大中型离心风机变频-工频组合驱动系统技术方案

本实用新型专利技术大中型离心风机变频-工频组合驱动系统涉及一种适用于大中型电站锅炉离心风机驱动的优化设计，具有节能，运行安全可靠，低造价的特点。本实用新型专利技术包括双模式变频电源、变频电源输出真空开关、变频电源输入负荷开关、工频电源真空开关、离心风机驱动电机、电流传感器、转速传感器、电压传感器、DCS分散控制系统和工频电源；离心风机从启动直到BMCR负荷区间由双模式交频电源驱动；离心风机负荷高于BMCR工况负荷时由工频电源直接驱动；双模式变频电源为具有启动模式和节能模式两种运行模式、输出频率20Hz到45Hz、额定输出功率为BMCR工况的轴功率的110％的功率模块串联式高压变频电源。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种大中型离心风机变频-工频组合驱动系统。适用于大中型电站锅炉离心风机驱动的优化 设计，具有节能，运行安全可靠，低造价的特点。
技术介绍
采用变频电源调速的离心风机，在中、低负荷区间工作时有明显的节能效果，变频电源的额定输出功率通常与离心风机的驱动电机的铭牌功率相匹配或者更大，变频电源的价格通常与其额定输出功率呈线性关系；变频电源通常以VVVF (变压变频)方式开环运行，V/F为常数以期维持电动机内的磁链恒定；不能识别电机的转速和感应电势的相位、电压，必须等待电机完全静止才能再起动；风机降速较快时直流母线容易过电压引起跳机；过电流保护、限流功能较弱，功率模块损坏几率较高。
技术实现思路
所要解决的技术问题大本技术的目的是提供一种大中型离心风机变频-工频组合驱动系统可以大幅度降低大中型离心风机用的变频电源造价；不降低节能效果；提高运行安全可靠性。解决其技术问题采用的技术方案本技术大中型离心风机用的变频-工频驱动系统包括双模式变频电源(2)、变频电源输出真空开关(3)、变频电源输入负荷开关(I)、工频电源真空开关(4)、离心风机驱动电机(5)、电流传感器(6)、转速传感器(7)、电压传感器(8)、DCS分散控制系统(9)和工频电源(10);离心风机从启动直到BMCR负荷区间，受DCS分散控制系统(9)控制，变频电源输入负荷开关(I)、变频电源输出真空开关(3)合闸，离心风机驱动电机(5)由双模式变频电源⑵驱动；当燃煤煤质恶化和/或空气预热器、GGH堵灰电站锅炉离心风机负荷高于BMCR工况负荷时，受DCS分散控制系统(9)控制，变频电源输出真空开关(3)分闸，工频电源真空开关⑷合闸，离心风机驱动电机(5)由工频电源(10)直接驱动；电流传感器(6)、转速传感器(7)、电压传感器(8)安装在离心风机驱动电机(5)上，分别经信号电缆将电流信号、转速信号、电压信号反馈到双模式变频电源(2) ;DCS分散控制系统(9)与双模式变频电源(2)之间有双向信号电缆连接。双模式变频电源(2)为具有启动模式和节能模式两种运行模式、输出频率20Hz到45Hz、额定输出功率为BMCR工况的轴功率的110%的功率模块串联式高压变频电源；双模式变频电源(2)启动模式，包括O转速启动和旋转启动，具有矢量控制特性；双模式变频电源⑵节能模式，具有转差率反馈控制的VVVF特性。在O转速启动时，双模式变频电源⑵输出频率20Hz，在电流传感器(6)的反馈信号控制下，以功率器件允许的最大电流提供高启动转矩；在旋转启动时，转速传感器(7)指示离心风机驱动电机(5)的即时转速，当离心风机驱动电机(5)的即时转速大于O转速但小于40Hz下的异步转速时，变频电源输入负荷开关(I)合闸，双模式变频电源(2)通过电压传感器(8)跟踪离心风机驱动电机(5)的端电压，在频率、幅值及相位一致时，变频电源输出真空开关⑶合闸，在电流传感器(6)的反馈信号控制下，以功率器件允许的最大电流提供高启动转矩；在启动模式完成并稳定5分钟以后，双模式变频电源(2)自动转入节能模式，以具有转差率反馈控制的VVVF方式运行；具有转差率反馈控制的VVVF方式在35Hz至45Hz区间与常规VVVF方式无异，即电压随频率线性变化，在20Hz至35Hz区间，双模式变频电源(2)会比较自身的输出频率和由转速传感器(7)实测的电机转速，计算离心风机驱动电机(5)的转差率，如转差率过大双模式变频电源(2)会适当调高输出电压，双模式变频电源(2)能够记忆住20Hz至35Hz区间对应不同频率的最佳输出电压。双模式变频电源(2)采用离心风机的BMCR(锅炉最大连续出力)工况的轴功率为基准，双模式变频电源(2)的额定输出功率为BMCR工况的轴功率的110%，双模式变频电源(2)的最高输出频率与该离心风机的BMCR工况下的转速相匹配，双模式变频电源(2)的最高输出电压与其最高输出频率相匹配。 