自動(dòng)旁路在一次風(fēng)機(jī)變頻中的應(yīng)用

摘 要：隨著節(jié)能減排工作的不斷深化，火電機(jī)組風(fēng)機(jī)變頻改造在發(fā)電廠的逐步應(yīng)用。一臺(tái)300MW級別容量的火電機(jī)組通常包括2臺(tái)引風(fēng)機(jī)、2臺(tái)送風(fēng)機(jī)、2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)和一臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)。通過對風(fēng)機(jī)設(shè)備進(jìn)行變頻改造，利用變頻控制，代替擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量，可以提高風(fēng)機(jī)設(shè)備的運(yùn)行效率，改善風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況，節(jié)能降耗，降低生產(chǎn)成本。但是如果風(fēng)機(jī)變頻器出現(xiàn)故障，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)停運(yùn)，也會(huì)對火電機(jī)組的正常運(yùn)行造成影響，如果處理不及時(shí)，可以產(chǎn)生爐膛壓力波動(dòng)、機(jī)組負(fù)荷迫降乃至停機(jī)跳閘事故發(fā)生。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，300MW火電機(jī)組每次機(jī)組跳閘的恢復(fù)時(shí)間至少要一小時(shí)以上，用油20噸以上，損失電量30萬度。通過對一次風(fēng)機(jī)變頻器進(jìn)行自動(dòng)旁路改造，可以避免變頻器故障造成的對機(jī)組運(yùn)行的影響，提高火電機(jī)組安全運(yùn)行系數(shù)。

關(guān)鍵詞：變頻器；自動(dòng)旁路；電廠

1 機(jī)組情況

某電廠#3機(jī)組，機(jī)組容量330MW，亞臨界中間一次再熱，單汽包自然循環(huán)固態(tài)排渣，中儲(chǔ)式煤粉鍋爐。建于2004年，2010年完成一次風(fēng)機(jī)變頻改造，改造后多次發(fā)生一次風(fēng)機(jī)變頻器故障，導(dǎo)致單側(cè)風(fēng)機(jī)停運(yùn)，影響了機(jī)組的正常運(yùn)行。

3A、3B一次風(fēng)機(jī)變頻自動(dòng)旁路改造前。在3A、3B一次風(fēng)機(jī)開關(guān)與3A、3B一次風(fēng)機(jī)電機(jī)之間裝有變頻裝置。電氣一次回路如下：6KV電機(jī)電纜接于變頻裝置進(jìn)線刀閘與旁路刀閘的連接處，從旁路刀閘與出線刀閘連接處有電纜與一次風(fēng)機(jī)電機(jī)相連。旁路柜有3個(gè)高壓隔離開關(guān)KM1、KM2和KM3，KM2和KM3之間存在機(jī)械互鎖邏輯，不能同時(shí)閉合。變頻運(yùn)行時(shí)，KM3斷開，KM1和KM2閉合；工頻運(yùn)行時(shí)，KM1和KM2斷開，KM3閉合。一次風(fēng)機(jī)有變頻及工頻兩種運(yùn)行方式。正常情況下為變頻控制，一次風(fēng)機(jī)變頻器故障后，跳一次風(fēng)機(jī)6kV開關(guān)，由運(yùn)行人員就地手動(dòng)切旁路，變?yōu)楣ゎl運(yùn)行。

2 改造方案

一次風(fēng)機(jī)變頻器發(fā)出重故障信號(hào)后，直接將旁路柜入線開關(guān)KM1，出線開關(guān)KM2自動(dòng)跳開，熱工DCS收到重故障信號(hào)后關(guān)一次風(fēng)機(jī)入口擋板至預(yù)設(shè)位置，同時(shí)重故障信號(hào)延時(shí)3秒后自動(dòng)合旁路開關(guān)KM3，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)工頻運(yùn)行。本方案只有旁路KM3開關(guān)在變頻故障切工頻時(shí)由DCS自動(dòng)合閘，其它合跳操作均在上級一次風(fēng)機(jī)6kV開關(guān)斷電后就地實(shí)現(xiàn)。

3 電氣回路改造

（1）操作電源：開關(guān)操作電源取自變頻器控制電源切換裝置后的交流側(cè)。

（2）6kV電源開關(guān)：取消變頻器重故障聯(lián)跳6kV開關(guān)。

（3）6kV開關(guān)變頻方式合允許條件由原來的刀閘位置用刀閘串開關(guān)位置替代。

（4）旁路柜控制：只有旁路開關(guān)KM3合閘可以在DCS遠(yuǎn)方操

作，其它操作均在就地實(shí)現(xiàn)。

（5）投入變頻器掉電重啟功能，時(shí)間設(shè)為允許3秒。

4 控制邏輯修改

（1）DCS控制畫面，增加KM1、KM2、KM3開關(guān)狀態(tài)顯示，增加自動(dòng)旁路投切顯示，增加旁路柜控制電源消失報(bào)警，旁路柜控制遠(yuǎn)方/就地顯示。增加KM3手動(dòng)合閘按鈕。

（2）投故障自動(dòng)旁路聯(lián)鎖邏輯說明，在DCS做出“一次風(fēng)機(jī)變頻故障自動(dòng)旁路總允許”聯(lián)鎖投退軟按鈕。該聯(lián)鎖在同時(shí)滿足3個(gè)條件：一次風(fēng)機(jī)6kV馬達(dá)開關(guān)在合位，變頻旁路柜控制在遠(yuǎn)方， KM3開關(guān)在斷位。才開放手動(dòng)投入，投入任一條件不滿足，聯(lián)鎖自動(dòng)退出。

