【專利名稱】 便攜式汽化冷卻冷風(fēng)機(jī)

【申請(專利)號】 CN93209935.1

【專利申請日】 1993-04-15

【公開(公告)號】 CN2202900

【公開(公告)日】 1995-07-05

【主分類號】 F28C1/00

【分類號】 F28C1/00

【頒證日】 1995-05-18

【優(yōu)先權(quán)】

【申請(專利權(quán))人】 章康樂; 許大中

【地址】 浙江省杭州市求是村1幢407室

【發(fā)明(設(shè)計(jì))人】 章康樂; 許大中

【專利代理機(jī)構(gòu)】 浙江大學(xué)專利代理事務(wù)所

【代理人】 韓介梅

【摘要】

“便攜式汽化冷卻冷風(fēng)機(jī)”公開了一種以水為介質(zhì)的冷風(fēng)機(jī)，它是由裝在箱內(nèi)的淋水工程，不斷向安在箱體進(jìn)風(fēng)口處的由金屬絲網(wǎng)夾持合成纖維制成的加濕板淋水，讓鼓風(fēng)機(jī)吸入的外界熱風(fēng)，以高速通過飽含水膜的加濕板，使水充分霧化，而后進(jìn)入致冷腔迅速汽化、吸熱，該氣流又經(jīng)裝在鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口的濾水網(wǎng)濾去水珠后，從出風(fēng)口急速噴出，吸收外界空氣熱量，它降溫明顯，省電，省水，成本低，便于攜帶，可廣泛用于汽車，船上，家庭和野外等場合。

【主權(quán)項(xiàng)】

一種便攜式汽化冷卻冷風(fēng)機(jī)，在箱體［１］內(nèi)有水槽［４］，水泵［１４］，淋水管［１５］，進(jìn)水管［１８］，浮球水閥［１９］，鼓風(fēng)機(jī)［９］，電機(jī)［１０］，支架［１１］，電源線［１７］，其特征在于在箱體側(cè)面開設(shè)的進(jìn)風(fēng)口［２］安裝有由金屬絲網(wǎng)夾持合成纖維制成的絲瓜絡(luò)狀加濕板［３］，其上方有淋水管［１５］，該淋水管經(jīng)水泵［１４］與水槽［４］相通，鼓風(fēng)機(jī)［９］利用支架［１１］固定，在其進(jìn)風(fēng)口上安裝了包有濾水網(wǎng)［７］的導(dǎo)風(fēng)圈［８］，它與加濕板空間對應(yīng)，形成致冷腔［５］，鼓風(fēng)機(jī)葉輪由電機(jī)［１０］驅(qū)動，對應(yīng)于箱體的出風(fēng)口［１２］。

摘 要： 本文著重介紹HARSVERT-A高壓串聯(lián)多電平型高壓變頻器的在焦作丹河發(fā)電有限公司的應(yīng)用情況，對其節(jié)電情況進(jìn)行對比，說明高壓變頻裝置的應(yīng)用前景。
Abstract: The Harsvert-A inverters are presented in the paper. The focus is on Series Connection High Voltage Multi-level Inverters that are used in DanHe Generating Co.,Ltd. And the inverters have a great of prospect in application because the drives can save a large mount of electric energy when they are used for fans.
關(guān)鍵詞： 多電平 高壓變頻器 引風(fēng)機(jī) 應(yīng)用分析
Keywords: Multilevel High voltage inverter Induced-draft fan application and analysis

問題的提出

焦作丹河發(fā)電有限公司#1發(fā)電機(jī)組容量為110MW，#1爐除塵器改造后，#1爐甲乙引風(fēng)電機(jī)由475KW增容至1000KW，容量比原來電機(jī)增加了525KW，使廠用電率升高。而電機(jī)的變頻調(diào)速運(yùn)行，是降低廠用電率、節(jié)電增效的有效措施及有效手段。#1爐電機(jī)調(diào)速用擋板調(diào)節(jié)，風(fēng)道壓流損失嚴(yán)重，浪費(fèi)大，通過變頻調(diào)速，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)轉(zhuǎn)速連續(xù)無級調(diào)速，調(diào)速范圍寬，調(diào)節(jié)精度高，效率高,實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的軟啟動，減少了啟動沖擊及設(shè)備磨損。另外變頻裝置較安裝方便，只需在原斷路器與電機(jī)之間串聯(lián)變頻裝置即可，無需對負(fù)載和電機(jī)做任何改動；正常運(yùn)行后，可靠性高，基本上無維護(hù)量。通過對引風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造而達(dá)到節(jié)能增效，無疑是必要的。

1 HARSVERT-A06/105型高壓變頻裝置原理

變頻裝置采用多電平串聯(lián)技術(shù)，6KV工程結(jié)構(gòu)見圖1，由移相變壓器、功率單元和控制器組成。6KV系列有21個功率單元，每7個功率單元串聯(lián)構(gòu)成一相。
圖1高壓變頻調(diào)速工程結(jié)構(gòu)圖

