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風(fēng)機(jī)選型與安裝

工廠通風(fēng)_高溫還原焰快燒輥道窯的研制窯爐百科高壓變頻器在鍋爐


高溫還原焰快燒輥道窯的研制
     我國(guó)國(guó)土面積廣闊，擁有豐富的陶瓷原料，陶瓷生產(chǎn)歷史悠久，陶瓷行業(yè)已經(jīng)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要產(chǎn)業(yè)，目前我國(guó)陶瓷出口量已經(jīng)躍居世界第一。由于地理環(huán)境的差異，我國(guó)北方瓷區(qū)原料中含F(xiàn)e2O3量較低，多采用硬質(zhì)料，在燒成氣氛上多采用氧化餡燒成，南方瓷區(qū)原料中含F(xiàn)e2O3量較高，多采用軟質(zhì)料，在燒成氣氛上采用還原焰為主。   采用還原焰燒成，具有如下優(yōu)點(diǎn)：  
　　
　　1.含F(xiàn)e2O3量較高的原料．可以避免Fe2O3在高溫分解時(shí)放出氧，到使坯體發(fā)泡、在氧化氣氛下，F(xiàn)e2O3在1250-1370℃分解產(chǎn)生氧氣，造成坯體發(fā)泡。在還原氣氛下，會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)： 2Fe2O3＋2CO = 4FeO＋2CO2（大量分解在1100℃）在低于Fe2O3分解的溫度下即完成了還原反應(yīng)，避免了發(fā)泡。 
　　
　　2.FeO與SiO2等形成亞鐵硅酸鹽，呈淡青的色調(diào)，使瓷器具有白如玉的特點(diǎn)。  
　　
　　3.促進(jìn)硫酸鹽較早分解，避免釉層封閉后氣體逸出而起泡。 
　　
　　4.亞鐵硅酸鹽是低熔點(diǎn)的玻璃，促進(jìn)坯體燒結(jié)，在1300℃左右的溫度下，與氧化焰燒成者相比較，坯體的氣孔率大為降低，減弱了散射的影響，相對(duì)增加了半透明度。  
　　
　　5.窯內(nèi)火焰長(zhǎng)而柔，保證了熱強(qiáng)度不大的和緩的軟火，有利于釉沿坯體均勻的熔融。   目前，在世界上高檔瓷中，還原焰產(chǎn)品居多。我國(guó)南方瓷區(qū)及北方少數(shù)幾個(gè)瓷區(qū)雖然也采用了還原焰燒成，但由于所采用的窯爐多為簡(jiǎn)易窯爐或小型抽屜窯，溫差大，能耗高，所燒產(chǎn)品穩(wěn)定性差，極大的制約了產(chǎn)品的質(zhì)量。黃岡市華窯中洲窯爐有限公司作為全國(guó)最大的日用陶瓷窯爐生產(chǎn)企業(yè)，很早就注意到了這個(gè)問題，并對(duì)此展開了研究。并且于2000年7月與廣東潮州宏華工藝陶瓷有限公司成功合作，在國(guó)內(nèi)首家自主開發(fā)出了48m液化氣還原焰輥道窯，燒成溫度達(dá)到了1410℃，填補(bǔ)了我國(guó)高溫還原焰輥道窯的空白，為我國(guó)還原焰窯爐發(fā)展提供了實(shí)際的發(fā)展方向。目前已成功運(yùn)行了2年，所燒產(chǎn)品質(zhì)量好，能耗低，受到了該廠極大的好評(píng)。  
　　
　　2窯爐技術(shù)介紹  
　　
　　2．1主要技術(shù)參數(shù)   2.1.1 窯長(zhǎng)：48m   a：低溫加熱帶：12m   b：高溫加熱帶：18m   c： 冷卻帶：18m   2.1.2窯爐內(nèi)寬：1580mm   產(chǎn)品裝載寬度：1350mm   產(chǎn)品裝載高度：420mm   2.1.3 設(shè)計(jì)使用溫度：1420℃   2.1.4 窯爐截面溫差：＜5℃   2.1.5產(chǎn)量：80m3/天   2.1.6能耗：2200kg液化氣/天   2.1.7燃料種類；液化石油氣   2.1.8燃料熱值：45980KJ／kg瓷（11000Kcal/kg）   2.1.9噴咀數(shù)量：58支   2.1.10傳動(dòng)方式：斜齒輪分節(jié)調(diào)頻調(diào)速傳動(dòng)   2.l.ll輥棒：   低溫加熱帶、冷卻帶：高鋁輥棒   高溫加熱帶：重結(jié)晶SiC輥棒   輥棒規(guī)格：60×2950mm 輥棒中心距：80mm   2.1.12燒成周期：8小時(shí)   2.1.13燒成合格率：≥90％   2.1.14燒成氣氛：氧化、還原兩用   2.l.15裝機(jī)容量：約80KW（運(yùn)行時(shí)46KW）   2.1.16控制方式：自動(dòng)控制結(jié)合手動(dòng)微調(diào)   2.2窯爐結(jié)構(gòu)設(shè)置及特點(diǎn)  
　　
　　2.2.1三帶比例及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)   低溫加熱帶和高溫加熱帶占窯長(zhǎng)的62.5％，冷卻帶占總窯長(zhǎng)的37.5％，能滿足燒成制度、易調(diào)節(jié)。   低溫加熱帶內(nèi)襯采用隔熱輕質(zhì)高鋁磚。窯頭設(shè)置封閉氣幕，使窯頭形成一種渦流循環(huán)狀態(tài)，有效防止窯外冷空氣的進(jìn)入。同時(shí)為減少預(yù)熱帶氣體分層形成窯內(nèi)溫差，沿墻兩側(cè)交錯(cuò)布置攪拌氣幕，在窯內(nèi)形成強(qiáng)烈湍流，擾動(dòng)煙氣，從而達(dá)到減少低溫加熱帶溫差的目的。   高溫加熱帶內(nèi)襯采用氧花鋁空心球磚和1500系列輕質(zhì)莫來石磚，能保證燒成溫度在1420℃，外表采用低蓄熱、低導(dǎo)熱系數(shù)的新型輕質(zhì)保溫材料，有效控制爐體對(duì)外散熱，降低能耗，在夏天最高溫度時(shí)，窯爐外壁溫度僅為85℃（主要是重結(jié)晶SiC輥棒散熱所致）。窯體兩側(cè)共設(shè)58只高速燒嘴，上部26只，下部32支，呈上、下、左、右品字型交錯(cuò)布設(shè)。