按现行电站锅炉有关设计规程BMCR为锅炉最大连续出力，与汽轮机最大进汽量(VW0工况)相匹配。ECR工况的锅炉出力与汽轮机THA工况的进汽量相匹配，风机在此工况下应运行在高效区内。TB工况(test block)，该工况的风量风压系在BMCR工况下考虑了裕量后的数据，通常风量考虑的裕量系数为I. I至I. 2，风压考虑的裕量系数为I. 2，TB工况的轴功率比BMCR工况的轴功率要大30%或更多。风机的驱动电机铭牌功率按现行电站锅炉有关设计规程应至少大于TB工况的轴功率的I. 05倍。如上所述，双模式变频电源(2)采用离心风机的BMCR(锅炉最大连续出力)工况的轴功率为基准选配的双模式变频电源(2)的最大输出功率大约比按离心风机的驱动电机铭牌功率选配的变频电源的最大输出功率要小30%或更多。相应的，由于离心风机的轴功率与离心风机的转速的三次方成正比例，双模式变频电源(2)的最高输出频率和双模式变频电源(2)的最高输出电压约低10%。由于功率模块串联式高压变频电源的造价与该变频电源的最大输出功率基本呈线性关系，因此采用本技术大中型离心风机变频-工频组合驱动系统可以降低造价大约30%。双模式变频电源(2)的最高输出电压约降低10%，可以提高大功率IGBT等电力电子器件的安全裕量或者更多的降低造价。对定速运行，采用入口档板调节的离心风机在中、低负荷区间工作时离心风机的实际工作效率急剧下降。本技术保留入口调节档板，离心风机采用双模式变频电源(2)调速时，全开入口调节档板可以在大区间调节范围内维持风机高效运行，从最低不投油稳燃负荷(最低)到BMCR(最高)均在高效区运行，取得切实的节能效果。当双模式变频电源(2)运行中发生故障时，DCS分散控制系统(9)指令变频电源输出真空开关(3)、变频电源输入负荷开关(I)分闸，工频电源真空开关(4)合闸，保障离心风机能够继续运行。在电站锅炉的大修周期后期，如果回转式空气预热器、GGH发生较严重的堵灰，或/和发生较严重漏风，需要离心风机工作在BMCR工况至TB工况区间时，风机的驱动电机由变频电源供电切换到工频供电。离心风机驱动电机(5)由双模式变频电源(2)驱动时，DCS分散控制系统(9)的风机控制子系统的控制对象是双模式变频电源(2)的频率和风机入口挡板的开度；离心风机驱动电机(5)由工频电源供电时，DCS分散控制系统(9)的风机控制子系统的控制对象是风机入口挡板的开度。离心风机由工频电源驱动时，工作在BMCR工况至TB工况区间时已进入高效区，在近TB工况区，离心风机由工频电源驱动与由变频电源驱动相比还节省了约3 %的变频电源固有的交-直-交转换能耗。由于功率模块串联式高压变频电源的大功率IGBT等电力电子器件的过载能力有限，在离心风机驱动电机(5)由工频电源供电切换到双模式变频电源(2)供电过程中，双模式变频电源⑵具备对电机暂态感应电压的跟踪能力，在工频电源真空开关⑷分闸，电机转速降到约O. 8倍额定转速且双模式变频电源(2)输出电压基本与电机感应电压的频率、幅值及相位一致时，指令变频电源输出真空开关(3)合闸。变频电源输出真空开关(3)、工频电源真空开关⑷自带氧化锌避雷器。以避免操作过电压危害。 由于功率模块串联式高压变频电源的输出波形完美谐波系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大中型离心风机变频？工频组合驱动系统，其特征在于：包括双模式变频电源(2)、变频电源输出真空开关(3)、变频电源输入负荷开关(1)、工频电源真空开关(4)、离心风机驱动电机(5)、电流传感器(6)、转速传感器(7)、电压传感器(8)、DCS分散控制系统(9)和工频电源(10)；离心风机从启动直到BMCR负荷区间，受DCS分散控制系统(9)控制，变频电源输入负荷开关(1)、变频电源输出真空开关(3)合闸，离心风机驱动电机(5)由双模式变频电源(2)驱动；当燃煤煤质恶化和/或空气预热器、GGH堵灰电站锅炉离心风机负荷高于BMCR工况负荷时，受DCS分散控制系统(9)控制，变频电源输出真空开关(3)分闸，工频电源真空开关(4)合闸，离心风机驱动电机(5)由工频电源(10)直接驱动；电流传感器(6)、转速传感器(7)、电压传感器(8)安装在离心风机驱动电机(5)上，分别经信号电缆将电流信号、转速信号、电压信号反馈到双模式变频电源(2)；DCS分散控制系统(9)与双模式变频电源(2)之间有双向信号电缆连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：章礼道，
申请(专利权)人：章礼道，
类型：实用新型
国别省市：