每個功率單元結(jié)構(gòu)上完全一致，可以互換，其電路結(jié)構(gòu)見圖2，為基本的交-直-交單相逆變電路，整流側(cè)為二極管三相全橋，通過對IGBT逆變橋進(jìn)行正弦PWM控制，可得到如圖3所示的波形。

圖2功率單元電路結(jié)構(gòu)

每個功率單元結(jié)構(gòu)上完全一致，可以互換，其電路結(jié)構(gòu)見圖2，為基本的交-直-交單相逆變電路，整流側(cè)為二極管三相全橋，通過對IGBT逆變橋進(jìn)行正弦PWM控制，可得到如圖3所示的波形。

圖3單元輸出的PWM波形

輸入側(cè)由移相變壓器給每個單元供電，移相變壓器的副邊繞組分為三組，構(gòu)成42脈沖整流方式；這種多級移相疊加的整流方式可以大大改善網(wǎng)側(cè)的電流波形，使其負(fù)載下的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近1。
另外，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。
輸出側(cè)由每個單元的U、V輸出端子相互串接而成星型接法給電機(jī)供電，通過對每個單元的PWM波形進(jìn)行重組，可得到如圖4所示的階梯PWM波形。這種波形正弦度好，dv/dt小，可減少對電纜和電機(jī)的絕緣損壞，無須輸出濾波器就可以使輸出電纜長度很長，電機(jī)不需要降額使用，可直接用于舊設(shè)備的改造；同時，電機(jī)的諧波損耗大大減少，消除了由此引起的機(jī)械振動，減小了軸承和葉片的機(jī)械應(yīng)力。
當(dāng)某一個單元出現(xiàn)故障時，通過使圖2中的軟開關(guān)節(jié)點(diǎn)K導(dǎo)通，可將此單元旁路出工程而不影響其他單元的運(yùn)行，變頻器可持續(xù)降額運(yùn)行；如此可減少很多場合下停機(jī)造成的損失。避免了由于一個大功率高壓開關(guān)器件的故障而導(dǎo)致整機(jī)的故障產(chǎn)生，以致停機(jī)。保證了多電平變頻器的可靠性。

圖4變頻器輸出的相電壓階梯PWM波形

2 變頻改造方案簡介

#1爐引風(fēng)機(jī)是兩臺雙側(cè)布置，目前其引風(fēng)機(jī)的出力調(diào)節(jié)由人工調(diào)節(jié)擋板來實(shí)現(xiàn)。由于引風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)時冗余功率較大，加上風(fēng)量控制采用檔風(fēng)板引起的阻力損耗，造成廠用電率高，影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
電動機(jī)參數(shù)　　　　 引風(fēng)機(jī)參數(shù)
型號：Y560-8　　　　型號： Y4-73-11-27D
額定功率：1000kW　　額定風(fēng)量：425700m3/h
額定電壓：6kV　　 額定風(fēng)壓： 5064Pa
額定電流：118.6A　　介質(zhì)溫度： 90℃
額定頻率：50HZ
額定轉(zhuǎn)速：744r/min
根據(jù)1#爐目前的實(shí)際運(yùn)行情況，考慮實(shí)際負(fù)荷情況，經(jīng)對改造前引風(fēng)機(jī)電機(jī)檔板調(diào)節(jié)情況，可采用的變頻器電流按100A左右來選擇，這樣比原電機(jī)額定電流118.6A減少了18.6A，也為設(shè)備的選取節(jié)省了一筆不小的開支。經(jīng)過充分的市場調(diào)研，最后經(jīng)招標(biāo)選定北京利德華福技術(shù)有限公司生產(chǎn)的HARSVERT-A06/105型高壓變頻裝置，額定電流105A。
為了充分保證工程的可靠性，為變頻器同時加裝工頻旁路裝置，變頻器異常時，變頻器停止運(yùn)行，電機(jī)可以直接手動切換到工頻下運(yùn)行。工頻旁路由3個高壓隔離開關(guān)QS1、QS2和QS3組成（見圖，其中QF為甲方原有高壓開關(guān)）。要求QS2不能與QS3同時閉合，在機(jī)械上實(shí)現(xiàn)互鎖。變頻運(yùn)行時，QS1和QS2閉合，QS3斷開；工頻運(yùn)行時，QS3閉合，QS1和QS2斷開。
為了實(shí)現(xiàn)變頻器故障的保護(hù)，變頻器對6KV開關(guān)QF進(jìn)行聯(lián)鎖，一旦變頻器故障，變頻器跳開QF，要求甲方對QF的合分閘電路進(jìn)行適當(dāng)改造。工頻旁路時，變頻器應(yīng)允許QF合閘，撤消對QF的跳閘信號，使電機(jī)能正常通過QF合閘工頻啟動。
變頻調(diào)速工程配置上位機(jī)，上位機(jī)可安裝在控制室，通過上位機(jī)可以對變頻器進(jìn)行啟動、停機(jī)、調(diào)速等控制，并可在上位機(jī)上顯示變頻器的運(yùn)行數(shù)據(jù)和當(dāng)前狀態(tài)。為了保障調(diào)速工程的可靠性，在操作臺配置對變頻器的控制按鈕，也可以對變頻器實(shí)施啟動、停機(jī)、加速和減速控制。

