高壓變頻器在電廠一次風(fēng)機(jī)上的實(shí)際應(yīng)用

吳偉

摘 要：簡(jiǎn)要介紹了某電廠330 MW機(jī)組大功率高壓輔機(jī)變頻器的改造情況。由相關(guān)情況可知，大功率離心一次風(fēng)機(jī)采用的是改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)出力的方式。將恒速運(yùn)行進(jìn)口擋板調(diào)節(jié)改造為高壓變頻器變速調(diào)節(jié)后，能節(jié)約大量的廠用電，修改保護(hù)邏輯和操作方式，實(shí)現(xiàn)“變切工”功能，保證變頻器在發(fā)生故障時(shí)能平穩(wěn)切換回工頻運(yùn)行，從而提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

關(guān)鍵詞：燃煤發(fā)電廠；一次風(fēng)機(jī)；變頻器；節(jié)能降耗

中圖分類號(hào)：TM621.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.01.161

在燃煤發(fā)電廠運(yùn)行的過程中，風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備應(yīng)用范圍非常廣，其電能消耗和閥門、擋板等相關(guān)設(shè)備的節(jié)流損失以及維護(hù)、維修費(fèi)用占到生產(chǎn)總成本的7%～25%，是一筆不小的生產(chǎn)費(fèi)用開支。目前，節(jié)能降耗已經(jīng)成為了降低生產(chǎn)成本、提高電力企業(yè)利潤、提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段之一。發(fā)電企業(yè)輔機(jī)配置容量余度大是一個(gè)普遍現(xiàn)象，電機(jī)調(diào)速不僅可以節(jié)能降耗，還可以避免峰谷之間的電機(jī)頻繁啟停，降低電機(jī)故障率，延長電機(jī)的使用年限，為企業(yè)節(jié)約更多的生產(chǎn)成本。高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)是將變頻調(diào)速技術(shù)和智能控制技術(shù)應(yīng)用于大功率高電壓電機(jī)調(diào)速的一種電力變換系統(tǒng)，它應(yīng)用范圍廣，能大幅度減少電力消耗，節(jié)能30%以上。

1 機(jī)組和設(shè)備簡(jiǎn)介

某電廠2×330 MW燃煤機(jī)組采用的是東方鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司生產(chǎn)的DG1036/18.2-Ⅱ4型亞臨界、四角切圓燃燒、自然循環(huán)汽包爐。鍋爐采用正壓直吹式制粉系統(tǒng)，配置5臺(tái)HP843型中速磨煤；一次風(fēng)機(jī)為單吸雙支承離心風(fēng)機(jī)，型號(hào)為2008B/1035，由上海鼓風(fēng)機(jī)廠有限公司生產(chǎn)；電動(dòng)機(jī)是由上海電機(jī)廠生產(chǎn)的，其型號(hào)為YKK560-4，功率為1 250 kW，額定電壓為6 kV，額定電流為138.6 A，額定轉(zhuǎn)速為1 482 r/min。

原風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)是由6 kV電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)風(fēng)機(jī)恒速運(yùn)行，采用入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)風(fēng)量。如果采用該方法調(diào)節(jié)風(fēng)量，當(dāng)機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，其開度約為90%，機(jī)組帶80%負(fù)荷，風(fēng)機(jī)入口擋板開度約50%，能量損失大、風(fēng)機(jī)效率低、廠用電率高；當(dāng)機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)仍然以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，對(duì)入口導(dǎo)葉沖蝕、沖擊大。因此，電動(dòng)機(jī)容量均需按照最大風(fēng)量選擇，而機(jī)組所需一次風(fēng)量是隨著負(fù)荷、煤種和原煤濕度的變化而變化的。這樣風(fēng)壓力不穩(wěn)定，壓損大。經(jīng)過一段時(shí)間后，因?yàn)閷?dǎo)葉經(jīng)常出現(xiàn)卡塞的情況，所以，將其改為百葉窗擋板調(diào)節(jié)。采用擋板調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)性能差、響應(yīng)速度慢、設(shè)備使用壽命短、維護(hù)量大、維護(hù)費(fèi)用高。因此，為了達(dá)到節(jié)能的目的，降低廠用電率，特對(duì)一次風(fēng)機(jī)做變頻改造。

2 改造方案

利用高壓變頻控制技術(shù)對(duì)一次風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制不僅可以減少風(fēng)壓損失，解決導(dǎo)葉調(diào)節(jié)線性度差、純滯延大等難以控制的缺點(diǎn)，還可以提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，避免擋板受到?jīng)_蝕、沖擊等，減少對(duì)系統(tǒng)密封性能造成的破壞，延長設(shè)備的使用壽命，減少維護(hù)量，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、運(yùn)行效率和設(shè)備利用率。更重要的是，如果機(jī)組帶部分負(fù)荷運(yùn)行，就能降低風(fēng)機(jī)的電耗，降低廠用電率，達(dá)到節(jié)能的目的。

