九洲電氣高壓變頻器在循環(huán)流化床鍋爐上的解決方案

　　摘 要：本文主要介紹高壓變頻器在循環(huán)流化床引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)調(diào)速方面的應(yīng)用，與傳統(tǒng)檔板調(diào)節(jié)進(jìn)行比較及簡述高壓變頻器的基本原理、應(yīng)用的技術(shù)方案。

　　關(guān)鍵詞：高壓變頻器、節(jié)能降耗

　　一、引言

　　新疆農(nóng)一師電力公司—塔里木熱電廠距離阿克蘇市區(qū)13公里，于96年該熱電廠建成的I期供熱工程，總機(jī)組發(fā)電容量為 2ⅹ12MW ，2臺鍋爐容量為2ⅹ75T/H ，總供熱面積為125萬㎡ ，由于城市的擴(kuò)容和發(fā)展，人口的不斷增長，已經(jīng)完全不能滿足整個阿克蘇市區(qū)人民基本的取暖問題，所以每年每到冬日供熱期間，整個阿克蘇市區(qū)由于分散供熱所帶來的污濁的空氣，給人們的身心帶來了極大的傷害。為此農(nóng)一師電力公司以“集中供熱為阿克蘇人民送一片溫暖，集中供熱還阿克蘇人民一片藍(lán)天”為宗旨，自籌資金在阿克蘇市郊區(qū)建成了2 臺鍋爐容量為2ⅹ75MW ，總供熱面積為130萬㎡ 的II期供熱工程—塔里木(阿克蘇)供熱中心熱源廠。

　　二、供熱系統(tǒng)技術(shù)總方案：

　　整套技術(shù)方案本著“節(jié)能降耗”環(huán)保型、高效率的產(chǎn)品為主、并且要求技術(shù)領(lǐng)先成熟、產(chǎn)品運(yùn)行可靠為前提，其2套供熱機(jī)組方案如下：

　　1、供熱鍋爐采用唐山信德鍋爐集團(tuán)生產(chǎn)的QXX75-1.6/130/80-AII型循環(huán)流化床鍋爐

　　其循環(huán)流化床鍋爐具有高效、低污染、低成本等特點(diǎn)。

　　循環(huán)硫化床作為一種清潔高效燃燒技術(shù)在國際上被廣泛認(rèn)可，循環(huán)流化床的燃燒是介于層燃和室燃之間的一 種燃燒技術(shù)，是采用流態(tài)化的燃燒，其具有燃燒適應(yīng)性廣、燃燒效率高、燃燒強(qiáng)度大，溫度分布均勻、由于采用低溫分級燃燒，高效脫硫、氮氧化合物排量低、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大、污染物排放低、灰渣綜合利用性能好等特點(diǎn)，屬于環(huán)保型鍋爐，是國家大力推廣的新型鍋爐。其燃燒工藝如下：燃料由爐前給煤系統(tǒng)送入爐膛。送風(fēng)系統(tǒng)由一次風(fēng)(鼓風(fēng))和二次風(fēng)組成，一次風(fēng)由爐床下部送入爐膛，主要保證料層流化：二次風(fēng)沿燃燒室分級多點(diǎn)送入，主要增加爐膛的含氧量起到助燃作用。燃燒后的物料變成一些較小的顆粒隨煙氣一起進(jìn)入分離器，經(jīng)過固氣分離其中大部分顆粒由分離器下部的返料器重新送入爐膛，使?fàn)t膛內(nèi)有足夠高的灰度，保證流化;煙氣經(jīng)過電除塵器由引風(fēng)機(jī)抽出。

　　2、引風(fēng)電機(jī)(10KV、800KW)、一次鼓風(fēng)電機(jī)(10KV、710KW)為長沙電機(jī)廠生產(chǎn)，其控制系統(tǒng)各2套均采用哈爾濱九洲電氣股份有限公司生產(chǎn)的Power SmartTM--高壓變頻調(diào)速控制裝置來對風(fēng)機(jī)風(fēng)量和風(fēng)壓的控制。

