利德華福高壓變頻器及配套設施空水冷在納雍二電廠的應用

　　一、前言
　　
　　火力發電廠在脫硫系統（FGD）改造后，為了克服FGD擋板、吸收塔及內部部件引起的煙氣壓降，在FGD原煙氣側需配置一臺增壓風機，脫硫煙氣壓力控制系統根據原煙氣擋板前的壓力，通過控制增壓風機的靜葉導流角度，來控制送入FGD系統的煙氣速度，以保證原煙氣擋板前壓力穩定，適應鍋爐的負荷變化。增壓風機為靜葉可調軸流風機。
　　
　　二、概況
　　
　　納雍發電二廠大型火力發電企業,目前共有4臺300MW燃煤發電機組，采用濕法脫硫工藝，滿足脫硫環保要求。鍋爐煙氣經電除塵后，通過增壓風機進入吸收塔,脫除SO2、SO3，將后續一系列的化學反應以及工藝過程后，zui終將脫硫后的煙氣排放進大氣，減少環境污染。納雍二廠于2010年開始采用變頻改造已達到國家要求的節能減排目標，其中有24臺輔機采用了利德華福HARSVEST-VA型變頻器進行節能改造。
　　
　　三、風機采用變頻的可行性風機的工作特性圖如下：　　由上知，采用調節風機速度來減小風量，風機改按速度N2運行，工作特性為曲線②，風機工作在C點，風量仍然為Q2，但壓力為H2。相比B、C兩點，風機減少的軸功率為：ΔP＝PB-PC＝（H3–H2）×Q2在風道阻力特性不變的情況下，風機的風量Q、壓力H、軸功率P和轉速N之間滿足如下關系（相似定理）：Q∝N，H∝N2,P∝N3所以有：通過調速方式改變風機風量，風量下降一半時，風機軸功率將下降。
　　
　　HARSVERT-A06/485型高壓變頻器原理
　　
　　變頻裝置采用多電平串聯技術，由移相變壓器、功率單元和主控制器組成。每個功率單元結構以及電氣性能*一致，可以互換，其構造為基本的交—直-交逆變電路，整流側為三相全橋整流電路，通過IGBT逆變橋進行PWM控制，從而得出單個功率單元的輸出電壓，通過對多個單元的波形進行重組疊加后獲得的階梯正弦PWM波形，這種波形正弦度好，dv/dt小，可減小對電纜和電機的絕緣損壞，無需輸出濾波器；同事，電機的諧波損耗大大減小，消除機械振動，減小軸承和葉片的機械應力。
　　
　　為了充分保證系統的可靠性，采用如下主回路方案：　　此方案是自動旁路的典型方案。原理是由3個高壓開關QF1、QF2和QF3和高壓開關QF、電動機M組成（見左圖）。要求QF2和QF3合閘回路之間的存在機械、電氣、互鎖邏輯，不能同時閉合。變頻運行時，QF3斷開，QF1和QF2閉合；工頻運行時，QF1和QF2斷開，QF3閉合。高壓開關QF、電動機M為現場原有設備。
　　
　　變頻器配套設施
　　
　　由于HARSVERT-A06/485型高壓變頻器由移相變壓器、功率單元和主控制器組成。在變頻器的效率約為96%，理論上有4%左右的能量損耗掉了。其中，一次設備變壓器與功率單元占主要部分，如果控制回路忽略不計，可以認為這兩大部分的損耗約占50%左右。
　　
　　應用于此增壓風機的變頻器功率為4000KW，按額定功率的4%計算，那么在額定運行時的發熱量：4000K4%=160KW，此發熱量將散失在變頻器的室內環境中。為了保證設備的正常使用，設備的散熱問題亟須解決。有如下方法：
　　
　　1、自然風冷卻。此方式投資低，對環境要求高，受到設備周邊環境影響極大，不適合粉塵較大、空氣潮濕的現場使用，無法保障對設備的長期穩定運行。
　　
　　2、采用空調冷卻。采用空調的環境好，如果按一匹空調的制冷量大約2.5KW/P，此設備按額定發熱量160KW的額定發熱量計算，160KW÷2.5=64匹。可以得出，如果采用空調冷卻，空調的采購，以及長期運行所花費的電量十分巨大，并且維護成本較高。
　　
　　與以上兩種方式相比，采用我公司設計的空水冷系統配套裝置能充分解決問題。
　　
　　空水冷系統原理：　　如圖所示：高壓變頻器在密閉的室內運行，設備柜頂加裝一個風罩，通過FD-1、FD-2、FD-3、FD-4、FD-5、FD-6制作的風管對高壓變頻器柜頂散失出來的熱量引出，外邊加裝一個增壓風機透過安裝在墻體的FD-7（水冷卻器）進行后，冷卻風量循環至高壓變頻器室內再次對高壓變頻器本體冷卻。　　對于使用空調而言，冷卻成本極低，投資不大。僅需提供FD-7的循環冷卻水以及用于對風道增壓進行循環的低壓電機即可。環境衛生，冷卻效率高，長期投資少，維護方便。
　　
　　總結
　　
　　采用高壓變頻裝置后，根據用戶粗略統計，正常負荷運行比之工頻運行減少電流50A左右，尤其在低負荷運行時，效果尤為明顯，對于工頻啟動時造成的電網沖擊以及機械沖擊明顯減少，減少電機維護兩，節約檢修維護成本，同時電機的壽命大幅度延長。