氧化與還原氣氛轉(zhuǎn)換采用獨(dú)特的熱風(fēng)氣幕進(jìn)行分隔，使氣氛轉(zhuǎn)換分明。各級(jí)窯室之間采用擋火墻結(jié)構(gòu)加以分隔，分為15個(gè)相對(duì)的獨(dú)立的控制單元，各單元分別通過熱電偶－一溫控調(diào)節(jié)器一助燃風(fēng)執(zhí)行器??液化氣比例閥一一燒嘴自動(dòng)控制該段燒成溫度。燒嘴布于輥棒下和窯道上側(cè)，有效避免了火焰對(duì)產(chǎn)品的直接沖刷。燒嘴向低溫加熱帶延長(zhǎng)布置，有利于預(yù)熱帶溫度的調(diào)節(jié)，減少低溫加熱帶上下溫差，有效縮短燒成時(shí)間。   冷卻帶采用直接冷卻和間接冷卻相結(jié)合的冷卻方式。冷卻分為急冷區(qū)，緩冷區(qū)、出窯前冷卻區(qū)，以直接冷卻為主，間接冷卻為輔。急冷噴風(fēng)口設(shè)于輥棒下和窯道上層之間，避免了冷風(fēng)直接沖擊產(chǎn)品而造成的炸瓷現(xiàn)象，間接冷卻則采用抽余熱的方式解決，窯尾設(shè)置冷風(fēng)系統(tǒng)對(duì)出窯前產(chǎn)品進(jìn)行最后冷卻，使出窯產(chǎn)品溫度接近于室溫，既改善了操作環(huán)境，又起到了平衡窯內(nèi)冷卻風(fēng)量的作用，保持了窯內(nèi)冷卻帶壓力的穩(wěn)定。 
　　
　　2.2.2傳動(dòng)系統(tǒng)   包括進(jìn)出窯裝置、窯體傳動(dòng)、轉(zhuǎn)彎?rùn)C(jī)。窯體傳動(dòng)采用45°斜齒輪分節(jié)傳動(dòng)，包括調(diào)速裝置、斜齒輪、輥棒等裝置，共分為6段，通過6臺(tái)統(tǒng)一控制的變頻調(diào)速電機(jī)帶動(dòng)斜齒輪、驅(qū)動(dòng)輥棒轉(zhuǎn)動(dòng)，窯外設(shè)置自動(dòng)回車線，與窯爐整體通過PLC實(shí)現(xiàn)連鎖控制�；剀嚲�采用雙鏈條傳動(dòng)，設(shè)置可自轉(zhuǎn)90°的轉(zhuǎn)彎?rùn)C(jī)裝置，能與窯爐一起實(shí)行全循環(huán)。 
　　
　　2.2.3供氣、供風(fēng)系統(tǒng)   供氣管路采用無縫鋼管，閥門采用密封性好，耐腐蝕對(duì)夾式蝶閥，噴嘴采用小流量節(jié)能型噴嘴，窯用助燃風(fēng)采用換熱器預(yù)熱，在噴嘴布置上，充分考慮利用旋轉(zhuǎn)氣流的離心作用和附壁作用，上下對(duì)稱錯(cuò)位布置，使火焰貼附于窯爐內(nèi)壁，對(duì)流傳熱加強(qiáng)，提高產(chǎn)品充分受熱性，保證窯內(nèi)溫度均勻。在主管上我們?cè)O(shè)有常開式電磁閥，遇到停電或者出現(xiàn)其他故障時(shí)能自動(dòng)切斷燃?xì)夤⿷?yīng)，在放散管上設(shè)置的常閉式電磁閥也立即自動(dòng)打開，將管內(nèi)多余的液化氣排空，同時(shí)還設(shè)有過濾、壓力上下限報(bào)警等裝置。   全窯風(fēng)機(jī)管路系統(tǒng)均按熱工要求選型，共設(shè)置兩臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)，兩臺(tái)余熱風(fēng)機(jī)、兩臺(tái)助燃風(fēng)機(jī)、一臺(tái)急冷風(fēng)機(jī)、一臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)。其中，助燃、急冷風(fēng)機(jī)設(shè)置空氣過濾裝置，以利于明焰燒成。  
　　
　　2.2.4控制系統(tǒng)   全密控制系統(tǒng)采用自動(dòng)化控制，儀表為PID功能儀表，采用PLC進(jìn)行連鎖和管理。該控制系統(tǒng)包括溫度自動(dòng)控制、壓力自動(dòng)控制、風(fēng)機(jī)傳動(dòng)部分控制、設(shè)備聯(lián)鎖等幾個(gè)方面。 
　　
　　A溫度自動(dòng)控制   該系統(tǒng)采用GT31（德國(guó)進(jìn)口）型執(zhí)行器、GERFRAN型溫控儀（意大利進(jìn)口）來控制燒成溫度，原理為：熱電偶探測(cè)溫度一溫度調(diào)節(jié)器（設(shè)定溫度）一助燃風(fēng)執(zhí)行器一助燃風(fēng)調(diào)節(jié)閥－液化氣比例調(diào)節(jié)閥一燒嘴，窯內(nèi)預(yù)熱帶或者冷卻帶溫度采用溫度巡檢儀進(jìn)行顯示，排煙、余熱溫度采用雙金屬溫度計(jì)現(xiàn)場(chǎng)顯示。 
　　
　　B壓力控制   該系統(tǒng)在排煙風(fēng)機(jī)、余熱風(fēng)機(jī)、助燃風(fēng)機(jī)上設(shè)置變頻器（日本），有利于壓力控制的穩(wěn)定性，該窯壓力顯示點(diǎn)有排煙機(jī)壓力、余熱風(fēng)機(jī)壓力、助燃風(fēng)機(jī)壓力、液化氣壓力、窯壓等，全部在控制柜上顯示。 
　　
　　C氣氛控制   該窯在氣氛控制上關(guān)鍵在于通過穩(wěn)定窯內(nèi)壓力來穩(wěn)定窯內(nèi)氣氛，在穩(wěn)定壓力時(shí)，先讓排煙風(fēng)機(jī)抽力在保證窯內(nèi)廢氣抽出的前提下，盡量減小排煙風(fēng)機(jī)抽力，讓其壓力穩(wěn)定，從而使氣氛不受到壓力波動(dòng)干擾。在氣氛保持過程中，通過變頻器來穩(wěn)定排煙風(fēng)機(jī)抽力，急冷風(fēng)機(jī)抽力以及氣氛轉(zhuǎn)換氣幕壓力來保證氣氛穩(wěn)定，通過比例閥控制CO含量在4-8％左右。在自動(dòng)控制的同時(shí)輔助手動(dòng)微調(diào)，能保證不出現(xiàn)煙熏及泛黃現(xiàn)象。   　　