　　風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中流量的調(diào)節(jié)如果采用改變檔板開度的方式，那麼就在檔板上產(chǎn)生附加的壓力損失，因而消耗了大量能源。所以采用變頻調(diào)速技術(shù)來控制風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，不僅可以節(jié)約能源，就其高精度控制而使系統(tǒng)運(yùn)行更加合理可靠。(以下將詳細(xì)說明也是本文的重點(diǎn))

　　3、二次風(fēng)機(jī)(380V、250KW)、羅茨風(fēng)機(jī)(380V、75KW)、循環(huán)給水泵(380V、500KW)、給煤機(jī)(380V、55KW)的控制系統(tǒng)均采用美國伊頓公司生產(chǎn)的—低壓變頻調(diào)速控制裝置。

　　三、針對引風(fēng)機(jī)、一次鼓風(fēng)機(jī)就其控制系統(tǒng)，分別上高壓變頻器的前期調(diào)研與分析

　　1、引風(fēng)機(jī)、一次鼓風(fēng)機(jī)如果采用低壓(380V、800KW)的電機(jī)和低壓(380V、710KW)的電機(jī)，那么電機(jī)的額定電流將達(dá)到一千多安培，電機(jī)的控制系統(tǒng)-低壓變頻器其輸出的電流也要達(dá)到上千安培，對于要求設(shè)備長期可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行，表示擔(dān)心;

　　2、因在設(shè)計引風(fēng)機(jī)和一次鼓風(fēng)機(jī)的初期就將其容量付有裕量，不可能達(dá)到風(fēng)機(jī)擋板全開、電機(jī)容量達(dá)到額定值的情況;

　　3、如果采用原來的是傳統(tǒng)做法，即風(fēng)機(jī)以定速方式運(yùn)行，通過風(fēng)機(jī)擋板來調(diào)節(jié)風(fēng)量和風(fēng)壓，其主要弊端主要表現(xiàn)為：

　　3.1、調(diào)節(jié)擋板前后壓差增加，工作安全特性變壞，壓力損失嚴(yán)重，造成能耗增加;

　　3.2、風(fēng)機(jī)定速運(yùn)行，擋板調(diào)整節(jié)流損失大，出口壓力高，系統(tǒng)效率低，造成能源的浪費(fèi);

　　3.3、風(fēng)道壓力過高，威脅系統(tǒng)設(shè)備密封性能;

　　3.4、長期的40-70%開度，加速擋板自身磨損，導(dǎo)致?lián)醢蹇刂铺匦宰儾?

　　3.5、設(shè)備使用壽命短，日常維護(hù)量大，維修成本高，造成各種資源的浪費(fèi);

　　3.6、設(shè)備起動沖擊電流大，需增加配電設(shè)備容量而增加投資;

　　3.7、與DCS不能直接配合，難于實(shí)現(xiàn)自動化控制與操作。

　　四、Power SmartTM高壓變頻調(diào)速控制裝置系統(tǒng)技術(shù)方案：

　　1、系統(tǒng)組成：

　　Power SmartTM系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)主要由切分移相干式變壓器柜、功率單元柜、控制單元柜、遠(yuǎn)控操作箱、旁路開關(guān)柜等部分組成。變頻器整機(jī)如下圖所示：

　　1.1切分移相干式變壓器

　　切分移相干式變壓器為變頻器的輸入設(shè)備，一般由鐵心、輸入繞組、屏蔽層、輸出繞組及冷卻風(fēng)機(jī)、過熱保護(hù)等部分構(gòu)成。

　　為了兼顧安全、防塵、維護(hù)以及美觀等要求，一般將其安裝在柜內(nèi)。

　　Power SmartTM系列高壓變頻器選用的變壓器，其絕緣等級為H極，絕緣材料部分選用進(jìn)口的美國杜邦公司優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，溫升可達(dá)155℃;真空浸漆，免維護(hù)。

　　變壓器的原邊為星形連接，在最內(nèi)側(cè)。副邊在外側(cè)，為沿邊三角形連接，根據(jù)不同的電壓等級，一般有9、18或27個三相的副邊繞組。在原副邊繞組之間另設(shè)有一層接地屏蔽層。副邊的三相繞組可分為三大組，分別供給功率單元柜中的三個相，每一大組中各個三相小繞組其輸出電壓幅值相同，之間的相位移有20O、10O或6.6O。

