YQT液體電阻調(diào)速器在吸風(fēng)機(jī)調(diào)速改造上的應(yīng)用

1、YQT液體電阻調(diào)速器在吸風(fēng)機(jī)調(diào)速改造上的應(yīng)用洛陽(yáng)豫港電力開(kāi)發(fā)有限公司 郭中民【摘要】 YQT液體電阻調(diào)速器作為目前大型風(fēng)機(jī)最主要的風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置之一，由于它具有投資小，安裝調(diào)試簡(jiǎn)單，控制方便，與DCS接口簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠性高，維護(hù)量小，節(jié)能效果明顯等優(yōu)點(diǎn)，近幾年來(lái)在各行各業(yè)的風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)領(lǐng)域有了迅猛的發(fā)展，并得到了大量的廣泛應(yīng)用。洛陽(yáng)豫港電力開(kāi)發(fā)有限公司于2004年#2機(jī)組大修期間對(duì)吸風(fēng)機(jī)進(jìn)行了改造，經(jīng)過(guò)近一年的運(yùn)行，根據(jù)運(yùn)行的實(shí)際情況，本文對(duì)風(fēng)機(jī)調(diào)速改造中的設(shè)備選型、YQT液體電阻調(diào)速器的工作原理、改造的具體方案、改造后設(shè)備的節(jié)能效果和設(shè)備的可靠性及防范措施做了較為詳細(xì)地介紹，以啟迪準(zhǔn)備進(jìn)行風(fēng)機(jī)

2、改造或正在進(jìn)行風(fēng)機(jī)改造的同仁?！娟P(guān)鍵詞】吸風(fēng)機(jī) 液體電阻調(diào)速 轉(zhuǎn)差功率 DCS系統(tǒng) 節(jié)能The Application of YQT liquid resistance governor using in the suck air blower rate-adjust transformingLuoyang YuGang Power Development Co.Ltd,LIU Zhan-xun,XU Hui,GUO Zhong-min【Abstract】YQT liquid resistance governor as the one of the main wind adjusting-

3、devices of the large-scale air blower at present has a rapidly development in the field of air blower wind adjust in all trades and professions in recent years and has got a large amount of wide application, because of the advantages of little investment, easy to installation and adjustment, conveni

4、ent to control, simple with DCS interface, high operation dependability, small maintenance work, obvious in energy-conserving ,etc. Luoyang YuGang power Development Co.Ltd. remolded the suck air blower wile overhauling the 2 aircrew in 2004. Based on the nearly one-year test- operation and according

5、 to the actual conditions, this document makes a particular introduction of the equipment selecting while rate-transforming of the air blower, the operation the principle of YQT liquid resistance governor, the concrete scheme of transform, energy-conserving result and dependability and precautionary

6、 measures of equipment after adjustment, in an effort to inspire the colleagues who plan to or now are carrying on the transformation of the air blower.【Keyword】Suck air blower; liquid resistance adjustment; revolution differential-speed power; DCS system; energy-conservation洛陽(yáng)豫港電力開(kāi)發(fā)有限公司總裝機(jī)容量4×

7、125MW，四臺(tái)鍋爐所用的八臺(tái)吸風(fēng)機(jī)，均采用定速運(yùn)行、入口擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量的運(yùn)行方式。由于設(shè)計(jì)時(shí)的保守，所選吸風(fēng)機(jī)的備用容量都偏大，機(jī)組在滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，吸風(fēng)機(jī)的擋板開(kāi)度只有4045，低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，擋板開(kāi)度更小，系統(tǒng)節(jié)流損失大、風(fēng)機(jī)效率低，其耗電量對(duì)廠用電的影響非常之大。另外，由于擋板調(diào)節(jié)的線性較差，每臺(tái)吸風(fēng)機(jī)的兩個(gè)擋板的機(jī)械性能不一樣，導(dǎo)致?lián)醢逭{(diào)節(jié)的可靠性降低，從而既增加了維護(hù)的工作量，又影響機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們通過(guò)大量的調(diào)研之后，決定采用風(fēng)機(jī)調(diào)速對(duì)其進(jìn)行改造，即吸風(fēng)機(jī)擋板全開(kāi)，通過(guò)改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)改變風(fēng)機(jī)風(fēng)量的改造方法。1 目前，大型風(fēng)機(jī)常用的幾種調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量的方法比較目前，發(fā)電

