摘要：本文主要介紹了深圳市英威騰電氣股份有限公司研發(fā)的高壓物聯(lián)網(wǎng)整體解決方案在鍋爐引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)上的實(shí)際應(yīng)用情況，通過兩套鍋爐風(fēng)機(jī)工變頻運(yùn)行工況的對比，可明確體現(xiàn)變頻改造后取得的較高的經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞：高壓變頻器 物聯(lián)網(wǎng) 引風(fēng)機(jī) 一次風(fēng)機(jī) 施工改造 節(jié)能
河南某熱電公司為企業(yè)自備電廠，擔(dān)負(fù)著向廠區(qū)生產(chǎn)裝置供電的任務(wù)。目前，熱電公司裝有2臺(tái)25MW燃煤發(fā)電機(jī)組，由兩套鍋爐提供蒸汽給汽輪機(jī)發(fā)電，每套鍋爐配有引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)各一臺(tái)。風(fēng)機(jī)使用工頻驅(qū)動(dòng)，通過入口風(fēng)門擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量。由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)留有余量，實(shí)際運(yùn)行所需風(fēng)量低于工頻定速風(fēng)量，風(fēng)門開度在40%~60%之間，造成了能源的極大浪費(fèi)。為了響應(yīng)集團(tuán)節(jié)能減排、提高效率的要求，公司決定對引風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造。
另外，客戶還有物聯(lián)網(wǎng)需求，希望能通過手機(jī)APP或電腦網(wǎng)頁對變頻系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。
2.1引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行工藝
引風(fēng)機(jī)運(yùn)行的目的是將鍋爐的煙氣抽出，維持爐膛負(fù)壓，如果爐膛負(fù)壓太小，爐膛容易向外噴粉，既影響環(huán)境衛(wèi)生，又可能危及設(shè)備和操作人員的安全，負(fù)壓太大，爐膛漏風(fēng)量增大，增加了引風(fēng)機(jī)的電耗和煙氣帶來的熱量損失。因此控制引風(fēng)量大小，穩(wěn)定爐膛負(fù)壓值，對保證鍋爐安全，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有十分重要的意義。爐膛負(fù)壓一般在-20~-40Pa；
一次風(fēng)機(jī)是鍋爐燃料輸送系統(tǒng)的主要?jiǎng)恿碓础楸ＷC鍋爐有良好的工況和較高的熱效率，在運(yùn)行中需根據(jù)煤質(zhì)和負(fù)荷的變化及時(shí)調(diào)整一次風(fēng)量，同時(shí)根據(jù)燃料燃燒，底料流化床溫變化和料層差壓的情況合理配風(fēng)。如果配風(fēng)過低，就不能使燃料充分燃燒，時(shí)間稍長，還會(huì)有結(jié)焦的危險(xiǎn)，風(fēng)量過大，又會(huì)使床溫降低，同樣會(huì)使燃料無法充分燃燒，排煙熱損失也相應(yīng)增大；
2.2客戶現(xiàn)場情況
客戶4臺(tái)風(fēng)機(jī)均使用風(fēng)門擋板調(diào)節(jié)流量，啟動(dòng)方式為直接啟動(dòng)；
表1：引風(fēng)機(jī)技術(shù)參數(shù)
表2：一次風(fēng)機(jī)技術(shù)參數(shù)
表3：1#鍋爐運(yùn)行參數(shù)
表4：2#鍋爐運(yùn)行參數(shù)
2.3客戶要求
客戶要求廠家進(jìn)行項(xiàng)目總包，包括修建變頻器室、電氣施工、DCS系統(tǒng)改造、實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)、空水冷散熱系統(tǒng)搭建，最終實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的變頻改造。
3.1土建具體方案
在原電氣室外修建一間長20米，寬5米，高4米的磚混結(jié)構(gòu)房屋，4臺(tái)變頻器為一排擺放，房屋考慮頂層承重，防水、電纜溝、空水冷裝置及門窗預(yù)留等設(shè)計(jì)因素。
圖1 變頻器室
3.2電氣傳動(dòng)及施工方案
根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備的額定參數(shù)以及實(shí)際運(yùn)行工況，再結(jié)合我司Goodrive5000變頻器在其他工程應(yīng)用情況，我司為此項(xiàng)目配置如下變頻器，其主要參數(shù)如下：
我司提供的Goodrive5000系列高壓變頻器拖動(dòng)控制方案，采用一拖一手動(dòng)旁路切換方案，即增加工頻/變頻旁路切換柜，使系統(tǒng)既可切換到工頻運(yùn)行，也可切換到變頻運(yùn)行，不會(huì)造成生產(chǎn)中斷。
圖2 控制方案
一拖一手動(dòng)旁路柜是由三個(gè)高壓隔離開關(guān)QS1、QS2、QS3組成。手動(dòng)旁路柜嚴(yán)格按照“五防”聯(lián)鎖要求設(shè)計(jì)，變頻器輸出QS2和旁路高壓隔離開關(guān)QS3機(jī)械閉鎖，完全能夠保證變頻調(diào)速系統(tǒng)安全運(yùn)行。
電氣施工包含動(dòng)力電纜電纜溝內(nèi)敷設(shè)（其中電機(jī)線可以利舊，降低成本）、控制電纜安裝橋架敷設(shè)、電纜頭制作及耐壓試驗(yàn)，并嚴(yán)格按照以下標(biāo)準(zhǔn)組織安裝及驗(yàn)收：
《電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50168-92
《電氣裝置安裝工程盤、柜及二次回路接線施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50171-92
3.3空水冷系統(tǒng)方案
變頻器室內(nèi)采用彩鋼板吊頂，變頻器產(chǎn)生熱量由柜頂風(fēng)機(jī)引至彩鋼板上側(cè)，并被彩鋼板隔離成高低溫兩個(gè)區(qū)域，空水冷裝置散熱風(fēng)機(jī)通過風(fēng)道將熱氣引至換熱器內(nèi)，并通過由冷水經(jīng)過的熱管進(jìn)行換熱，形成冷風(fēng)排入變頻器室內(nèi)。