　　變壓器柜另配有溫度監(jiān)測裝置，在繞組溫度超過警戒溫度時能提供過熱警告信號和過熱故障信號。變壓器柜頂部裝有引風(fēng)機(jī)以排出變壓器在工作時產(chǎn)生的熱量。柜門安裝有防塵網(wǎng)。

　　切分移相干式變壓器外形如下圖所示：

　　1.2控制單元柜

　　主控制器的外觀如下圖所示：

　　控制單元柜主要由主控制器、溫控器、風(fēng)機(jī)保護(hù)器、人機(jī)界面(數(shù)碼管和彩色觸摸屏可選)、PLC、嵌入式微機(jī)、開關(guān)電源、EMI模塊、隔離變壓器、空氣開關(guān)、接觸器、繼電器、模擬量模塊、開關(guān)量模塊等組成。

　　主控制器，由總線板、電源單元、CPU單元、接口單元、3個相控單元及開關(guān)量、模擬量的輸入、輸出子模塊等組成。它是變頻器的控制核心，由兩片DSP及多片F(xiàn)PGA、CLPD等構(gòu)成，通過優(yōu)質(zhì)光纖將PWM信號傳送到功率單元中，從而實(shí)現(xiàn)了高可靠的控制。

　　溫控器，可以接3個感溫探頭，來測試切分變壓器的溫度，并提供告警或保護(hù)節(jié)點(diǎn)。

　　風(fēng)機(jī)保護(hù)器，有3臺，用來監(jiān)控風(fēng)機(jī)的缺相、過流等。其中，接功率單元柜的為2臺，切分變壓器柜1臺。

　　PLC，內(nèi)置PID調(diào)節(jié)模塊和程序，可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。它還含有模擬量、開關(guān)量模塊，其路數(shù)可根據(jù)用戶要求進(jìn)行定制。

　　人機(jī)界面，設(shè)在控制單元柜前門上，用來提供設(shè)置、監(jiān)視和切換等操作。它分別有數(shù)碼管方式和彩色觸摸屏方式兩種，根據(jù)用戶需求可進(jìn)行選配，分別如下

　　1.3功率單元柜

　　功率單元柜，一般由1～2臺柜構(gòu)成，主要由功率單元、電流互感器、輸出電壓檢測單元、風(fēng)道風(fēng)壓檢測裝置及高壓電纜等組成。

　　10KV系統(tǒng)功率單元共計27臺，平均分屬3個相(自上而下分別為U,V,W)，每相9個首尾相串，相間采用星形連接。電流互感器作為電流采集、處理、監(jiān)視及電流閉環(huán)用，共2只，分別串入功率單元星點(diǎn)連接處的U相和W相上。輸出電壓檢測單元，輸入端分別接至星形連接的3個相端。用來檢測輸出電壓等信息。風(fēng)道風(fēng)壓檢測裝置用來實(shí)時檢測冷卻風(fēng)道是否暢通，風(fēng)壓可以實(shí)時動態(tài)顯示，它與風(fēng)機(jī)電腦保護(hù)器、溫控器一起共同組成變頻系統(tǒng)冷卻監(jiān)視系統(tǒng)，進(jìn)一步使變頻器熱量能夠及時傳導(dǎo)出去，確保變頻器可靠運(yùn)行。

　　2、工作原理：

　　功率單元模塊由整流、軟啟動、濾波、逆變、旁通、 PWM形成、驅(qū)動、保護(hù)、模擬量采集等電路組成。

　　功率單元模塊由整流二極管、絕緣柵雙極性晶閘管(IGBT)構(gòu)成的三相低壓輸入，單相輸出低壓的PWM電壓型逆變器。由于變壓器副邊繞組的獨(dú)立性，使每個功率單元的主回路相對獨(dú)立，類似常規(guī)低壓變頻器;

　　Power SmartTM系列高壓變頻器是采用單元串聯(lián)多重化技術(shù)屬于電壓源型高-高式高壓變頻器，是利用低壓單相變頻器相互串聯(lián)，來彌補(bǔ)功率器件IGBT的耐壓能力的不足。所謂多重化，就是每相由幾個低壓功率單元串聯(lián)組成，各功率單元由一個多繞組的移相隔離變壓器來獨(dú)立供電。

