鋒速達通風降溫系統
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54寸負壓風機便攜式汽化冷卻冷風機高壓變頻裝置在丹河引風機上的
【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
【優先權】
【申請(專利權)人】 章康樂; 許大中
【地址】 浙江省杭州市求是村1幢407室
【發明(設計)人】 章康樂; 許大中
【專利代理機構】 浙江大學專利代理事務所
【代理人】 韓介梅
【摘要】
“便攜式汽化冷卻冷風機”公開了一種以水為介質的冷風機，它是由裝在箱內的淋水工程，不斷向安在箱體進風口處的由金屬絲網夾持合成纖維制成的加濕板淋水，讓鼓風機吸入的外界熱風，以高速通過飽含水膜的加濕板，使水充分霧化，而后進入致冷腔迅速汽化、吸熱，該氣流又經裝在鼓風機進風口的濾水網濾去水珠后，從出風口急速噴出，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。
【主權項】
一種便攜式汽化冷卻冷風機，在箱體［１］內有水槽［４］，水泵［１４］，淋水管［１５］，進水管［１８］，浮球水閥［１９］，鼓風機［９］，電機［１０］，支架［１１］，電源線［１７］，其特征在于在箱體側面開設的進風口［２］安裝有由金屬絲網夾持合成纖維制成的絲瓜絡狀加濕板［３］，其上方有淋水管［１５］，該淋水管經水泵［１４］與水槽［４］相通，鼓風機［９］利用支架［１１］固定，在其進風口上安裝了包有濾水網［７］的導風圈［８］，它與加濕板空間對應，形成致冷腔［５］，鼓風機葉輪由電機［１０］驅動，對應于箱體的出風口［１２］。
摘 要： 本文著重介紹HARSVERT-A高壓串聯多電平型高壓變頻器的在焦作丹河發電有限公司的應用情況，對其節電情況進行對比，說明高壓變頻裝置的應用前景。
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.
關鍵詞： 多電平 高壓變頻器 引風機 應用分析
Keywords: Multilevel High voltage inverter Induced-draft fan application and analysis
問題的提出
焦作丹河發電有限公司#1發電機組容量為110MW，#1爐除塵器改造后，#1爐甲乙引風電機由475KW增容至1000KW，容量比原來電機增加了525KW，使廠用電率升高。而電機的變頻調速運行，是降低廠用電率、節電增效的有效措施及有效手段。#1爐電機調速用擋板調節，風道壓流損失嚴重，浪費大，通過變頻調速，實現了電機轉速連續無級調速，調速范圍寬，調節精度高，效率高,實現了電機的軟啟動，減少了啟動沖擊及設備磨損。另外變頻裝置較安裝方便，只需在原斷路器與電機之間串聯變頻裝置即可，無需對負載和電機做任何改動；正常運行后，可靠性高，基本上無維護量。通過對引風機進行變頻改造而達到節能增效，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技術，6KV工程結構見圖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個功率單元串聯構成一相。
圖1高壓變頻調速工程結構圖
每個功率單元結構上完全一致，可以互換，其電路結構見圖2，為基本的交-直-交單相逆變電路，整流側為二極管三相全橋，通過對IGBT逆變橋進行正弦PWM控制，可得到如圖3所示的波形。
圖2功率單元電路結構
每個功率單元結構上完全一致，可以互換，其電路結構見圖2，為基本的交-直-交單相逆變電路，整流側為二極管三相全橋，通過對IGBT逆變橋進行正弦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側的電流波形，使其負載下的網側功率因數接近1。
另外，由于變壓器副邊繞組的獨立性，使每個功率單元的主回路相對獨立，類似常規低壓變頻器。
輸出側由每個單元的U、V輸出端子相互串接而成星型接法給電機供電，通過對每個單元的PWM波形進行重組，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，電機不需要降額使用，可直接用于舊設備的改造；同時，電機的諧波損耗大大減少，消除了由此引起的機械振動，減小了軸承和葉片的機械應力。