　　D風(fēng)機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)   該窯采用連鎖控制，利用變頻器控制排煙風(fēng)機(jī)的抽力，穩(wěn)定零壓點(diǎn)位置，從而控制窯內(nèi)壓力。助燃風(fēng)機(jī)及急冷風(fēng)機(jī)可通過控制柜上助燃風(fēng)壓和急冷風(fēng)壓變送器來直觀的設(shè)定壓力，然后通過變頻器進(jìn)行自動(dòng)控制其風(fēng)壓，能保持窯內(nèi)壓力穩(wěn)定。主傳動(dòng)在正常生產(chǎn)前先采用手動(dòng)調(diào)節(jié)傳動(dòng)速度，保證窯內(nèi)所有輥棒采用同一速度運(yùn)行．然后再通過變頻器穩(wěn)定其運(yùn)轉(zhuǎn)周期，在控制柜上設(shè)有周期給定器，可以方便的控制燒成周期。所有風(fēng)機(jī)控制柜上通過控制按鈕開啟。  
　　
　　E工作狀況監(jiān)護(hù)及報(bào)警系統(tǒng)   為了能在控制室監(jiān)視窯頭、窯尾產(chǎn)品裝載運(yùn)行情況，分別在窯頭、窯尾設(shè)置攝像鏡頭，并傳送到控制室顯示器上，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，能提醒操作工及時(shí)處理。報(bào)警系統(tǒng)包括各種設(shè)備開啟故障報(bào)警、溫度上、下限設(shè)定報(bào)警，變頻故障報(bào)警等。并可以實(shí)行燃料自動(dòng)切斷與放散，符合環(huán)保與消防要求。  
　　
　　F設(shè)備連鎖   PLC輸入與輸出檢測(cè)，變頻器異常，風(fēng)機(jī)故障。電機(jī)過載均能采用聲光報(bào)警，并采取相應(yīng)的連鎖處理。  
　　
　　2、3該窯技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)  
　　
　　2.3.1所燒產(chǎn)品質(zhì)量   該窯所燒產(chǎn)品經(jīng)抽檢外觀質(zhì)量較原產(chǎn)品相比，變形小，釉面光潤(rùn)，產(chǎn)品白度高，無陰黃、落臟等缺陷。  
　　
　　2.3.2經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)   廣東潮州宏華工藝陶瓷有限公司在建該窯前，該廠原采用6座4m3手動(dòng)抽屜窯進(jìn)行燒成產(chǎn)品，所燒出來的產(chǎn)品由于受裝窯及燒容師傅的感覺等外在因素干擾，所燒出來的產(chǎn)品不穩(wěn)定，有變形及色差現(xiàn)象。特別指出的是，抽屜窯由于是間隙式窯爐，加之其本身固有的溫差大等因素，能耗極高，經(jīng)該廠測(cè)算，每條4m3抽屜窯每天可以燒1窯，其產(chǎn)品容量為4m3，其耗氣量達(dá)到了400kg，相當(dāng)于每m3產(chǎn)品需要100kg液化氣，而采用我公司研制的48m高溫還原焰輥道窯之后，每天產(chǎn)量為80m3，而其耗氣量?jī)H為2200kg，而同比抽屜窯則需要8000kg液化氣，每天節(jié)約5800kg液化氣，按26元／kg考慮其價(jià)值，相當(dāng)于每天節(jié)約15000元燃料費(fèi)用，扣除電力損耗因素，半年即可收回成本。所以該廠該窯建設(shè)成功后，立即停掉了所有抽屜窯，產(chǎn)品檔次也上了一個(gè)新臺(tái)階。   該窯由于窯外全部采用自動(dòng)回車線，加上窯爐外部采用鋼板裝修，采用噴塑工藝，所以外觀美麗大方，布局合理，能極大的提高企業(yè)形象，產(chǎn)生很好的社會(huì)效益。   該窯在環(huán)保上經(jīng)潮州市環(huán)保局檢測(cè)，完全達(dá)到了環(huán)保要求。  
　　
　　3結(jié)論  
　　
　　3.1本項(xiàng)目輥道窯以液化石油氣作燃料，單位產(chǎn)品能耗低于日本、意大利輥道窯能耗，達(dá)到國(guó)際九十年代先進(jìn)水平；燒成熱效率46.64％，高于國(guó)內(nèi)同類窯爐先進(jìn)水平。該窯燒成溫度己達(dá)1410℃以，上下溫差不高于5℃，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)高溫輥道窯空白。在日用瓷高溫還原焰快燒方面，起到示范及推廣作用。  
　　
　　3.2研制了與高溫輥道窯燒成相配套的日用瓷及工藝瓷配方和工藝，產(chǎn)品釉面及規(guī)整度等外觀質(zhì)量大有提高，內(nèi)在質(zhì)量均達(dá)到或超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