　　以10KV高壓變頻器為例，論述如下：10KV系列有27個功率單元，每 9個功率單元相串聯(lián)為一相。每個單元的輸入電壓為三相650V，輸出則為單相650V，單元相互串聯(lián)疊加后可輸出相電壓5850V。當(dāng)變頻器輸出頻率為50HZ時，相電壓為19階梯波，如下圖所示。圖中UA1 … UA9分別為A相9個功率單元的輸出電壓，疊加后為變頻器A相輸出電壓UA0。圖中顯示出了生成PWM控制信號時所采用A相參考電壓UAr，可以看出UA0很好地逼近UAr。UAF為A相輸出電壓中的基波成分。

　　由于變頻器中點(diǎn)與電動機(jī)中性點(diǎn)不連接，變頻器輸出實(shí)際上為線電壓，由A相和B相輸出電壓產(chǎn)生的UAB輸出線電壓可達(dá)10000V以上，為37階梯波。如下圖所示，為輸出的線電壓和相電壓的階梯波形，UAB不僅具有正弦波形而且臺階數(shù)也成倍增加，因而諧波成分及dV/dt均較小。

　　變頻器輸出的三相電壓加到電動機(jī)上，產(chǎn)生電流使電機(jī)旋轉(zhuǎn)，額定運(yùn)行時電機(jī)的電壓和電流(實(shí)測波形)如圖所示，可看出由于輸出電壓的諧波很小，電機(jī)電流接近于正弦波。

　　采用多重化疊加的方式，使變頻器輸出電壓的諧波含量很小，不會引起電動機(jī)的附加諧波發(fā)熱。其輸出電壓的dV/dt也很小，不會給電機(jī)增加明顯的應(yīng)力，因此可以向普通標(biāo)準(zhǔn)型交流電動機(jī)供電，而且無需降容使用。由于輸出電壓的諧波和dV/dt都很小，不需要附加輸出濾波器，輸出電纜也長度無要求。由于諧波很小，附加的轉(zhuǎn)矩脈動也很小，避免了由此引起的機(jī)械共振，傳動系統(tǒng)及軸承的磨損也大為降低。

　　在變頻器輸入側(cè)，由于變頻器多個副邊繞組的均勻位移，如10KV輸出時共有9種位移不同繞組，變頻器原邊電流中對應(yīng)的電流成分也相互均勻位移，構(gòu)成等效54脈動整流線路，結(jié)果變頻器輸入電流中諧波含量大為減少，遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值。變頻器工作時的功率因數(shù)達(dá)0.96以上，完全滿足了供電系統(tǒng)的要求。因此不需要附加電源濾波器或功率因數(shù)補(bǔ)償裝置，也不會與現(xiàn)有的補(bǔ)償電容裝置發(fā)生諧振，變頻器工作時不會對同一電網(wǎng)上運(yùn)行的電氣設(shè)備發(fā)生干擾，因而被人們譽(yù)為“完美無諧波的高壓變頻器”。

　　3、技術(shù)特點(diǎn)：

　　3.1 采用雙DSP控制，無須工控機(jī)，可靠性高，速度高達(dá)納秒級，比工業(yè)控機(jī)的響應(yīng)速度快1000倍，杜絕了變頻器死機(jī)問題;

　　3.2 采用54脈沖整流(以10KV變頻器為例)及空間矢量多重化PWM技術(shù)，每相由9個功率單元串聯(lián)而成，并直接驅(qū)動電動機(jī)，無需輸出升壓變壓器。輸出電平數(shù)高，dv/dt很小，輸出波形接近正弦波，無需正弦波濾波器，電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn);

　　3.3采用專利技術(shù)的實(shí)時光纖傳送技術(shù)，對功率單元進(jìn)行控制，避免了同類廠家的數(shù)據(jù)打包通訊方式帶來的波形延遲現(xiàn)象;

　　3.4 變頻器輸出轉(zhuǎn)矩脈沖窄，控制精度高，避免了機(jī)械共振，減少傳動機(jī)構(gòu)的磨損，電動機(jī)的電應(yīng)力強(qiáng)度與采用工頻電源時相近，無明顯附加影響，電動機(jī)噪聲與采用工頻供電時相近;