依據(jù)改造設(shè)計(jì)原則，系統(tǒng)改造采用“一帶一”的方案，即1臺(tái)變頻器帶1臺(tái)一次風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)。該變頻控制系統(tǒng)可以與DCS連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，運(yùn)行人員可以通過DCS中的畫面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制一次風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的工作電流、轉(zhuǎn)速、輸出功率和運(yùn)行、停止、故障等狀態(tài)。

原工頻控制回路保持不變，增加工/變頻切換回路、變頻控制裝置（變頻器）。當(dāng)一次風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行時(shí)，合變頻器輸入（QF3）、輸出（QF5）斷路器，斷開旁路開關(guān)（QF4），由變頻器控制一次風(fēng)機(jī)的啟停和轉(zhuǎn)速，進(jìn)而調(diào)節(jié)風(fēng)量；當(dāng)變頻線路出現(xiàn)故障、一次風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)行時(shí)，合旁路開關(guān)（QF4），斷開變頻器輸入（QF3）、輸出（QF5）隔離斷路器，由原系統(tǒng)完成對(duì)一次風(fēng)機(jī)的啟停和控制。

3 啟動(dòng)變頻裝置的步驟

啟動(dòng)變頻裝置的步驟是：①變頻器上電。在運(yùn)行人員確認(rèn)一次風(fēng)機(jī)變頻室QF3、QF5、QF4 處于熱備用的情況下，確認(rèn)6 kV廠用開關(guān)室的QF1處于熱備用狀態(tài)。這時(shí)，集控室的運(yùn)行人員先合QF3、QF5，待相關(guān)動(dòng)作完成后再合QF1。至此，一次風(fēng)機(jī)變頻器上電完成，確認(rèn)變頻器無故障顯示（QF4 的狀態(tài)由運(yùn)行方選擇）。②合QF1后，變頻裝置一次回路開始充電，約10 s后，變頻裝置向DCS發(fā)出“啟動(dòng)允許”的信號(hào)。③DCS將轉(zhuǎn)速給定模擬量設(shè)置為40%（對(duì)應(yīng)變頻裝置20 Hz）。④DCS確認(rèn)變頻裝置已經(jīng)發(fā)出“啟動(dòng)允許”的信號(hào)后，給變頻裝置發(fā)“遠(yuǎn)程啟動(dòng)”信號(hào)。這時(shí)，變頻裝置啟動(dòng)，“變頻運(yùn)行指示”信號(hào)改變，變頻裝置向DCS反饋轉(zhuǎn)速情況。在此過程中需要注意的是，變頻裝置最低頻率給定設(shè)置為20 Hz（即DCS轉(zhuǎn)速給定模擬量為40%）。⑤變頻裝置轉(zhuǎn)速反饋達(dá)到40%（對(duì)應(yīng)變頻裝置20 Hz）后，打開出口閥門。⑥根據(jù)閉環(huán)指令調(diào)節(jié)變頻裝置的頻率。

4 變頻裝置正常停機(jī)/備用

變頻裝置正常停機(jī)/備用的步驟是：①正常停機(jī)時(shí)，DCS先將轉(zhuǎn)速給定模擬量降至40%（即20 Hz）；②確認(rèn)吸風(fēng)機(jī)擋板至全關(guān)位置后，DCS發(fā)出“遠(yuǎn)程停止”信號(hào)，變頻裝置停機(jī)；③DCS確認(rèn)轉(zhuǎn)速反饋為0后，DCS分閘QF3、QF5。

5 變頻裝置跳閘后操作步驟

變頻裝置跳閘后（變頻故障后，變切工方式）的操作步驟是：①如果一次風(fēng)機(jī)發(fā)生變頻跳閘故障，變頻器會(huì)發(fā)出重故障信號(hào)，并分QF3、QF5，待DCS 接收到重故障信號(hào)后啟動(dòng)變切工模式；②變切工成功后，QF4合閘進(jìn)入旁路運(yùn)行；③如果變切工不成功，則機(jī)組進(jìn)入RB模式；④記錄故障信息，檢查并排除吸風(fēng)機(jī)變頻跳閘故障。

6 結(jié)束語

統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，330 MW機(jī)組大功率高壓輔機(jī)變頻器改造后，節(jié)能效果非常明顯。在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，節(jié)能效果更加突出。由小指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，變頻改造后，機(jī)組廠用電率下降0.25%，以每月發(fā)電量單機(jī)組2×108 kW·h計(jì)算，每月每臺(tái)機(jī)組將節(jié)約廠用電5×105 kW·h。按上網(wǎng)電價(jià)0.45元/kW·h計(jì)算，每月可節(jié)約生產(chǎn)成本22.5萬，這樣一年就能收回投資成本。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：白潔〕