大中型離心風機變頻-工頻組合驅動系統技術方案

本實用新型專利技術大中型離心風機變頻-工頻組合驅動系統涉及一種適用于大中型電站鍋爐離心風機驅動的優化設計，具有節能，運行安全可靠，低造價的特點。本實用新型專利技術包括雙模式變頻電源、變頻電源輸出真空開關、變頻電源輸入負荷開關、工頻電源真空開關、離心風機驅動電機、電流傳感器、轉速傳感器、電壓傳感器、DCS分散控制系統和工頻電源；離心風機從啟動直到BMCR負荷區間由雙模式交頻電源驅動；離心風機負荷高于BMCR工況負荷時由工頻電源直接驅動；雙模式變頻電源為具有啟動模式和節能模式兩種運行模式、輸出頻率20Hz到45Hz、額定輸出功率為BMCR工況的軸功率的110％的功率模塊串聯式高壓變頻電源。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種大中型離心風機變頻-工頻組合驅動系統。適用于大中型電站鍋爐離心風機驅動的優化 設計，具有節能，運行安全可靠，低造價的特點。
技術介紹
采用變頻電源調速的離心風機，在中、低負荷區間工作時有明顯的節能效果，變頻電源的額定輸出功率通常與離心風機的驅動電機的銘牌功率相匹配或者更大，變頻電源的價格通常與其額定輸出功率呈線性關系；變頻電源通常以VVVF (變壓變頻)方式開環運行，V/F為常數以期維持電動機內的磁鏈恒定；不能識別電機的轉速和感應電勢的相位、電壓，必須等待電機完全靜止才能再起動；風機降速較快時直流母線容易過電壓引起跳機；過電流保護、限流功能較弱，功率模塊損壞幾率較高。
技術實現思路
所要解決的技術問題大本技術的目的是提供一種大中型離心風機變頻-工頻組合驅動系統可以大幅度降低大中型離心風機用的變頻電源造價；不降低節能效果；提高運行安全可靠性。解決其技術問題采用的技術方案本技術大中型離心風機用的變頻-工頻驅動系統包括雙模式變頻電源(2)、變頻電源輸出真空開關(3)、變頻電源輸入負荷開關(I)、工頻電源真空開關(4)、離心風機驅動電機(5)、電流傳感器(6)、轉速傳感器(7)、電壓傳感器(8)、DCS分散控制系統(9)和工頻電源(10);離心風機從啟動直到BMCR負荷區間，受DCS分散控制系統(9)控制，變頻電源輸入負荷開關(I)、變頻電源輸出真空開關(3)合閘，離心風機驅動電機(5)由雙模式變頻電源⑵驅動；當燃煤煤質惡化和/或空氣預熱器、GGH堵灰電站鍋爐離心風機負荷高于BMCR工況負荷時，受DCS分散控制系統(9)控制，變頻電源輸出真空開關(3)分閘，工頻電源真空開關⑷合閘，離心風機驅動電機(5)由工頻電源(10)直接驅動；電流傳感器(6)、轉速傳感器(7)、電壓傳感器(8)安裝在離心風機驅動電機(5)上，分別經信號電纜將電流信號、轉速信號、電壓信號反饋到雙模式變頻電源(2) ;DCS分散控制系統(9)與雙模式變頻電源(2)之間有雙向信號電纜連接。雙模式變頻電源(2)為具有啟動模式和節能模式兩種運行模式、輸出頻率20Hz到45Hz、額定輸出功率為BMCR工況的軸功率的110%的功率模塊串聯式高壓變頻電源；雙模式變頻電源(2)啟動模式，包括O轉速啟動和旋轉啟動，具有矢量控制特性；雙模式變頻電源⑵節能模式，具有轉差率反饋控制的VVVF特性。在O轉速啟動時，雙模式變頻電源⑵輸出頻率20Hz，在電流傳感器(6)的反饋信號控制下，以功率器件允許的最大電流提供高啟動轉矩；在旋轉啟動時，轉速傳感器(7)指示離心風機驅動電機(5)的即時轉速，當離心風機驅動電機(5)的即時轉速大于O轉速但小于40Hz下的異步轉速時，變頻電源輸入負荷開關(I)合閘，雙模式變頻電源(2)通過電壓傳感器(8)跟蹤離心風機驅動電機(5)的端電壓，在頻率、幅值及相位一致時，變頻電源輸出真空開關⑶合閘，在電流傳感器(6)的反饋信號控制下，以功率器件允許的最大電流提供高啟動轉矩；在啟動模式完成并穩定5分鐘以后，雙模式變頻電源(2)自動轉入節能模式，以具有轉差率反饋控制的VVVF方式運行；具有轉差率反饋控制的VVVF方式在35Hz至45Hz區間與常規VVVF方式無異，即電壓隨頻率線性變化，在20Hz至35Hz區間，雙模式變頻電源(2)會比較自身的輸出頻率和由轉速傳感器(7)實測的電機轉速，計算離心風機驅動電機(5)的轉差率，如轉差率過大雙模式變頻電源(2)會適當調高輸出電壓，雙模式變頻電源(2)能夠記憶住20Hz至35Hz區間對應不同頻率的最佳輸出電壓。雙模式變頻電源(2)采用離心風機的BMCR(鍋爐最大連續出力)工況的軸功率為基準，雙模式變頻電源(2)的額定輸出功率為BMCR工況的軸功率的110%，雙模式變頻電源(2)的最高輸出頻率與該離心風機的BMCR工況下的轉速相匹配，雙模式變頻電源(2)的最高輸出電壓與其最高輸出頻率相匹配。 