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收錄時(shí)間:2011年03月29日 23:27:55 來源:未知 作者:


高壓變頻器在鍋爐引風(fēng)機(jī)上應(yīng)用的能效分析
     關(guān)鍵詞：高壓變頻器、引風(fēng)機(jī)、鍋爐、燃燒系統(tǒng)、效率、實(shí)際功率、有功功率等


         一、概述


             阜康熱電有限責(zé)任公司（前身是梅河口熱電廠于2003年改制，位于吉林省西部），始建于1992年，有3臺(tái)75t立式旋風(fēng)爐，2臺(tái)12MW發(fā)電機(jī)組。自2003年起陸續(xù)新上1臺(tái)75t鏈條爐，4臺(tái)75t循環(huán)流化床鍋爐。2005年中期，我公司5#、6#鍋爐引風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)采用北京合康億盛科技有限公司的高壓變頻器，并在同年12月投進(jìn)使用，至今運(yùn)行穩(wěn)定。同時(shí)對(duì)原有的熱控系統(tǒng)進(jìn)行了大量的改造升級(jí)，將原來的電單元組合儀表（常規(guī)儀表）系統(tǒng)改成分散控制系統(tǒng)（DCS），DCS為上海華文自動(dòng)化系統(tǒng)工程有限公司的HPCS-3000系統(tǒng)。下文以引風(fēng)機(jī)變頻器的應(yīng)用為例對(duì)其進(jìn)行節(jié)能和與計(jì)算機(jī)接口方面的分析。


         二、運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境


             應(yīng)用于我廠引風(fēng)機(jī)的合康高壓變頻器安裝于鍋爐和灰?guī)熘g。由于灰塵特別大，溫度特別高，長(zhǎng)期運(yùn)行在60～70℃之間，每年需清掃兩次控制柜的濾網(wǎng)，除塵方式是手動(dòng)吹灰，但是灰塵仍然很大，2008年預(yù)備進(jìn)行排風(fēng)除塵改造。


         三、能效分析


             北京合康億盛科技有限公司高壓變頻器的型號(hào)是HIVERT-Y06/061，其產(chǎn)品規(guī)格和各項(xiàng)性能指標(biāo)參數(shù)如下表一至表四。