8、廠大型風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)常用的方法是入口擋板調(diào)節(jié)、動(dòng)葉調(diào)節(jié)、液力耦合器調(diào)速調(diào)節(jié)、液體粘性調(diào)速器調(diào)速、變頻器調(diào)速、雙速電機(jī)配合進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)、繞線式轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速等。風(fēng)機(jī)入口擋板調(diào)節(jié)作為最原始、最傳統(tǒng)的調(diào)速辦法，其應(yīng)用至今仍相當(dāng)廣泛，但隨著世界能源的逐漸枯竭，人們的節(jié)能意識(shí)的不斷提高，同時(shí)，由于機(jī)械擋板調(diào)節(jié)的精度差，可靠性低等原因，尤其在大型風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用，其應(yīng)用價(jià)值越來(lái)越低。動(dòng)葉可調(diào)式風(fēng)機(jī)控制油系統(tǒng)復(fù)雜，故障率高，動(dòng)葉常?？?，給電廠的安全運(yùn)行帶來(lái)隱患。液力耦合器和液體粘性調(diào)速器都要用油控制調(diào)速，系統(tǒng)復(fù)雜龐大，調(diào)速效率低，且由于這兩種調(diào)速方法都要在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子與電機(jī)轉(zhuǎn)子之間，沿軸向加裝設(shè)備，對(duì)正在運(yùn)行的風(fēng)機(jī)

9、而言，受其水泥基礎(chǔ)的限制，這兩種方案都不適合風(fēng)機(jī)的調(diào)速改造。變頻調(diào)速方法調(diào)速效率高，調(diào)速范圍大，可用于籠型式異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速，但由于其技術(shù)復(fù)雜，維護(hù)檢修困難，且造價(jià)太高，還有一些說(shuō)不清原因的跳閘故障影響了其應(yīng)用和推廣。雙速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)離心式風(fēng)機(jī)，配合進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)風(fēng)量，可在一定范圍內(nèi)降低功率損耗，但不能無(wú)級(jí)調(diào)速，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的總體效率仍然較低。0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100變頻調(diào)速液體電阻液力耦合風(fēng)門(mén)調(diào)節(jié)100908070605040302010電機(jī)輸入功率%圖1風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的電力消耗特性曲線繞線式異步電機(jī)轉(zhuǎn)子串入可變電阻調(diào)速方法，由于以前的可變電阻采用的是電阻片，經(jīng)常

10、燒壞，影響了這種調(diào)速方法的推廣應(yīng)用。隨著電力電子和微電子技術(shù)的發(fā)展，以及對(duì)國(guó)外液體電阻調(diào)速起動(dòng)調(diào)速器的消化和吸收，國(guó)產(chǎn)化的新一代液體電阻起動(dòng)調(diào)速器已能很好地解決上述問(wèn)題。它投資小，安裝調(diào)試簡(jiǎn)單，控制方便，與DCS接口簡(jiǎn)單，更重要的是運(yùn)行可靠性高，維護(hù)量小。但是，由于轉(zhuǎn)差功率，以發(fā)熱的形式消耗在可變電阻上，調(diào)速效率雖然比液力耦合器高，但卻低于變頻器的調(diào)速效率。圖1給出了幾種調(diào)節(jié)方法消耗功率的比較：綜上所述，繞線式異步電機(jī)轉(zhuǎn)子串入可變電阻調(diào)速和變頻調(diào)速兩個(gè)調(diào)速方案無(wú)疑是風(fēng)機(jī)調(diào)速改造的優(yōu)先考慮方案。同時(shí)，繞線式異步電機(jī)轉(zhuǎn)子串入可變電阻調(diào)速和變頻調(diào)速比較，繞線式異步電機(jī)轉(zhuǎn)子串入可變電阻調(diào)速又比變頻調(diào)速

11、、可控硅串級(jí)調(diào)速經(jīng)濟(jì)、可靠。所以，繞線式異步電機(jī)轉(zhuǎn)子串入可變電阻調(diào)速是最經(jīng)濟(jì)、最可靠、最實(shí)用的一種調(diào)速方法。因此，我們選用了襄樊大力工業(yè)控制有限責(zé)任公司的YTQ繞線式異步電機(jī)轉(zhuǎn)子串入可變電阻調(diào)速器（以下簡(jiǎn)稱液體電阻調(diào)速器）作為我們公司吸風(fēng)機(jī)調(diào)速改造的首選產(chǎn)品。2 液體電阻調(diào)速器的產(chǎn)品特點(diǎn)2.1 可對(duì)大型繞線異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速比可達(dá)2:1；如果需要，也可提供更大調(diào)速比的調(diào)速器。2.2 兼作電動(dòng)機(jī)起動(dòng)之用途，不必另外安裝起動(dòng)裝置，起動(dòng)電流?。?lt;1.3 Ie），起動(dòng)平穩(wěn)；2.3 降低風(fēng)機(jī)蝸殼振動(dòng)；2.4 減少軸承磨損，延長(zhǎng)電機(jī)使用壽命；2.5 防止葉片磨損斷裂。葉片的磨損量是葉片外緣

