變頻器在油田注汽循環流化床燃煤鍋爐上的應用

內容摘要：按照循環流化床燃煤鍋爐輔機設備配用高壓電機容量，選用北京合康億盛變頻科技股份有限公司生產的變頻器對鍋爐給水泵、一次風機、二次風機及引風機進行控制，確保設備滿足安全生產的要求與實現節能的目的。

關鍵詞：循環流化床  變頻器  節能 

我公司作為國內油田稠油開采企業，既是產能大戶，又是耗能大戶。為了節約生產成本，提高企業效益，達到降本增效的目的，為此開展了以煤替代天然氣和油作為燃料進行稠油熱采的燃料結構調整工作，利用克拉瑪依周邊地區價格低、儲量豐富的煤炭資源，替換價格高的國家重要戰略物資天然氣和石油燃料，實現由低品位能源替代高品位能源。2010年年初，用于以煤替代天然氣和油作為燃料130t/h循環流化床燃煤鍋爐注汽工程開始開工建設。由于循環流化床燃煤鍋爐用于油田注汽尚屬首次，為確保項目順利實施和投產后設備滿足安全生產的要求與實現節能的目的，選用了北京合康億盛變頻科技股份有限公司生產的具有可靠性高、啟動平穩等優點的高壓變頻器對鍋爐給水泵、一次風機、二次風機及引風機進行控制，以保證設備的平穩運行。

一、高壓變頻器的配置

按照循環流化床燃煤鍋爐給水泵、一次風機、二次風機及引風機電機容量，選用北京合康億盛變頻科技股份有限公司生產的高壓變頻器HIVERT-Y06/061 2臺、HIVERT-Y06/077 2臺、HIVERT-Y06/085 1臺、HIVERT-Y06/048 1臺。

二、高壓變頻器的技術性能參數

（一）輸入參數

1.額定電壓：三相交流6.3kV±10％。

2.頻率：50Hz。

3.輸入側電流畸變率：＜4%（30%負載以上）。

4.輸入側功率因數：＞0.96（20%負載以上）。

5.輸出側電流畸變率：＜3%。

6.效率：96％。

（二）輸出參數

1.容量：900KVA、800KVA、630KVA、500KVA （適配電機功率710Kw,570kw，450KW,355kw）。

2.額定輸出電壓：6kV。

3.額定輸出頻率：50Hz。

4.輸出頻率范圍：0.1～50Hz。

5.頻率分辨率：0.01Hz。

6.升降速時間：1～1600s可調。

7.電流波形：完全正弦。

（三）其他參數

1.防護等級：IP31。

2.環境溫度：0～40℃。

3.環境濕度：90%,無凝結。

4.海拔高度:1000m。

5.高低速邏輯控制功能。

6.具備故障查詢功能，與上位機聯機后可以打印故障。

7.支持DCS、ProfiBus網絡化運行。

8.支持遠端操作顯示。

9.輸入輸出保護：輸入缺相、欠壓、過壓、過流；輸出過流、缺相、不平衡等。

10.內部保護：過載、過熱、通訊故障、單元自動旁路故障單元等。

三、技術與控制要求

（一）變頻調速裝置應達到的技術要求

1.要求變頻器具有高可靠性，應基本上長期運行無故障。

2.要求變頻器有完善的旁路功能，一旦出現故障，可以先切換到單元旁路下運行，同時也可以使電機切換到工頻運行。

3.調速范圍要大（0～110%），效率要高。

4.具有邏輯控制能力，可以在聯鎖狀態下自動按照參數周期升降速。

5.有共振點跳轉功能，能使電機避開共振點運行，讓風機不喘振。

6.具有標準PID控制功能。

7.具備故障查詢功能，與上位機聯機后可以打印故障。

8.支持DCS、Profibus網絡化運行。

9.支持遠端操作顯示。

10.滿足DCS高壓變頻柜上，現場三地控制。

（二）控制要求

高壓變頻器的控制與DCS控制系統連接起來，控制電纜由變頻器至DCS系統控制柜敷設，相關的控制信號引入到DCS控制系統，可以實現遠控和就地控制，變頻器的加減頻率在DCS系統操作員站進行，調節頻率范圍為0～50Hz，變頻的狀態及控制信號在DCS系統進行顯示，滿足遠方操作控制的要求。

四、主要功能設置

（一）變頻器內部通訊采用光纖連接，可以有效提高控制信號通訊速度和抗干擾能力，變頻器內部強弱電信號分開布置，通過光電隔離、鐵殼屏蔽技術消除了控制的諧波影響。

（二）變頻器冷卻風扇一用一備冗余設計，單臺冷卻風機故障不影響系統正常運行，并可實現在線檢修。

（三）6kV主電源故障時，變頻器供電可保持3秒鐘，一旦主電源重新受電，裝置系統能自動恢復正常工作而無需運行人員的任何干預，以滿足主電源母線系統快切需求。

（四）變頻器設計有電動機所需的過載、過流、過壓、欠壓、過熱、缺相保護以及進線變壓器的保護和變頻器過載，變頻器過熱等全部保護功能。

（五）變頻器動力電源和控制電源分開供電，動力電源為變頻調速系統內部供電，控制電源獨立于動力電源系統，變頻器自備UPS，可維持30min，控制電源故障時，變頻器不能立即停機。

（六）變頻器在0～50Hz范圍內進行調整，調節范圍廣，輸出電壓穩定。

五、安裝使用中應考慮的幾個問題

（一）變頻器做單獨接地網，接地網與電氣地網隔離，保證變頻器投運后對其他設備不產生干擾。

（二）考慮電機全壓啟動對廠用6KV母線的影響及對電機和風機的影響。

（三） 要充分考慮在整個調頻范圍內風機的共振問題。

（四）變頻器及變頻控制室的散熱通風設計。

六、經濟效益分析

循環流化床燃煤鍋爐機組運行方式下電機運行狀態統計：

按照機組80%負荷運行,使用變頻器，在國內行業規范一般節電能達到20%左右，按年使用300天，共計7200小時，工業用電0.5元/度測算：年節電為：

2085×7200×0.5×20%=1501200（元）

七、結論

在循環流化床燃煤鍋爐上使用高壓變頻器，不僅提高設備的安全可靠性，提高了工藝流程的自動化水平，減少事故率，更為企業節能降耗提高經濟效益作出貢獻，在國家“十二五”規劃大力倡導低碳經濟、節能減排，減少環境污染宏觀政策的指引下，推廣和使用變頻器必將是降低能源消耗的有力措施，也是企業實現可持續發展的可靠保證。