        


    變頻運(yùn)行器時(shí)的輸進(jìn)功率：P進(jìn)=6.219＊25.66＊0.96=265（kW）
    工頻時(shí)的功率：            P工頻=6.3＊50.3＊0.85=466（kW）


         四、節(jié)能效果分析


              節(jié)能效率：η=（466-265）/466=43%
 


圖一   高壓電機(jī)工頻啟動(dòng)和變頻啟動(dòng)的曲線圖


         五、變頻器可操縱性分析


             從機(jī)組操控設(shè)備來看高壓變頻器，其穩(wěn)定的性能是用戶購(gòu)買時(shí)普遍關(guān)注的。同時(shí)，由于其拖動(dòng)的設(shè)備多是對(duì)機(jī)組運(yùn)行工況進(jìn)行調(diào)整的，比如引風(fēng)機(jī)是調(diào)節(jié)爐膛負(fù)壓的設(shè)備、送風(fēng)機(jī)是調(diào)節(jié)鍋爐爐膛氧量的設(shè)備，排粉機(jī)是鍋爐燃燒煤粉輸送的動(dòng)力等等，因此高壓變頻的應(yīng)用過程中，其可操縱性是另一個(gè)很重要的指標(biāo)。


             從我廠的使用經(jīng)驗(yàn)來看，北京合康億盛科技有限公司生產(chǎn)的高壓變頻器，在與分散控制系統(tǒng)（DCS）的接口上比較方便，可操縱性較強(qiáng)，對(duì)給定和反饋狀態(tài)的方式和手段比較完備（頻率指令給定）。其監(jiān)控信號(hào)包括變頻電機(jī)的實(shí)際工作頻率、一次開關(guān)側(cè)的電流、電壓等模擬量信號(hào)，以及遠(yuǎn)程的啟動(dòng)、停止、故障報(bào)警、緊急停車等開關(guān)量信號(hào)；給定的指令是標(biāo)準(zhǔn)的4～20mADC信號(hào)，應(yīng)用中其調(diào)節(jié)精度是0.2%，分辨率0.01Hz。指令輸出后，變速過程為平滑穩(wěn)定的漸進(jìn)指令值，無任何的信號(hào)抖動(dòng)。同時(shí)接近低轉(zhuǎn)速時(shí)，動(dòng)力運(yùn)轉(zhuǎn)很平穩(wěn)，因此，運(yùn)行的參數(shù)調(diào)節(jié)也就可調(diào)，穩(wěn)調(diào)了。預(yù)期在燃燒自動(dòng)調(diào)節(jié)這個(gè)技術(shù)較復(fù)雜的控制難點(diǎn)上，其穩(wěn)定的可調(diào)性，為自動(dòng)調(diào)節(jié)的實(shí)現(xiàn)提供了強(qiáng)大的支持。


             值得一提的是，由于變頻器的諧波干擾比較大，所以在與DCS的接口上，主要是模擬量信號(hào)指令和反饋，應(yīng)該加信號(hào)隔離，避免諧波干擾DCS傳輸?shù)哪M量信號(hào)。這是應(yīng)用過程中必須要重視的題目。


        


圖二  高壓變頻與DCS的接口圖


         六、結(jié)論


             北京合康億盛科技有限公司型號(hào)為HIVERT-Y06/061的高壓變頻器在阜康熱電責(zé)任有限公司運(yùn)行3年來，其性能穩(wěn)定、節(jié)能效果明顯，可以根據(jù)鍋爐的燃燒情況進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)，大大進(jìn)步鍋爐的穩(wěn)定性，并且節(jié)煤效果很好，進(jìn)步了運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。


             在鍋爐引送風(fēng)的燃燒系統(tǒng)中應(yīng)用高壓變頻器能節(jié)能降耗，是國(guó)家大力提倡節(jié)能降耗政策不可缺少的技術(shù)手段。除此之外，變頻器對(duì)鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行也起著決定性的作用。根據(jù)高壓變頻器的性能及工作原理，可以廣泛地應(yīng)用在電力、冶金、石化、水泥、礦山等需要用到高壓電機(jī)驅(qū)動(dòng)的各個(gè)行業(yè)，當(dāng)然也包括象阜康熱電有限責(zé)任公司這樣的熱電行業(yè)。


機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)

挑戰(zhàn)：
如何利用現(xiàn)有的技術(shù)快速開發(fā)穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以滿足對(duì)大型機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的要求。

應(yīng)用方案：
采用NI公司的軟硬件測(cè)控產(chǎn)品開發(fā)機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以進(jìn)步設(shè)備的維護(hù)水平。