當某一個單元出現故障時，通過使圖2中的軟開關節點K導通，可將此單元旁路出工程而不影響其他單元的運行，變頻器可持續降額運行；如此可減少很多場合下停機造成的損失。避免了由于一個大功率高壓開關器件的故障而導致整機的故障產生，以致停機。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爐引風機是兩臺雙側布置，目前其引風機的出力調節由人工調節擋板來實現。由于引風機設計時冗余功率較大，加上風量控制采用檔風板引起的阻力損耗，造成廠用電率高，影響機組的經濟運行。
電動機參數 引風機參數
型號：Y560-8 型號： Y4-73-11-27D
額定功率：1000kW 額定風量：425700m3/h
額定電壓：6kV 額定風壓： 5064Pa
額定電流：118.6A 介質溫度： 90℃
額定頻率：50HZ
額定轉速：744r/min
根據1#爐目前的實際運行情況，考慮實際負荷情況，經對改造前引風機電機檔板調節情況，可采用的變頻器電流按100A左右來選擇，這樣比原電機額定電流118.6A減少了18.6A，也為設備的選取節省了一筆不小的開支。經過充分的市場調研，最后經招標選定北京利德華福技術有限公司生產的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，變頻器停止運行，電機可以直接手動切換到工頻下運行。工頻旁路由3個高壓隔離開關QS1、QS2和QS3組成（見圖，其中QF為甲方原有高壓開關）。要求QS2不能與QS3同時閉合，在機械上實現互鎖。變頻運行時，QS1和QS2閉合，QS3斷開；工頻運行時，QS3閉合，QS1和QS2斷開。
為了實現變頻器故障的保護，變頻器對6KV開關QF進行聯鎖，一旦變頻器故障，變頻器跳開QF，要求甲方對QF的合分閘電路進行適當改造。工頻旁路時，變頻器應允許QF合閘，撤消對QF的跳閘信號，使電機能正常通過QF合閘工頻啟動。
變頻調速工程配置上位機，上位機可安裝在控制室，通過上位機可以對變頻器進行啟動、停機、調速等控制，并可在上位機上顯示變頻器的運行數據和當前狀態。為了保障調速工程的可靠性，在操作臺配置對變頻器的控制按鈕，也可以對變頻器實施啟動、停機、加速和減速控制。
3 變頻裝置調試數據對比
甲側引風機變頻調試記錄表
負荷MW 引風機電流（A） 引風機擋板開度（%） 甲側轉速（r/min） 甲側頻率（Hz） 送風風壓（KPa） 爐膛負壓（Pa）
甲側 乙側 甲側 乙側
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
乙側引風機變頻調試記錄表
負荷MW 引風機電流（A） 引風機擋板開度（%） 甲側轉速（r/min） 甲側頻率（Hz） 送風風壓（Ka） 爐膛負壓（Pa）
甲側 乙側 甲側 乙側
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算
(應按實際測試結果計算，測試數據看附件的測試記錄)
1)110MW時每小時節約電量
改造前引風機功率：
0.9539*6*67* *0.8506=565kw
改造后引風機功率：
0.9539*6*29*1.05* *0.8506=257kw
(565-257)*2=616kw
2)80MW時每小時節約電量
改造前引風機功率：
0.9539*6*60* *0.8506=506kw
改造后引風機功率：
0.9539*6*21*1.05* *0.8506=186kw
(506-186)*2=640kw
3)60MW時每小時節約電量
改造前引風機功率：
0.9539*6*55* *0.8506=464kw
改造后引風機功率：
0.9539*6*11*1.05* *0.8506=97kw
(464-97)*2=734kw
#1機2002年實際運行小時為7764小時，全年節電量為：
7764*（616*25%+640*50%+734*25%）=5104830Kwh
每Kwh按0.22元/Kwh計算
全年節約費用為5104830*0.22=112.31萬元
另外，由于HARSVERT-A系列變頻器功率因數可達0.95以上，大于電機功率因數0.8506，減少無功，提高上端設備利用率。并且電機實現軟啟動，可避免因大電流啟動造成對電機絕緣及大電動力沖擊對電機壽命的影響，減少電機維護量，節約檢修維護費用。
5 結束語
高壓變頻裝置由于其節能效果明顯，特別是在低負荷時更為顯著，采用變頻調速后，實現了電機的軟啟動，延長電機的壽命，引風機擋板全開，也減少了風道的振動與磨損。良好的節能效果，會越來越為各電廠所應用，具有良好的實用價值。
參考文獻：
[1> 焦作丹河發電有限公司.#1爐引風機變頻改造資料。
[2> HARSVERT-A06/105型高壓變頻裝置原理。
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