　　3.5 輸入采用多重化的切分變壓器，絕緣等級H級，原副邊之間采取接地屏蔽措施，并提供變壓器過熱告警、保護(hù)功能，130℃告警，150℃故障跳閘，告警與故障點(diǎn)可根據(jù)設(shè)定，變壓器過載能力強(qiáng)120% 60min，200% 10s,輸入阻抗高達(dá)8%，抗短路電流沖擊能力可達(dá)到額定電流的12.5倍;

　　3.6 采用先進(jìn)的反擎住技術(shù)，使得IGBT更加可靠運(yùn)行。

　　3.7 完善的自我診斷和故障預(yù)警機(jī)制，上電自檢，運(yùn)行中實(shí)時監(jiān)測，檢測速度高。通過雙DSP系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)納秒級運(yùn)算并進(jìn)行綜合判斷，分析準(zhǔn)確，減少變頻器誤報警。故障的自診斷及保護(hù)功能相當(dāng)完備，多達(dá)400多項(xiàng)的診斷信息，對電網(wǎng)和負(fù)荷有很強(qiáng)的適應(yīng)性;

　　3.8 具有PWM控制波形與逆變輸出波形實(shí)時驗(yàn)證功能，提高了輸出波形的準(zhǔn)確性，增強(qiáng)了系統(tǒng)無故障的運(yùn)行能力，而同類廠家的數(shù)據(jù)以打包通訊方式則無法實(shí)現(xiàn)此驗(yàn)證功能;

　　3.9 具有反轉(zhuǎn)啟動和飛車啟動功能，無論電機(jī)處于正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)狀態(tài)，變頻器均可實(shí)現(xiàn)大力矩直接啟動;

　　3.10 變頻器具有軟啟動功能，可以實(shí)現(xiàn)一拖多軟啟動;

　　3.11 為避免電網(wǎng)短時失電對生產(chǎn)造成影響，變頻器具備來電自啟動功能。當(dāng)電網(wǎng)電壓消失后，變頻器將判斷處理或者緊急停機(jī)，如果在20秒內(nèi)電網(wǎng)電源又恢復(fù)，變頻器會進(jìn)行自動啟動，恢復(fù)停機(jī)前的運(yùn)行狀態(tài);(通過軟件參數(shù)設(shè)置來自選此功能)

　　3.11 具有GPRS遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，可以將高壓變頻器的運(yùn)行數(shù)據(jù)及故障信息，通過GPRS通信系統(tǒng)傳輸?shù)焦究偛康谋镜胤?wù)器上顯示、處理、存儲，以便進(jìn)行遠(yuǎn)程故障診斷，快速解決問題;

　　3.12 變頻器發(fā)生短路、接地、過流、過載、過壓、欠壓、過熱等情況時，系統(tǒng)均能故障定位并且及時告警或保護(hù);

　　3.13 對電網(wǎng)波動的適應(yīng)能力增強(qiáng)。針對生產(chǎn)負(fù)荷波動大的工況，變頻器進(jìn)行了特殊設(shè)計(可通過軟、硬件來設(shè)置)，大幅度提高了其抗電網(wǎng)波動能力，做到電壓波動在±15%以內(nèi)時，變頻器可以維持滿額輸出;電網(wǎng)電壓降落在-15%～35%以內(nèi)時，變頻器將短時降額運(yùn)行，不進(jìn)行欠壓保護(hù)，待電網(wǎng)電壓恢復(fù)正常后，變頻器自動恢復(fù)到原來的工作狀態(tài)，大大減少了電壓跌落造成的停機(jī)現(xiàn)象。

　　3.14 優(yōu)秀的模塊化設(shè)計，使得MTTF小于30分鐘，其優(yōu)點(diǎn)：

　　3.14.1.模塊化設(shè)計，使得系統(tǒng)的可維護(hù)性大大提高。如果功率單元損壞，只要拆幾個端子，換一個就可以了，非常方便。這使得平均可維護(hù)時間(MTTF)由過去的數(shù)個小時，一下子降到了目前的30分鐘。