使用產(chǎn)品：
LabWindows/CVI; SCXI-1000;SCXI-1140; SCXI-1141;PCI-MIO-16E

介紹：
大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械是冶金、石化、電力等重要產(chǎn)業(yè)部分的關(guān)鍵動(dòng)力設(shè)備，為了進(jìn)步對(duì)它們的維修與維護(hù)水平，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)它們的運(yùn)行狀態(tài)變得越來越重要。為了正確實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，必須嚴(yán)格按照振動(dòng)頻譜分析方法對(duì)數(shù)據(jù)的要求進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，否則采集到的數(shù)據(jù)很難用于正確分析設(shè)備狀態(tài)，而通常這種要求要比過程控制中數(shù)據(jù)采集的要求嚴(yán)格得多，主要表現(xiàn)在對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、同步性、時(shí)序性、整周期、采樣速率等方面。傳統(tǒng)的解決方案是自行設(shè)計(jì)開發(fā)以單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，系統(tǒng)開發(fā)工作量大、精度低、可靠性差、系統(tǒng)維護(hù)工作量大。采用NI測(cè)控軟硬件產(chǎn)品，開發(fā)了基于PC的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，極大地縮短了系統(tǒng)開發(fā)周期，明顯地進(jìn)步了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。


高壓變頻裝置在云浮電廠送風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用
     摘 要： 本文著重介紹HARSVERT-A高壓串聯(lián)多電平型高壓變頻器在廣東省粵電團(tuán)體云浮發(fā)電廠的應(yīng)用情況，對(duì)其節(jié)電情況進(jìn)行對(duì)比，說明高壓變頻裝置的應(yīng)用遠(yuǎn)景。 
關(guān)鍵詞： 多電平 高壓變頻器 應(yīng)用分析


         　　廣東粵電團(tuán)體云浮電廠現(xiàn)有4臺(tái)發(fā)電機(jī)組，其中1、2＃機(jī)組裝機(jī)容量為125MW，3、4#機(jī)組裝機(jī)容量為135MW。改造前1、2＃爐送風(fēng)機(jī)采用擋板調(diào)節(jié)，風(fēng)道壓流損失嚴(yán)重，為了節(jié)能降耗、進(jìn)步機(jī)組調(diào)節(jié)性能，我廠經(jīng)多方考察認(rèn)證，我們決定采用運(yùn)行成熟、技術(shù)先進(jìn)的變頻調(diào)速方式進(jìn)行改造。變頻裝置安裝方便，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(duì)負(fù)載和電機(jī)做任何改動(dòng)。首先對(duì)1＃機(jī)組兩臺(tái)送風(fēng)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)改造。2006年10月份，在#1爐甲、乙側(cè)送風(fēng)機(jī)上安裝了兩臺(tái)HARSVERT-A06/130型高壓變頻器。通過變頻調(diào)速，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)轉(zhuǎn)速連續(xù)無級(jí)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(dòng)，減少了啟動(dòng)沖擊及設(shè)備磨損。正常運(yùn)行后，可靠性高，基本上無維護(hù)量。通過對(duì)引風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造而達(dá)到節(jié)能增效的目的。


         1．HARSVERT-A06/130型高壓變頻裝置原理
（1）高壓變頻器原理簡(jiǎn)介
　　HARSVERT-A06/130型變頻裝置采用多電平串聯(lián)技術(shù)，6kV系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1，由移相變壓器、功率單元和控制器組成。系統(tǒng)采用7＋1冗余結(jié)構(gòu)，當(dāng)有1級(jí)模塊旁路時(shí)，系統(tǒng)仍能輸出額定電壓滿負(fù)荷運(yùn)行。6kV系列有24個(gè)功率單元，每8個(gè)功率單元串聯(lián)構(gòu)成一相。  


        


圖1：高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 


         　　每個(gè)功率單元結(jié)構(gòu)上完全一致，可以互換，其電路結(jié)構(gòu)如圖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(duì)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)          圖3：?jiǎn)卧敵龅腜WM波形 


         　　輸進(jìn)側(cè)由移相變壓器給每個(gè)單元供電，移相變壓器的副邊繞組分為三組，構(gòu)成48脈沖整流方式；這種多級(jí)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(gè)功率單元的主回路相對(duì)獨(dú)立，類似常規(guī)低壓變頻器。


         　　輸出側(cè)由每個(gè)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(duì)每個(gè)單元的PWM波形進(jìn)行重組，可得到如圖4所示的門路PWM波形。這種波形正弦度好，dv/dt小，可減少對(duì)電纜和電機(jī)的盡緣損壞，無須輸出濾波器就可以使輸出電纜長(zhǎng)度很長(zhǎng)，電機(jī)不需要降額使用，可直接用于舊設(shè)備的改造；同時(shí)，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(dòng)，減小了軸承和葉片的機(jī)械應(yīng)力。


         　　當(dāng)某一個(gè)單元出現(xiàn)故障時(shí)，通過使圖2中的軟開關(guān)節(jié)點(diǎn)K導(dǎo)通，可將此單元旁路出系統(tǒng)而不影響其他單元的運(yùn)行，高壓變頻器可持續(xù)降額運(yùn)行；如此可減少很多場(chǎng)合下停機(jī)造成的損失。避免了由于一個(gè)大功率高壓開關(guān)器件的故障而導(dǎo)致的整機(jī)故障。保證了多電平變頻器的可靠性。


        