圖3 空水冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.4DCS系統(tǒng)改造
通過在原系統(tǒng)上增加模塊，變頻器與DCS之間采用硬接線的方式實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳遞，并在上位機(jī)監(jiān)控畫面上增加變頻器的操作及運(yùn)行顯示，空水冷風(fēng)機(jī)運(yùn)行監(jiān)視等功能；
系統(tǒng)操作方式如下：
將手動(dòng)旁路柜打到變頻狀態(tài)，變頻器上就地/遠(yuǎn)程開關(guān)切到遠(yuǎn)程，監(jiān)控畫面上將會(huì)顯示變頻遠(yuǎn)方，并隱藏工頻操作，之后合高配開關(guān)，變頻器自檢完成后發(fā)送準(zhǔn)備就緒信號(hào)至DCS，之后可以啟動(dòng)變頻器，運(yùn)行風(fēng)機(jī)。
圖4 系統(tǒng)操作運(yùn)行畫面
3.5物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控方案
3.5.1英威騰物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主要由四部分組成：
●設(shè)備感知層：主要為高壓變頻器，也可以是客戶PLC或DCS系統(tǒng)；
●通信傳輸層：GPRS通信模塊；
●數(shù)據(jù)及平臺(tái)層：INVT云服務(wù)；
●應(yīng)用層：英威騰高壓物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。
3.5.2系統(tǒng)框圖
圖5 系統(tǒng)框圖
3.5.3物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用特點(diǎn)
●Modbus查詢地址和采集周期可設(shè)置，變化的數(shù)據(jù)上傳，不變的不傳，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳省流量的機(jī)制；
●支持GPRS基站定位和GPS衛(wèi)星定位，實(shí)時(shí)精準(zhǔn)獲取設(shè)備地理位置；
●具備實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，包括：在線狀態(tài)、設(shè)備狀態(tài)、輸出頻率、輸出電壓、運(yùn)行時(shí)間、用電量等；
●具備故障管理和推送功能，包括：歷史故障、故障管理、故障統(tǒng)計(jì)、故障訂閱等；
--歷史故障：所有故障記錄會(huì)被記錄在云端，WEB和手機(jī)APP可查詢歷史故障記錄；
--故障管理：可對所有故障的描述和故障等級(jí)進(jìn)行修改；
--故障統(tǒng)計(jì)：可根據(jù)設(shè)置的條件，如故障類型、故障發(fā)生時(shí)間等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，支持設(shè)備故障率及各個(gè)故障發(fā)生比例圖標(biāo)的打印/下載；
--故障訂閱：可對關(guān)注的故障進(jìn)行訂閱，所有的設(shè)備在發(fā)生被訂閱的故障時(shí)會(huì)將故障信息推送到終端；
●系統(tǒng)管理：可對不同客戶進(jìn)行權(quán)限分級(jí)管理；如：普通用戶、維保用戶、經(jīng)銷商等；
●支持終端界面及功能定制化需求；標(biāo)準(zhǔn)版電腦網(wǎng)頁監(jiān)控系統(tǒng)界面如下圖所示：
圖6 設(shè)備狀態(tài)和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)界面
圖7 電量、電流和頻率數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)界面
圖8 手機(jī)APP監(jiān)控界面
3.5.4項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行情況
●合同確定后，提供客戶網(wǎng)頁端地址及手機(jī)APP，為客戶開通賬戶及提供操作指南；
●設(shè)備安裝調(diào)試中，服務(wù)人員對客戶及終端現(xiàn)場操作人員進(jìn)行變頻器及物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)方面的培訓(xùn)。設(shè)備投運(yùn)時(shí)，客戶已完全具備物聯(lián)網(wǎng)功能使用能力；
●設(shè)備投運(yùn)后，客戶按照物聯(lián)網(wǎng)使用指導(dǎo)，不定期觀察變頻器運(yùn)行狀態(tài)，查看變頻器運(yùn)行數(shù)據(jù)；
●設(shè)備投運(yùn)至今，定期進(jìn)行回訪，從客戶處反饋物聯(lián)網(wǎng)使用情況，對出現(xiàn)的問題及改進(jìn)建議進(jìn)行收集整理，后續(xù)持續(xù)優(yōu)化。
截止目前，2號(hào)鍋爐變頻系統(tǒng)已正常無故障運(yùn)行281天，1號(hào)鍋爐在停機(jī)計(jì)劃前仍為工頻運(yùn)行，兩套鍋爐發(fā)電負(fù)荷相同，運(yùn)行數(shù)據(jù)如下：
1#鍋爐工頻運(yùn)行：
2#鍋爐變頻運(yùn)行：
系統(tǒng)綜合節(jié)電率為：（544+470-490-275）/（544+470）=25%
圖9 變頻及空水冷設(shè)備運(yùn)行
本文主要介紹了英威騰電氣股份有限公司在鞏義熱電承包高壓變頻器改造工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，依托于高性能、高可靠性的Goodrive5000變頻器，結(jié)合公司團(tuán)隊(duì)的精誠合作和努力，成功的完成了項(xiàng)目的施工以及系統(tǒng)的升級(jí)改造，給客戶帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)：
[1] 《Goodrive5000系列變頻器產(chǎn)品說明書》深圳市英威騰電氣股份有限公司
[2] 《風(fēng)機(jī)水泵交流調(diào)速節(jié)電技術(shù)》機(jī)械工業(yè)出版社