3 變頻裝置調(diào)試數(shù)據(jù)對比
甲側(cè)引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)試記錄表
負(fù)荷MW　　引風(fēng)機(jī)電流（A）　　引風(fēng)機(jī)擋板開度（%）　　甲側(cè)轉(zhuǎn)速（r/min）　　甲側(cè)頻率（Hz）　　送風(fēng)風(fēng)壓（KPa）　　爐膛負(fù)壓（Pa）
　　甲側(cè)　　乙側(cè)　　甲側(cè)　　乙側(cè)　　　　　　　　
65　　3.6/46.4　　55　　100　　30　　350　　23.41　　3.0　　-20
65　　3.5/45.6　　55　　100　　30　　350　　23.41　　3.0　　-20
63　　3.5/45.6　　56　　100　　30　　349.3　　23.41　　3.0　　-20
62　　3.5/46.2　　55　　100　　30　　349.3　　23.41　　3.0　　-20
106　　30.5/84.8　　48　　100　　5　　746　　49.9　　4.1　　-20
109　　29.8/83.7　　52　　100　　25　　746　　49.9　　4.1　　-20

乙側(cè)引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)試記錄表
負(fù)荷MW　　引風(fēng)機(jī)電流（A）　　引風(fēng)機(jī)擋板開度（%）　　甲側(cè)轉(zhuǎn)速（r/min）　　甲側(cè)頻率（Hz）　　送風(fēng)風(fēng)壓（Ka）　　爐膛負(fù)壓（Pa）
　　甲側(cè)　　乙側(cè)　　甲側(cè)　　乙側(cè)　　　　　　　　
60　　77　　1.7/42.5　　60　　100　　242　　16.18　　3.0　　-20
60　　68　　3.8/42.4　　49　　100　　299　　19.95　　3.0　　-20
60　　58　　9.6/44.3　　34　　100　　400　　26.63　　3.0　　-20
60　　55　　18.1/49.6　　20　　100　　500　　33.28　　3.0　　-20
60　　50　　32.2/58　　10　　100　　600　　39.91　　3.0　　-20
93　　53　　49.8/70.3　　20　　100　　700　　46.54　　3.8　　-20
93　　52　　61/77.3　　17　　100　　747　　49.68　　3.8　　-20

4 變頻改造后的效益計(jì)算
(應(yīng)按實(shí)際測試結(jié)果計(jì)算，測試數(shù)據(jù)看附件的測試記錄)
1)110MW時每小時節(jié)約電量
改造前引風(fēng)機(jī)功率：
0.9539*6*67* *0.8506=565kw
改造后引風(fēng)機(jī)功率：
0.9539*6*29*1.05* *0.8506=257kw
(565-257)*2=616kw
2)80MW時每小時節(jié)約電量
改造前引風(fēng)機(jī)功率：
0.9539*6*60* *0.8506=506kw
改造后引風(fēng)機(jī)功率：
0.9539*6*21*1.05* *0.8506=186kw
(506-186)*2=640kw
3)60MW時每小時節(jié)約電量
改造前引風(fēng)機(jī)功率：
0.9539*6*55* *0.8506=464kw
改造后引風(fēng)機(jī)功率：
0.9539*6*11*1.05* *0.8506=97kw
(464-97)*2=734kw
#1機(jī)2002年實(shí)際運(yùn)行小時為7764小時，全年節(jié)電量為：
7764*（616*25%+640*50%+734*25%）=5104830Kwh
每Kwh按0.22元/Kwh計(jì)算
全年節(jié)約費(fèi)用為5104830*0.22=112.31萬元
另外，由于HARSVERT-A系列變頻器功率因數(shù)可達(dá)0.95以上，大于電機(jī)功率因數(shù)0.8506，減少無功，提高上端設(shè)備利用率。并且電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟啟動，可避免因大電流啟動造成對電機(jī)絕緣及大電動力沖擊對電機(jī)壽命的影響，減少電機(jī)維護(hù)量，節(jié)約檢修維護(hù)費(fèi)用。

5 結(jié)束語

高壓變頻裝置由于其節(jié)能效果明顯，特別是在低負(fù)荷時更為顯著，采用變頻調(diào)速后，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的軟啟動，延長電機(jī)的壽命，引風(fēng)機(jī)擋板全開，也減少了風(fēng)道的振動與磨損。良好的節(jié)能效果，會越來越為各電廠所應(yīng)用，具有良好的實(shí)用價值。

參考文獻(xiàn)：

[1> 焦作丹河發(fā)電有限公司.#1爐引風(fēng)機(jī)變頻改造資料。
[2> HARSVERT-A06/105型高壓變頻裝置原理。

54寸負(fù)壓風(fēng)機(jī)
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