一.概況
鶴崗礦務(wù)局熱電廠位于中國的北方煤城——黑龍江鶴崗市，隸屬于礦務(wù)局系統(tǒng)，共四機(jī)六爐，包括兩臺(tái)50MW發(fā)電機(jī)組和兩臺(tái)25MW發(fā)電機(jī)組，四臺(tái)75噸鍋爐和兩臺(tái)220噸鍋爐。其中五號(hào)和六號(hào)爐為220噸鍋爐，目前正增建七號(hào)爐（220噸鍋爐）。
冬季除了正常向東北電網(wǎng)供電外，還要負(fù)責(zé)鶴崗大部分地區(qū)的供熱。長期以來我電廠220噸爐的送、引風(fēng)機(jī)電機(jī)一直采用工頻運(yùn)行的方式，依靠送、引風(fēng)機(jī)的擋板來調(diào)整風(fēng)量，維持鍋爐負(fù)壓，風(fēng)機(jī)擋板的開度一般在40%左右，這樣大量的能量就浪費(fèi)在風(fēng)機(jī)的擋板上，造成該電廠的廠用電率高居不下。
夏季時(shí)，一般只運(yùn)行一臺(tái)220噸鍋爐，就可以滿足負(fù)荷的要求。冬季為了供暖的需要，一般兩臺(tái)220噸鍋爐都要運(yùn)行。6號(hào)爐和5號(hào)爐鍋爐給水系統(tǒng)采用母管制，鍋爐給水泵的配置為1用1備。當(dāng)兩爐同時(shí)運(yùn)行時(shí)，一臺(tái)工頻給水泵的給水量及給水壓力剛好滿足。在一臺(tái)鍋爐運(yùn)行的時(shí)候，啟用一臺(tái)給水泵，但是給水泵的出口壓力為15MP，而現(xiàn)場實(shí)際需要的給水壓力僅為12.5MP，這樣給水泵的出口壓力過高，需要調(diào)整。因?yàn)榻o水泵是由定速電機(jī)拖動(dòng)的，因此只能通過爐側(cè)閥門來控制給水流量和壓力，不但經(jīng)濟(jì)效益差，而且由于爐前給水壓力過高，對給水管道的安全運(yùn)行還造成一定的隱患。
為了徹底解決上述問題，我廠決定對6號(hào)爐的四臺(tái)引送風(fēng)機(jī)（兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)，兩臺(tái)送風(fēng)機(jī)）及一臺(tái)給水泵進(jìn)行技術(shù)改造，通過對電機(jī)調(diào)速來實(shí)現(xiàn)上述風(fēng)機(jī)和給水泵的變速運(yùn)行，對風(fēng)量、給水流量及壓力進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，以達(dá)到改善工藝和節(jié)能的目的。
二.調(diào)速方式的選擇
目前，大功率高壓異步電動(dòng)機(jī)的主要調(diào)速方式有以下幾種：串級(jí)調(diào)速、液力偶合器調(diào)速及變頻調(diào)速等。
串級(jí)調(diào)速——優(yōu)點(diǎn)是可以回收轉(zhuǎn)差功率，所以調(diào)速效率比較高，但存在的問題也很多：它不適合于鼠籠型異步電機(jī)，必須更換電機(jī)；不能實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)，啟動(dòng)過程非常復(fù)雜；啟動(dòng)電流大；調(diào)速范圍有限；響應(yīng)慢，不易實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制；功率因數(shù)和效率低，并隨轉(zhuǎn)速的調(diào)低急劇下降；很難實(shí)現(xiàn)同PLC、DCS等控制系統(tǒng)的配合，對提高裝置的整體自動(dòng)化程度和實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制無益；同時(shí)因控制裝置比較復(fù)雜、諧波污染大對電網(wǎng)有較大干擾；進(jìn)一步限制了它的使用，屬落后技術(shù)。
液力偶合器調(diào)速——屬低效調(diào)速方式，調(diào)速范圍有限，高速丟轉(zhuǎn)約5%-10%，低速轉(zhuǎn)差損耗大,最高可達(dá)額定功率的15%,因效率與速度成正比，低速時(shí)效率極低，精度低、線性度差、響應(yīng)慢，啟動(dòng)電流大，裝置大，必須加裝在設(shè)備與電機(jī)之間，不適合改造；無法軟啟動(dòng)，偶合器故障時(shí)，無法切換運(yùn)行，維護(hù)復(fù)雜、費(fèi)用大，不能滿足提高裝置整體自動(dòng)化水平的需要。
高壓變頻器調(diào)速——由于應(yīng)用了先進(jìn)的電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)和高壓電氣、電機(jī)拖動(dòng)等綜合性領(lǐng)域的學(xué)科技術(shù)，因此具有其它調(diào)速方式無法比擬的優(yōu)點(diǎn)：
①變頻器采用液晶顯示數(shù)字界面，調(diào)整觸摸式面板，可隨時(shí)顯示電壓電流、頻率、電機(jī)轉(zhuǎn)速，可非常直觀地顯示電機(jī)在任何時(shí)間的實(shí)時(shí)狀態(tài)。
②精確的頻率分辨率和高的調(diào)速精度，完全可以滿足各種生產(chǎn)工藝工況的要求。
③高壓變頻器具有國際通用的外部接口，可以同可編程控制器（PLC）和工控機(jī)等各種儀表相連，并可與原設(shè)備控制回路相連接，構(gòu)成部分閉環(huán)系統(tǒng)，如與原DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和連鎖控制等。
④具有就地和異地操作功能，另可通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。
⑤具有電力電子保護(hù)和工業(yè)電氣保護(hù)功能，保證變頻器和電機(jī)在正常運(yùn)行和故障時(shí)的安全可靠。
⑥電機(jī)可實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)、軟制動(dòng)；啟動(dòng)電流小，小于電機(jī)的額定電流；電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間可連續(xù)可調(diào)，減少了對電網(wǎng)影響。
⑦減少配件的損耗，延長設(shè)備使用壽命，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率。
綜合上述調(diào)速方式，我電廠選擇了當(dāng)前最為先進(jìn)的調(diào)速形式——高壓變頻調(diào)速，通過對眾多高壓變頻器廠家綜合考評，決定選用北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的單元串聯(lián)多電平結(jié)構(gòu)的高壓變頻器，該變頻器具有如下優(yōu)點(diǎn)：
①在國內(nèi)高壓變頻器廠家中業(yè)績最多，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定；
②全中文界面顯示，適合國內(nèi)用戶；
③針對國內(nèi)用戶量身定做，盡量考慮國內(nèi)電網(wǎng)的綜合因素，在其可靠性，安全性方面有其獨(dú)到的技術(shù)優(yōu)勢；
④內(nèi)置PLC，易于改變控制邏輯關(guān)系，適應(yīng)多變的現(xiàn)場需要。
三.系統(tǒng)配置方案
根據(jù)實(shí)際情況，四臺(tái)鍋爐風(fēng)機(jī)變頻器及一臺(tái)給水泵變頻器的現(xiàn)場主回路均采用手動(dòng)一拖一的方案，如下圖：