　　3.14.2.支持中心點(diǎn)偏移式的旁路技術(shù)。當(dāng)某一個功率單元失效時，能夠立即對該單元實(shí)施旁路處理，而整個變頻器的輸出仍能維持94%以上的電壓，這保證了系統(tǒng)的不間斷運(yùn)行。

　　3.14.3.采用功率單元式結(jié)構(gòu)，很好的解決了高壓大功率調(diào)速領(lǐng)域的技術(shù)矛盾。這為高壓大功率低諧波變頻器的研制提供了嶄新的思路。

　　4、系統(tǒng)的配置

　　4.1 內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器，可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制;

　　4.2可以實(shí)現(xiàn)觸摸屏、數(shù)字鍵盤、模擬電位器、遠(yuǎn)程DCS等多種頻率設(shè)定方式，適應(yīng)各種用戶需求;

　　4.3具有與用戶隔離的開關(guān)量、模擬量輸入輸出接口，確保了與用戶現(xiàn)有設(shè)備的可靠連接。可提供開關(guān)量輸入輸出接口各32路，模擬量輸入輸出接口4和8路，也可根據(jù)用戶要求自由配置;

　　4.4采用兩路控制電源(AC220V)供電，一路由輸入變壓器二次繞組提供，一路由用戶現(xiàn)場提供。變頻器同時內(nèi)置UPS電源，保證無擾動平滑切換，控制電源失電變頻器不停機(jī);

　　4.5完整的參數(shù)化功能，對于用戶的各種應(yīng)用可全面支持。

　　5、經(jīng)過嚴(yán)格調(diào)研Power SmartTM系列高壓變頻器與同類產(chǎn)品的比較：

序號		哈爾濱九洲（JZE）公司生產(chǎn)的高壓變頻器		其它廠家生產(chǎn)的同類型產(chǎn)品
		采用的技術(shù)	特點(diǎn)	采用的技術(shù)	特點(diǎn)
1	整流電路	帶有預(yù)充電功能的整流電路	上電過程沖擊電流小，對電網(wǎng)影響小，但成本較高；	無預(yù)充電功能的整流電路	上電過程沖擊電流大，對電網(wǎng)影響大，但成本低；
2	控制系統(tǒng)	采用： 數(shù)字信號處理器（雙DSP）；	速度快，指令周期為納秒級，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好，但成本較高；雙CPU 設(shè)計，可靠性高，不會出現(xiàn)變頻器死機(jī)現(xiàn)象；	單片機(jī)（單MCU）	速度慢，指令周期為微秒級，數(shù)據(jù)處理能力弱，穩(wěn)定性差，但成本較低；有時會出現(xiàn)單片機(jī)死機(jī)現(xiàn)象；
3	瞬時掉電	具有瞬時掉電再恢復(fù)功能；	當(dāng)電網(wǎng)波動或瞬時掉電后，變頻器不會故障停機(jī)，而是自動降速，待電網(wǎng)恢復(fù)后，變頻器將自動恢復(fù)至掉電前轉(zhuǎn)速下運(yùn)行；	沒有此功能
4	存儲器	雙口RAM；	讀、寫數(shù)據(jù)兩不誤，可同時進(jìn)行，速度非常快，但成本很高；	普通的單口RAM	讀、寫數(shù)據(jù)不能同時進(jìn)行，需分時處理，速度很慢，但成本低廉；
5	功率單元故障檢測	具有： IGBT過流，單元過熱，電容異常，直流過壓，直流欠壓，電網(wǎng)缺相，IGBT不導(dǎo)通，無脈沖，無PWM，CPLD故障，5V電源故障，緊急旁通，未能旁通，已旁通，單元禁止，單元允許等等；	檢測功能完善，設(shè)計水平較高，與發(fā)達(dá)國家處于同等技術(shù)層次，但實(shí)現(xiàn)起來成本較高；	僅有： IGBT過流，單元過熱；	檢測功能單一，但實(shí)現(xiàn)起來容易，技術(shù)含量不高，成本很低；
6	功率單元模擬量檢測	具有功率單元直流母線電壓（甚至溫度）的模擬量采集功能，而且是實(shí)時上傳到控制單元的；	該功能可以形象地了解電機(jī)的泵升情況，及電容的充放電波形曲線。	無此功能
7	大規(guī)模門陣列	采用高速的FPGA、CPLD，門數(shù)非常高，達(dá)120000門；	高速的FPGA、CPLD，實(shí)現(xiàn)了PWM的高度實(shí)時性、快速性和準(zhǔn)確性；	采用高速的FPGA、CPLD，但門數(shù)較低；	實(shí)時性、快速性和準(zhǔn)確性都較差；
8	冷卻風(fēng)機(jī)	高效率風(fēng)機(jī)；	帶有風(fēng)機(jī)缺相、過流、過載等檢測保護(hù)功能；	高效率風(fēng)機(jī)；	有風(fēng)機(jī)缺相、過流、過載等檢測保護(hù)功能；
9	IGBT驅(qū)動電路	采用進(jìn)口專用驅(qū)動模塊；	安全、可靠、穩(wěn)定；	自制的驅(qū)動模塊；	安全性能較差；

