference for the future work.

Key words： high voltage inverter； boiler； air blower； energy saving and emission reduction

〔编辑：白洁〕

文章编号：2095-6835（2015）19-0151-02