12、速度的3.8次方，可見(jiàn)降低轉(zhuǎn)速能極大地延長(zhǎng)葉片壽命，從而減少維護(hù)費(fèi)用；2.6 對(duì)動(dòng)葉可調(diào)風(fēng)機(jī)，可避免動(dòng)葉卡死、管道漏油等故障隱患，提高運(yùn)行可靠性。2.7 節(jié)能顯著，僅次于變頻，比液力耦合器高38，風(fēng)量的利用率在8560，其節(jié)電效果可達(dá)2550。2.8 與液力耦合器相比，布置靈活、使用方便；冷卻水量少40左右，基本免維護(hù)，且風(fēng)量的線性度較好；比變頻調(diào)速、可控硅串級(jí)調(diào)速經(jīng)濟(jì)、可靠；2.9 模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)便于同DCS等系統(tǒng)的連接。 3 YQT調(diào)速器的結(jié)構(gòu)和基本工作原理絲桿電解液上極板下極板液體泵接轉(zhuǎn)子熱水冷水伺服電機(jī)圖2 調(diào)速器結(jié)構(gòu)原理圖眾所周知，三相異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為：n=(1-s)n0=(1

13、-s)60f/p式中n為電機(jī)轉(zhuǎn)速，s為轉(zhuǎn)差率，n0為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，f為電源頻率，p為電機(jī)定子繞組的極對(duì)數(shù)。從此式可見(jiàn)，要想改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，只要改變電動(dòng)機(jī)電源頻率f、電機(jī)轉(zhuǎn)差率s、電機(jī)極對(duì)數(shù)p三者任何一個(gè)均可改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。而液體電阻的工作原理正是通過(guò)改變轉(zhuǎn)差率s達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。由于繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈串入電阻后，不同的電阻，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率不同，電阻越大，轉(zhuǎn)差率越大，電機(jī)轉(zhuǎn)速越低；電阻越大，轉(zhuǎn)差率越小，電機(jī)轉(zhuǎn)速越高。所以改變繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈的電阻可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，這就是液體電阻起動(dòng)調(diào)速器調(diào)速的基本原理。其結(jié)構(gòu)原理圖如圖2所示。 R6KV 計(jì)算機(jī)控制回路（PLC）DCS接口回路冷卻控制

14、回路就地操作按鈕電流變送器速度傳感器3M名名顯示3M名名循環(huán)泵圖3 調(diào)速器控制系統(tǒng)框圖驅(qū)動(dòng)電機(jī)380V 50Hz水溫傳感器通過(guò)伺服電機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)裝置，改變液體電阻調(diào)速器動(dòng)極板（上極板）的位置以改變動(dòng)、靜極板間的距離，從而改變兩極板之間的電阻大小以達(dá)到改變電機(jī)的轉(zhuǎn)差率s，從而改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。電機(jī)在調(diào)速運(yùn)行狀態(tài)下，電阻通電所產(chǎn)生的焦耳熱，由循環(huán)裝置將液體強(qiáng)制泵入熱交換器進(jìn)行散熱。液體電阻器采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，它既可在就地通過(guò)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行轉(zhuǎn)速的增減，也可通過(guò)來(lái)自DCS系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)量進(jìn)行轉(zhuǎn)速的增減，同時(shí)，還可接受來(lái)自DCS系統(tǒng)的模擬量通過(guò)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行比較，來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)速的增減。另外，液體電阻調(diào)速

15、器就地檢測(cè)、報(bào)警回路也比較完善，可以通過(guò)事先設(shè)計(jì)與DCS系統(tǒng)的接口回路把測(cè)量和報(bào)警信號(hào)送至集控室進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視并接受DCS系統(tǒng)的控制。其控制系統(tǒng)框圖如圖3所示。3 吸風(fēng)機(jī)調(diào)速的改造方案由于YQT液體電阻調(diào)速器是具有模塊化的裝置，所以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的改造就相當(dāng)簡(jiǎn)單，總體來(lái)說(shuō)，改造可分為以下幾個(gè)部分。3.1 原吸風(fēng)機(jī)電機(jī)的改造由于YQT液體電阻調(diào)速器是通過(guò)調(diào)整液體電阻中兩極板間的距離，來(lái)改變串入電機(jī)轉(zhuǎn)子回路中的電阻，達(dá)到調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。所以，必須改造原來(lái)的鼠籠式電機(jī)的轉(zhuǎn)子，將它改為繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子，以便改變轉(zhuǎn)子的回路電阻。此部分工作由于涉及電機(jī)的一些特性，在現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法進(jìn)行，所以，整個(gè)工作由承包方委托江西電機(jī)