按現行電站鍋爐有關設計規程BMCR為鍋爐最大連續出力，與汽輪機最大進汽量(VW0工況)相匹配。ECR工況的鍋爐出力與汽輪機THA工況的進汽量相匹配，風機在此工況下應運行在高效區內。TB工況(test block)，該工況的風量風壓系在BMCR工況下考慮了裕量后的數據，通常風量考慮的裕量系數為I. I至I. 2，風壓考慮的裕量系數為I. 2，TB工況的軸功率比BMCR工況的軸功率要大30%或更多。風機的驅動電機銘牌功率按現行電站鍋爐有關設計規程應至少大于TB工況的軸功率的I. 05倍。如上所述，雙模式變頻電源(2)采用離心風機的BMCR(鍋爐最大連續出力)工況的軸功率為基準選配的雙模式變頻電源(2)的最大輸出功率大約比按離心風機的驅動電機銘牌功率選配的變頻電源的最大輸出功率要小30%或更多。相應的，由于離心風機的軸功率與離心風機的轉速的三次方成正比例，雙模式變頻電源(2)的最高輸出頻率和雙模式變頻電源(2)的最高輸出電壓約低10%。由于功率模塊串聯式高壓變頻電源的造價與該變頻電源的最大輸出功率基本呈線性關系，因此采用本技術大中型離心風機變頻-工頻組合驅動系統可以降低造價大約30%。雙模式變頻電源(2)的最高輸出電壓約降低10%，可以提高大功率IGBT等電力電子器件的安全裕量或者更多的降低造價。對定速運行，采用入口檔板調節的離心風機在中、低負荷區間工作時離心風機的實際工作效率急劇下降。本技術保留入口調節檔板，離心風機采用雙模式變頻電源(2)調速時，全開入口調節檔板可以在大區間調節范圍內維持風機高效運行，從最低不投油穩燃負荷(最低)到BMCR(最高)均在高效區運行，取得切實的節能效果。當雙模式變頻電源(2)運行中發生故障時，DCS分散控制系統(9)指令變頻電源輸出真空開關(3)、變頻電源輸入負荷開關(I)分閘，工頻電源真空開關(4)合閘，保障離心風機能夠繼續運行。在電站鍋爐的大修周期后期，如果回轉式空氣預熱器、GGH發生較嚴重的堵灰，或/和發生較嚴重漏風，需要離心風機工作在BMCR工況至TB工況區間時，風機的驅動電機由變頻電源供電切換到工頻供電。離心風機驅動電機(5)由雙模式變頻電源(2)驅動時，DCS分散控制系統(9)的風機控制子系統的控制對象是雙模式變頻電源(2)的頻率和風機入口擋板的開度；離心風機驅動電機(5)由工頻電源供電時，DCS分散控制系統(9)的風機控制子系統的控制對象是風機入口擋板的開度。離心風機由工頻電源驅動時，工作在BMCR工況至TB工況區間時已進入高效區，在近TB工況區，離心風機由工頻電源驅動與由變頻電源驅動相比還節省了約3 %的變頻電源固有的交-直-交轉換能耗。由于功率模塊串聯式高壓變頻電源的大功率IGBT等電力電子器件的過載能力有限，在離心風機驅動電機(5)由工頻電源供電切換到雙模式變頻電源(2)供電過程中，雙模式變頻電源⑵具備對電機暫態感應電壓的跟蹤能力，在工頻電源真空開關⑷分閘，電機轉速降到約O. 8倍額定轉速且雙模式變頻電源(2)輸出電壓基本與電機感應電壓的頻率、幅值及相位一致時，指令變頻電源輸出真空開關(3)合閘。變頻電源輸出真空開關(3)、工頻電源真空開關⑷自帶氧化鋅避雷器。以避免操作過電壓危害。 由于功率模塊串聯式高壓變頻電源的輸出波形完美諧波系本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種大中型離心風機變頻？工頻組合驅動系統，其特征在于：包括雙模式變頻電源(2)、變頻電源輸出真空開關(3)、變頻電源輸入負荷開關(1)、工頻電源真空開關(4)、離心風機驅動電機(5)、電流傳感器(6)、轉速傳感器(7)、電壓傳感器(8)、DCS分散控制系統(9)和工頻電源(10)；離心風機從啟動直到BMCR負荷區間，受DCS分散控制系統(9)控制，變頻電源輸入負荷開關(1)、變頻電源輸出真空開關(3)合閘，離心風機驅動電機(5)由雙模式變頻電源(2)驅動；當燃煤煤質惡化和/或空氣預熱器、GGH堵灰電站鍋爐離心風機負荷高于BMCR工況負荷時，受DCS分散控制系統(9)控制，變頻電源輸出真空開關(3)分閘，工頻電源真空開關(4)合閘，離心風機驅動電機(5)由工頻電源(10)直接驅動；電流傳感器(6)、轉速傳感器(7)、電壓傳感器(8)安裝在離心風機驅動電機(5)上，分別經信號電纜將電流信號、轉速信號、電壓信號反饋到雙模式變頻電源(2)；DCS分散控制系統(9)與雙模式變頻電源(2)之間有雙向信號電纜連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：章禮道，
申請(專利權)人：章禮道，
類型：實用新型
國別省市：