 
圖4：變頻器輸出的相電壓門路PWM波形 


       ,車間降溫水簾;  （2）該產(chǎn)品部分功能介紹
　　①N+1單元冗余系統(tǒng)。所有功率單元正常時(shí)，電壓調(diào)制系數(shù)比正常的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備略低，當(dāng)有單元出現(xiàn)故障旁路時(shí)，則自動(dòng)提升調(diào)制系數(shù)，旁路一級(jí)時(shí)仍能夠滿電壓輸出。


         　�、趩文K旁路技術(shù)。每相8個(gè)模塊串聯(lián)，當(dāng)一個(gè)功率模塊故障旁路時(shí)，與之對(duì)應(yīng)的同級(jí)模塊仍繼續(xù)工作，通過中心點(diǎn)偏移技術(shù)使輸出電壓平衡，電壓輸出能力為95.6%，比同級(jí)旁路時(shí)輸出電壓大大進(jìn)步。


         　�、鄣綦�3秒不停機(jī)功能。在高壓變頻器高壓失電3秒內(nèi)，高壓變頻器自動(dòng)減速繼續(xù)運(yùn)行，3秒內(nèi)恢復(fù)高壓變頻器從最后運(yùn)行頻率開始恢復(fù)運(yùn)行，3秒內(nèi)高壓未恢復(fù)變頻器停機(jī)，20秒內(nèi)高壓恢復(fù)變頻器自動(dòng)執(zhí)行飛車啟動(dòng)。


         　�、艿碗妷貉訒r(shí)保護(hù)功能。電網(wǎng)電壓波動(dòng)在＋15～－35％U0之間，高壓變頻器能夠?qū)嵤┯行У牡碗妷貉訒r(shí)保護(hù)功能，保證系統(tǒng)的可靠性。


        ,通風(fēng)工程報(bào)價(jià); 　�、莞邏旱綦娀謴�(fù)自動(dòng)重啟功能：為避免電網(wǎng)短時(shí)失電對(duì)企業(yè)生產(chǎn)造成影響，HARSVERT-A高壓變頻用具備來電自啟動(dòng)功能。當(dāng)電網(wǎng)電壓消失后，高壓變頻器緊急停機(jī)，假如在20秒內(nèi)電源恢復(fù)（時(shí)間可設(shè)置），高壓變頻器會(huì)進(jìn)行自動(dòng)啟動(dòng)，恢復(fù)停機(jī)前的運(yùn)行狀態(tài)。


         　　⑥任意轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)。為了適應(yīng)國(guó)內(nèi)電網(wǎng)波動(dòng)大，現(xiàn)場(chǎng)主動(dòng)力電源母線段切換的要求，系統(tǒng)提供旋轉(zhuǎn)中再啟動(dòng)功能。從而在電網(wǎng)電壓波動(dòng)超過＋15～－35％U0情況下，系統(tǒng)能夠提供有效過、欠壓保護(hù)；在電網(wǎng)恢復(fù)正常后，自動(dòng)搜索跟蹤電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速按照設(shè)定曲線恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)，保證機(jī)組安全運(yùn)行不跳閘。在現(xiàn)場(chǎng)主動(dòng)力電源母線段切換過程中，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別網(wǎng)側(cè)電壓變化，系統(tǒng)保護(hù)不停機(jī)；待電網(wǎng)電壓恢復(fù)后，自動(dòng)啟動(dòng)設(shè)備運(yùn)行至給定頻率值，滿足現(xiàn)場(chǎng)對(duì)設(shè)備的高可靠性要求。為了滿足不同現(xiàn)場(chǎng)對(duì)旋轉(zhuǎn)中再啟動(dòng)功能的需求，系統(tǒng)提供完備的參數(shù)設(shè)定功能，保證系統(tǒng)動(dòng)作有效，保護(hù)得當(dāng)。真正適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行工況要求。


         2.變頻改造方案簡(jiǎn)介
　　#1爐送風(fēng)機(jī)是兩臺(tái)雙側(cè)布置，高壓變頻改造前送風(fēng)機(jī)的風(fēng)量調(diào)節(jié)由人工調(diào)節(jié)擋板來實(shí)現(xiàn)。送風(fēng)機(jī)及其電機(jī)參數(shù)如下：
電動(dòng)機(jī)參數(shù) 
　　型號(hào)：Y500-4-6 額定電流：118.8A 
　　額定功率：1000kW 額定頻率：50Hz
　　額定電壓：6kV 額定轉(zhuǎn)速：990r/min


         　　為了充分保證系統(tǒng)的可靠性，高壓變頻器同時(shí)加裝工頻旁路裝置，當(dāng)高壓變頻器異常時(shí)，停止運(yùn)行，電機(jī)可以直接手動(dòng)切換到工頻下運(yùn)行。工頻旁路由3個(gè)高壓隔離開關(guān)QS1、QS2和QS3組成（如圖5，QF為我廠原有高壓開關(guān)）。其中QS2、QS3為雙投隔離開關(guān)的兩組刀，在機(jī)械上實(shí)現(xiàn)互鎖。變頻運(yùn)行時(shí)，QS1和QS2閉合，QS3斷開；工頻運(yùn)行時(shí)，QS3閉合，QS1和QS2斷開。