16、廠對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行了改造。改造后電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍為370740 r/min，電機(jī)的其它性能不便，能夠滿足GB755-87旋轉(zhuǎn)電機(jī)基本技術(shù)要求。3.2 YQT液體電阻調(diào)速器的安裝YQT液體電阻調(diào)速器的安裝非常簡(jiǎn)單，主要工作是兩個(gè)控制柜的就位、循環(huán)水管道的連接、就地轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置的安裝、電機(jī)到控制柜電纜的敷設(shè)，電解液的配制。3.3 YQT液體電阻調(diào)速器和其它系統(tǒng)的連接YQT液體電阻調(diào)速器和電氣系統(tǒng)的連接和電氣系統(tǒng)的連接主要是電氣控制回路送至YQT液體電阻調(diào)速器的吸風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)允許合閘信號(hào)、吸風(fēng)機(jī)電機(jī)的狀態(tài)信號(hào)等。YQT液體電阻調(diào)速器和熱控DCS系統(tǒng)連接YQT液體電阻調(diào)速器提供的轉(zhuǎn)速控制信號(hào)。這個(gè)信號(hào)可以

17、是原來(lái)爐膛壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)PID的輸出植，也可是手動(dòng)時(shí)吸風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的給定值，手、自動(dòng)控制選擇由運(yùn)行人員在DCS系統(tǒng)操作站上自由選擇。YQT液體電阻調(diào)速器提供給DCS系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)。YQT液體電阻調(diào)速器提供給DCS系統(tǒng)的主要參數(shù)和有關(guān)報(bào)警（綜合報(bào)警）。YQT液體電阻調(diào)速器提供的主要報(bào)警包括內(nèi)外循環(huán)的流量報(bào)警、電解液的溫度報(bào)警、電解液的液位報(bào)警、極板上下移動(dòng)的超程報(bào)警等?？紤]到改造的工作量，我們通過(guò)YQT液體電阻調(diào)速器PLC的軟件，將上述報(bào)警進(jìn)行“或運(yùn)算”，而送至DCS系統(tǒng)只有“或運(yùn)算”的結(jié)果一個(gè)信號(hào)，即只要其中的任何一個(gè)報(bào)警，DCS系統(tǒng)就發(fā)出綜合報(bào)警，以提示集控室值班人員及時(shí)做出相應(yīng)操作。YQT液

18、體電阻調(diào)速器提供給DCS系統(tǒng)的電氣允許合閘信號(hào)，表示具備吸風(fēng)機(jī)送電條件。3.4 原來(lái)DCS控制系統(tǒng)此部分的改造3.5 聯(lián)鎖的實(shí)現(xiàn)。當(dāng)一臺(tái)吸風(fēng)機(jī)故障跳閘時(shí)，另一臺(tái)風(fēng)機(jī)自動(dòng)變?yōu)槿佟? 調(diào)速改造后的效果分析4.1 改造后的節(jié)能效果分析為了檢驗(yàn)YQT液體電阻調(diào)速器的運(yùn)行節(jié)能情況，我們對(duì)#2爐兩臺(tái)吸風(fēng)機(jī)調(diào)速改造后的運(yùn)行狀況進(jìn)行了連續(xù)10天的認(rèn)真觀察分析，并對(duì)兩臺(tái)吸風(fēng)機(jī)電流和耗電量進(jìn)行了縱向和橫向比較。通過(guò)在相同運(yùn)行方式和相同工況（125MW負(fù)荷）下，對(duì)#1爐吸風(fēng)機(jī)與#2爐吸風(fēng)機(jī)電流情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可以看出，十天內(nèi)#1爐#1吸風(fēng)機(jī)的平均電流是69.3A，#1爐#2吸風(fēng)機(jī)平均電流68.8A；#2爐#1吸風(fēng)機(jī)

19、平均電流53.85A，#2爐#2吸風(fēng)機(jī)平均電流55A左右。計(jì)算可知，#2爐兩臺(tái)吸風(fēng)機(jī)電流比#1爐兩臺(tái)吸風(fēng)機(jī)電流小29.25A。一天可節(jié)約用電量：W=Pt=3UICOSt=1.732×6×29.25×0.85×24=6200.9度一度電按0.3元計(jì)算，一天可節(jié)約人民幣：1860.27元每發(fā)百萬(wàn)度電節(jié)約人民幣：1860.27÷3=620.1元（一天一臺(tái)機(jī)組的發(fā)電量為300萬(wàn)度電）通過(guò)在相同運(yùn)行方式和相同工況（125MW負(fù)荷）下，對(duì)#1爐吸風(fēng)機(jī)與#2爐吸風(fēng)機(jī)耗電量情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可以看出，十天內(nèi)#1爐兩臺(tái)吸風(fēng)機(jī)的總電耗是：251504KWh，#2爐兩臺(tái)吸風(fēng)機(jī)總電耗是：188981KWh。計(jì)算可知：兩臺(tái)吸風(fēng)機(jī)十天節(jié)約電耗：62523KWh。一天節(jié)約電耗：W=Pt=62523