　　6、技術(shù)方案：

　　當(dāng)變頻器出現(xiàn)嚴(yán)重故障時，系統(tǒng)能夠根據(jù)需要手動轉(zhuǎn)入工頻電網(wǎng)中，電機(jī)全功率運(yùn)行，(也可以自選擇采用手動或者自動相切換的方案)。本方案中 QS1和QS2、QS3分別為電機(jī)工頻、變頻運(yùn)行選擇隔離開關(guān)。各隔離刀閘之間要求用程序鎖實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格可靠的機(jī)械互鎖和電氣閉鎖，以防止誤操作，同一狀態(tài)只允許QS1或QS2和QS3閉合工作。

　　7、應(yīng)用效果：

　　循環(huán)流化床鍋爐在正常運(yùn)行時，爐膛壓力必須在正常的范圍內(nèi)。流化床鍋爐屬微負(fù)壓操作，其爐膛料層風(fēng)速控制的好壞直接影響鍋爐的循環(huán)和流化燃燒狀態(tài)。風(fēng)速過小，流化不起來，燃燒狀態(tài)差;流速過大，煙氣熱損失大，不利于經(jīng)濟(jì)燃燒。為了使?fàn)t膛煤粉在流化狀態(tài)下的燃燒達(dá)到最佳化，需實(shí)行一次鼓、引風(fēng)壓差比控制，通過料層底的供風(fēng)正壓與爐膛引風(fēng)負(fù)壓形成料層流化狀態(tài)，與此同時，靠一次鼓風(fēng)提供必要的燃燒用氧。

　　通過變頻器的精細(xì)調(diào)節(jié)與控制，可以非常平穩(wěn)的調(diào)整風(fēng)機(jī)風(fēng)量，在運(yùn)行中可以任意調(diào)整鍋爐負(fù)荷，使鍋爐運(yùn)行參數(shù)得到改善，提高了鍋爐效率，從而可以避免因通過調(diào)節(jié)閥門控制使風(fēng)機(jī)過多偏離高效率工作區(qū)而引起的振動，也避免了使鍋爐溫度產(chǎn)生波動。

　　下表數(shù)據(jù)為1#爐引風(fēng)機(jī)和一次鼓風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行的工況：目前供熱面積為60～80萬㎡

　　表一 電機(jī)工頻運(yùn)行情況

設(shè)備名稱	額定功率 （KW）	工頻運(yùn)行電流 （A）	功率因數(shù)	工頻運(yùn)行 功率（KW）	5個月耗電量（KW/h）	5個月來耗電費(fèi)（元）
引風(fēng)機(jī)	800	56	0.82	800	2880000	1612800
一次鼓風(fēng)機(jī)	710	49	0.86	710	2556000	1431360

　　表二 電機(jī)變頻運(yùn)行情況

設(shè)備名稱	變頻運(yùn)行 電流（A）	運(yùn)行頻率（Hz）	功率因數(shù)	變頻運(yùn)行 功率（KW）	5個月耗電量（KW/h）	5個月來耗電費(fèi)（元）	與工頻運(yùn)行比較節(jié)電率%
引風(fēng)機(jī)	14-26	14-24	0.97	235-437	846000～1573200	473760～880992	45%～71%
一次鼓風(fēng)機(jī)	22-29	34-36	0.97	370-488	1332000～1756800	745920～983808	39%～54%

