54寸负压风机便携式汽化冷却冷风机高压变频装置在丹河引风机上的

【专利名称】 便携式汽化冷却冷风机

【申请(专利)号】 CN93209935.1

【专利申请日】 1993-04-15

【公开(公告)号】 CN2202900

【公开(公告)日】 1995-07-05

【主分类号】 F28C1/00

【分类号】 F28C1/00

【颁证日】 1995-05-18

【优先权】

【申请(专利权)人】 章康乐; 许大中

【地址】 浙江省杭州市求是村1幢407室

【发明(设计)人】 章康乐; 许大中

【专利代理机构】 浙江大学专利代理事务所

【代理人】 韩介梅

【摘要】

“便携式汽化冷却冷风机”公开了一种以水为介质的冷风机，它是由装在箱内的淋水工程，不断向安在箱体进风口处的由金属丝网夹持合成纤维制成的加湿板淋水，让鼓风机吸入的外界热风，以高速通过饱含水膜的加湿板，使水充分雾化，而后进入致冷腔迅速汽化、吸热，该气流又经装在鼓风机进风口的滤水网滤去水珠后，从出风口急速喷出，吸收外界空气热量，它降温明显，省电，省水，成本低，便于携带，可广泛用于汽车，船上，家庭和野外等场合。

【主权项】

一种便携式汽化冷却冷风机，在箱体［１］内有水槽［４］，水泵［１４］，淋水管［１５］，进水管［１８］，浮球水阀［１９］，鼓风机［９］，电机［１０］，支架［１１］，电源线［１７］，其特征在于在箱体侧面开设的进风口［２］安装有由金属丝网夹持合成纤维制成的丝瓜络状加湿板［３］，其上方有淋水管［１５］，该淋水管经水泵［１４］与水槽［４］相通，鼓风机［９］利用支架［１１］固定，在其进风口上安装了包有滤水网［７］的导风圈［８］，它与加湿板空间对应，形成致冷腔［５］，鼓风机叶轮由电机［１０］驱动，对应于箱体的出风口［１２］。

摘 要： 本文着重介绍HARSVERT-A高压串联多电平型高压变频器的在焦作丹河发电有限公司的应用情况，对其节电情况进行对比，说明高压变频装置的应用前景。
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.
关键词： 多电平 高压变频器 引风机 应用分析
Keywords: Multilevel High voltage inverter Induced-draft fan application and analysis

问题的提出

焦作丹河发电有限公司#1发电机组容量为110MW，#1炉除尘器改造后，#1炉甲乙引风电机由475KW增容至1000KW，容量比原来电机增加了525KW，使厂用电率升高。而电机的变频调速运行，是降低厂用电率、节电增效的有效措施及有效手段。#1炉电机调速用挡板调节，风道压流损失严重，浪费大，通过变频调速，实现了电机转速连续无级调速，调速范围宽，调节精度高，效率高,实现了电机的软启动，减少了启动冲击及设备磨损。另外变频装置较安装方便，只需在原断路器与电机之间串联变频装置即可，无需对负载和电机做任何改动；正常运行后，可靠性高，基本上无维护量。通过对引风机进行变频改造而达到节能增效，无疑是必要的。

1 HARSVERT-A06/105型高压变频装置原理

变频装置采用多电平串联技术，6KV工程结构见图1，由移相变压器、功率单元和控制器组成。6KV系列有21个功率单元，每7个功率单元串联构成一相。
图1高压变频调速工程结构图

每个功率单元结构上完全一致，可以互换，其电路结构见图2，为基本的交-直-交单相逆变电路，整流侧为二极管三相全桥，通过对IGBT逆变桥进行正弦PWM控制，可得到如图3所示的波形。

图2功率单元电路结构

每个功率单元结构上完全一致，可以互换，其电路结构见图2，为基本的交-直-交单相逆变电路，整流侧为二极管三相全桥，通过对IGBT逆变桥进行正弦PWM控制，可得到如图3所示的波形。

图3单元输出的PWM波形

输入侧由移相变压器给每个单元供电，移相变压器的副边绕组分为三组，构成42脉冲整流方式；这种多级移相叠加的整流方式可以大大改善网侧的电流波形，使其负载下的网侧功率因数接近1。
另外，由于变压器副边绕组的独立性，使每个功率单元的主回路相对独立，类似常规低压变频器。
输出侧由每个单元的U、V输出端子相互串接而成星型接法给电机供电，通过对每个单元的PWM波形进行重组，可得到如图4所示的阶梯PWM波形。这种波形正弦度好，dv/dt小，可减少对电缆和电机的绝缘损坏，无须输出滤波器就可以使输出电缆长度很长，电机不需要降额使用，可直接用于旧设备的改造；同时，电机的谐波损耗大大减少，消除了由此引起的机械振动，减小了轴承和叶片的机械应力。
当某一个单元出现故障时，通过使图2中的软开关节点K导通，可将此单元旁路出工程而不影响其他单元的运行，变频器可持续降额运行；如此可减少很多场合下停机造成的损失。避免了由于一个大功率高压开关器件的故障而导致整机的故障产生，以致停机。保证了多电平变频器的可靠性。