　　 為了實(shí)現(xiàn)高壓變頻器故障的保護(hù)，高壓變頻器對(duì)6kV開關(guān)QF進(jìn)行聯(lián)鎖，一旦高壓變頻器故障，高壓變頻器跳開QF開關(guān)。工頻旁路時(shí)，高壓變頻器應(yīng)答應(yīng)QF開關(guān)合閘，撤消對(duì)QF開關(guān)的跳閘信號(hào)，使電性能正常通過QF開關(guān)合閘工頻啟動(dòng)。


         　　高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)內(nèi)置西門子S7－200PLC，與現(xiàn)場(chǎng)DCS接口靈活方便。正常運(yùn)行時(shí)，啟動(dòng)、停機(jī)操縱，頻率調(diào)整由DCS控制，同時(shí)高壓變頻器狀態(tài)實(shí)時(shí)反饋給DCS系統(tǒng)。


         3.高壓變頻器運(yùn)行節(jié)能效果測(cè)試情況：


         （1）高壓變頻器參數(shù)
型號(hào)  HARSVERT-A06/130 輸進(jìn)電壓  6kV 
額定電流  130A 額定功率  1000kW 


         （2）電機(jī)參數(shù)
額定功率  1000kW 額定電壓  6kV 
額定轉(zhuǎn)速  990rpn 額定電流  118.8A 


         （3）節(jié)能計(jì)算
　　通過流體力學(xué)的基本定律可知：風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備均屬平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其轉(zhuǎn)速n與流量Q，壓力H以及軸功率P具有如下關(guān)系：Q∝n ，H∝n2，P∝n3；即，流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。即當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速降為額定轉(zhuǎn)速的80％時(shí)，調(diào)速系統(tǒng)（高壓變頻器＋電機(jī)）從電網(wǎng)側(cè)吸收功率約降為額定轉(zhuǎn)速時(shí)的51％，因此，若工藝要求系統(tǒng)風(fēng)量下降即送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降時(shí)，節(jié)能效果十分明顯。


         　　在相同運(yùn)行方式及相同工況下進(jìn)行測(cè)試，數(shù)據(jù)如下：
    高壓變頻器投運(yùn)前后電機(jī)實(shí)際電流的變化
    機(jī)組負(fù)荷  變頻前   變頻后   節(jié)電率  
    125MW     70A      48A       25% 
    100MW     55A      29A       40% 


         　　比較高壓變頻器改造前后，送風(fēng)機(jī)電機(jī)實(shí)際消耗功率，在機(jī)組125MW負(fù)荷時(shí)，計(jì)算節(jié)電約為25％，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷為100MW，計(jì)算節(jié)電率約為40％。經(jīng)統(tǒng)計(jì)投運(yùn)前、后兩個(gè)月送風(fēng)機(jī)單耗，節(jié)電率為27.7％，按現(xiàn)行上網(wǎng)電價(jià)，18個(gè)月可收回全部投資。


         4.空水冷卻器簡(jiǎn)介
　　考慮廣東地區(qū)夏天氣溫較高，利德華福為高壓變頻器配備了空水冷卻器，保證設(shè)備安全運(yùn)行。


         　　空水冷卻器外形如圖6所示。從高壓變頻器出來的熱風(fēng)，經(jīng)過風(fēng)管連接到內(nèi)有固定水冷管的散熱器中，散熱器中通過溫度低于33℃的涼水，熱風(fēng)經(jīng)過散熱片后，將熱量傳遞給冷水，變成冷風(fēng)從散熱片吹出，熱量被循環(huán)冷卻水帶走，保證高壓變頻器室內(nèi)的環(huán)境溫度不高于40℃。


        


圖6：空水冷卻器外形圖 


   ,車間安裝負(fù)壓風(fēng)機(jī);      　　現(xiàn)場(chǎng)一臺(tái)高壓變頻器配置兩臺(tái)空冷器（如圖7），單臺(tái)故障時(shí)不會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生較大影響。從實(shí)際應(yīng)用情況看，室內(nèi)溫度能控制在30℃左右，效果明顯。


         　　經(jīng)綜合計(jì)算比較，空水冷卻方式的用度約為空調(diào)冷卻方式的50％。


        


圖7：空冷器與變頻器布局圖


         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(shí)更為明顯，采用變頻調(diào)速后，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的軟啟動(dòng)，延長(zhǎng)電機(jī)的壽命，送風(fēng)機(jī)擋板全開，消除了進(jìn)口風(fēng)道原有的喘振，也減少了風(fēng)道的磨損。良好的節(jié)能效果和調(diào)節(jié)性能，具有廣闊的推廣應(yīng)用遠(yuǎn)景。


         　　本廠兩臺(tái)設(shè)備自投運(yùn)以來，運(yùn)行非�？煽浚闯霈F(xiàn)任何故障。完全可以說，本次我廠送風(fēng)機(jī)高壓變頻改造項(xiàng)目是成功的。



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