　　注：冬季供暖期為5個月，每月為720小時，運(yùn)行時間為T=3600小時，按電價0.56元/度來計算

　　從上表中可看出，冬季供暖期為5個月，以1#爐引風(fēng)機(jī)和一次鼓風(fēng)機(jī)目前運(yùn)行的工況，通過高壓變頻器來調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和風(fēng)壓，大約可以節(jié)約人民幣引風(fēng)機(jī)為73～114萬;一次鼓風(fēng)機(jī)為45～69萬，2套風(fēng)機(jī)合計節(jié)約人民幣為118～183萬，節(jié)能效果十分顯著。

　　其主要應(yīng)用效果如下：

　　1、變頻起動對電網(wǎng)沒有任何沖擊。由于有變頻調(diào)節(jié)，對于風(fēng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)變頻軟起動，風(fēng)機(jī)在低頻下啟動，啟動電流很小，啟動時間延長，避免了原來在較大慣性負(fù)荷情況下，數(shù)倍的額定起動電流對電網(wǎng)和機(jī)械設(shè)備的沖擊，有效延長了電機(jī)壽命。而且變頻還可以隨時起動或停止;

　　2、按需調(diào)節(jié)風(fēng)量，避免浪費(fèi)。由于變頻器通過變頻調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來控制風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量而不再需要由風(fēng)門來調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)范圍可以從0%—100%;因而可以根據(jù)生產(chǎn)工藝要求隨意調(diào)節(jié)風(fēng)量，減少了不必要的浪費(fèi);

　　3、變頻節(jié)能運(yùn)行，節(jié)約了大量能源。采用變頻使用后，不再使風(fēng)機(jī)一直處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)，另外風(fēng)機(jī)閥門處于全開狀態(tài)，其節(jié)能效率顯著;

　　4、降低風(fēng)機(jī)工作強(qiáng)度，延長使用壽命。采用變頻使用后，風(fēng)機(jī)的大部分工作時間都在較低的速度下運(yùn)行，因而大大降低了風(fēng)機(jī)工作的機(jī)械強(qiáng)度和電氣沖擊，將會大大延長風(fēng)機(jī)的使用壽命，降低維修強(qiáng)度;

　　5、使用變頻后，由于啟動和停止時間都可以設(shè)定，減少了對煙道、風(fēng)道和風(fēng)門擋板的沖擊腐蝕，相應(yīng)的延長了很多零件的使用壽命，有效的提高了相應(yīng)設(shè)備的檢修周期，節(jié)約了大量維護(hù)費(fèi)用。

　　6、可使電動機(jī)與風(fēng)機(jī)直接相連接，減少傳動環(huán)節(jié)的費(fèi)用;

　　7、電機(jī)和風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度下降，潤滑條件改善，傳動裝置的故障下降;

　　8、系統(tǒng)壓力降低，對管道的壓力和密封等條件緩解，延長使用壽命;

　　9、與DCS系統(tǒng)的可靠銜接，其完善的監(jiān)控性能和高可靠性提高了工作效率，減少了檢修和維護(hù)的工作量。

　　8、結(jié)束語：

　　Power SmartTM高壓變頻系統(tǒng)由于其節(jié)能效果明顯，特別是在低負(fù)荷(如鍋爐在點(diǎn)火、壓火、停爐)時更為顯著，采用變頻調(diào)速后實(shí)現(xiàn)了電機(jī)軟啟動，延長了電機(jī)和風(fēng)機(jī)的使用壽命，由于風(fēng)門全開，極大的延長了風(fēng)門的使用和檢修周期，也減少了風(fēng)管道的振動和摩擦。提高了鍋爐的利用效率。通過數(shù)月的連續(xù)運(yùn)行，該變頻系統(tǒng)工作穩(wěn)定、性能可靠，在循環(huán)流化床鍋爐上的應(yīng)用，發(fā)揮著不可磨滅的效能。

　　9、參考文獻(xiàn)：

　　1、《電廠鍋爐原理》 丁立新(主編) 中國電力出版社

　　2、《鍋爐技術(shù)問答1100題》 丁明舫 等 中國電力出版社

　　3、Power SmartTM高壓變頻系統(tǒng)技術(shù)、應(yīng)用手冊