图4变频器输出的相电压阶梯PWM波形

2 变频改造方案简介

#1炉引风机是两台双侧布置，目前其引风机的出力调节由人工调节挡板来实现。由于引风机设计时冗余功率较大，加上风量控制采用档风板引起的阻力损耗，造成厂用电率高，影响机组的经济运行。
电动机参数　　　　 引风机参数
型号：Y560-8　　　　型号： Y4-73-11-27D
额定功率：1000kW　　额定风量：425700m3/h
额定电压：6kV　　 额定风压： 5064Pa
额定电流：118.6A　　介质温度： 90℃
额定频率：50HZ
额定转速：744r/min
根据1#炉目前的实际运行情况，考虑实际负荷情况，经对改造前引风机电机档板调节情况，可采用的变频器电流按100A左右来选择，这样比原电机额定电流118.6A减少了18.6A，也为设备的选取节省了一笔不小的开支。经过充分的市场调研，最后经招标选定北京利德华福技术有限公司生产的HARSVERT-A06/105型高压变频装置，额定电流105A。
为了充分保证工程的可靠性，为变频器同时加装工频旁路装置，变频器异常时，变频器停止运行，电机可以直接手动切换到工频下运行。工频旁路由3个高压隔离开关QS1、QS2和QS3组成（见图，其中QF为甲方原有高压开关）。要求QS2不能与QS3同时闭合，在机械上实现互锁。变频运行时，QS1和QS2闭合，QS3断开；工频运行时，QS3闭合，QS1和QS2断开。
为了实现变频器故障的保护，变频器对6KV开关QF进行联锁，一旦变频器故障，变频器跳开QF，要求甲方对QF的合分闸电路进行适当改造。工频旁路时，变频器应允许QF合闸，撤消对QF的跳闸信号，使电机能正常通过QF合闸工频启动。
变频调速工程配置上位机，上位机可安装在控制室，通过上位机可以对变频器进行启动、停机、调速等控制，并可在上位机上显示变频器的运行数据和当前状态。为了保障调速工程的可靠性，在操作台配置对变频器的控制按钮，也可以对变频器实施启动、停机、加速和减速控制。

3 变频装置调试数据对比
甲侧引风机变频调试记录表
负荷MW　　引风机电流（A）　　引风机挡板开度（%）　　甲侧转速（r/min）　　甲侧频率（Hz）　　送风风压（KPa）　　炉膛负压（Pa）
　　甲侧　　乙侧　　甲侧　　乙侧　　　　　　　　
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

乙侧引风机变频调试记录表
负荷MW　　引风机电流（A）　　引风机挡板开度（%）　　甲侧转速（r/min）　　甲侧频率（Hz）　　送风风压（Ka）　　炉膛负压（Pa）
　　甲侧　　乙侧　　甲侧　　乙侧　　　　　　　　
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 变频改造后的效益计算
(应按实际测试结果计算，测试数据看附件的测试记录)
1)110MW时每小时节约电量
改造前引风机功率：
0.9539*6*67* *0.8506=565kw
改造后引风机功率：
0.9539*6*29*1.05* *0.8506=257kw
(565-257)*2=616kw
2)80MW时每小时节约电量
改造前引风机功率：
0.9539*6*60* *0.8506=506kw
改造后引风机功率：
0.9539*6*21*1.05* *0.8506=186kw
(506-186)*2=640kw
3)60MW时每小时节约电量
改造前引风机功率：
0.9539*6*55* *0.8506=464kw
改造后引风机功率：
0.9539*6*11*1.05* *0.8506=97kw
(464-97)*2=734kw
#1机2002年实际运行小时为7764小时，全年节电量为：
7764*（616*25%+640*50%+734*25%）=5104830Kwh
每Kwh按0.22元/Kwh计算
全年节约费用为5104830*0.22=112.31万元
另外，由于HARSVERT-A系列变频器功率因数可达0.95以上，大于电机功率因数0.8506，减少无功，提高上端设备利用率。并且电机实现软启动，可避免因大电流启动造成对电机绝缘及大电动力冲击对电机寿命的影响，减少电机维护量，节约检修维护费用。

5 结束语

高压变频装置由于其节能效果明显，特别是在低负荷时更为显著，采用变频调速后，实现了电机的软启动，延长电机的寿命，引风机挡板全开，也减少了风道的振动与磨损。良好的节能效果，会越来越为各电厂所应用，具有良好的实用价值。

参考文献：

[1> 焦作丹河发电有限公司.#1炉引风机变频改造资料。
[2> HARSVERT-A06/105型高压变频装置原理。

54寸负压风机
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