（3）機(jī)組負(fù)荷大于170MW時(shí)變頻故障自動(dòng)切換工頻同時(shí)滿足的觸發(fā)條件：a.“一次風(fēng)機(jī)變頻故障自動(dòng)旁路總允許”聯(lián)鎖投入。b.DCS收到變頻器重故障信號(hào)。c.變頻器旁路柜KM1斷位。d.機(jī)組負(fù)荷大于170MW。

（4）在滿足觸發(fā)條件后同時(shí)執(zhí)行下列邏輯：a.DCS按當(dāng)時(shí)負(fù)荷與擋板開度的轉(zhuǎn)換函數(shù)聯(lián)關(guān)一次風(fēng)機(jī)入口擋板，負(fù)荷330MW關(guān)至70%，負(fù)荷10MW關(guān)至30%，負(fù)荷和擋板開度曲線為線性，因擋板指令與反饋存在偏差，相應(yīng)負(fù)荷指令小于反饋3%。開度指令一旦發(fā)出，擋板在執(zhí)行中與觸發(fā)條件是否滿足無關(guān)，20秒后釋放。b.DCS開始計(jì)時(shí)，3秒后直接發(fā)合KM3開關(guān)指令，發(fā)3秒脈沖指令。c.DCS開始計(jì)時(shí)，必須在6秒時(shí)間到后，再判KM3開關(guān)在斷位，則認(rèn)為切換失敗，跳一次風(fēng)機(jī)6kV馬達(dá)開關(guān)。各定時(shí)器一旦開始計(jì)時(shí)，則與觸發(fā)條件是否滿足無關(guān)，完成計(jì)時(shí)與判斷后能自動(dòng)清零，等待下一次觸發(fā)。

（5）機(jī)組負(fù)荷≤170MW時(shí)若發(fā)生變頻重故障，同時(shí)滿足下列條件跳一次風(fēng)機(jī)6kV馬達(dá)開關(guān)。a.“一次風(fēng)機(jī)變頻故障自動(dòng)旁路總允許”聯(lián)鎖投入。b.DCS收到變頻器重故障信號(hào)。c.變頻器旁路柜KM1斷位。d.機(jī)組負(fù)荷≤170MW。

（6）不投故障自動(dòng)旁路聯(lián)鎖時(shí)的邏輯

因變頻器重故障不再跳6kV開關(guān)，所以在同時(shí)滿足下列條件時(shí)跳一次風(fēng)機(jī)6kV馬達(dá)開關(guān)：a.“一次風(fēng)機(jī)變頻故障自動(dòng)旁路總允許”未投入。b.DCS收到變頻器重故障信號(hào)。c.KM3開關(guān)斷位。d.變頻器運(yùn)行信號(hào)消失。

（7）變頻器PLC取用的旁路柜狀態(tài)：原改造前變頻方式QS1、QS2及工頻方式QS3刀閘接點(diǎn)分別改為KM1、KM2、KM3開關(guān)繼電器擴(kuò)展備用常開接點(diǎn)。

（8）旁路柜與DCS之間的聯(lián)系：開關(guān)量輸出：共1個(gè)點(diǎn)，工頻開關(guān)KM3合指令。開關(guān)量輸入：共5個(gè)點(diǎn)，KM1、KM2、KM3開關(guān)本身常開接點(diǎn)，旁路柜遠(yuǎn)方＼就地狀態(tài)，旁路柜控制電源消失。

5 運(yùn)行操作要求

（1）正常的風(fēng)機(jī)啟動(dòng)操作均應(yīng)先合旁路柜刀閘、開關(guān)，再合6kV電源開關(guān)，停風(fēng)機(jī)操作時(shí)先停6kV電源開關(guān)，再跳開旁路柜內(nèi)開關(guān)。

（2）機(jī)組運(yùn)行中，變頻故障切工頻時(shí)無論是否成功，運(yùn)行人員應(yīng)及時(shí)檢查該聯(lián)鎖狀態(tài)并退出，以備下一次投入。

（3）工頻啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)就地檢查QS1、KM1、QS2、KM2在斷位，合工頻旁路開關(guān)KM3，將旁路柜遠(yuǎn)方/就地控制把手打遠(yuǎn)方，合6kV電源開關(guān)。

（4）旁路柜的就地合分閘操作功能，在合一次風(fēng)機(jī)6kV開關(guān)前，運(yùn)行人員都要檢查旁路柜刀閘、開關(guān)位置情況，置于相應(yīng)變頻或工頻狀態(tài)后再上電啟動(dòng)。

（5）在變頻故障切換工頻成功后，如對變頻器進(jìn)行消缺，必須斷開旁路柜進(jìn)線刀閘QS1、出線刀閘QS2。變頻消缺后若需投入運(yùn)行，申請低谷消缺后，停一次風(fēng)機(jī)人工倒換。

6 改造意義

通過對一次風(fēng)機(jī)變頻器進(jìn)行自動(dòng)旁路改造，可以避免變頻器故障造成的對機(jī)組運(yùn)行的影響，通過試驗(yàn)，自動(dòng)旁路可以在變頻器故障發(fā)生時(shí)快速切換至工頻狀態(tài)，保證了風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，避免了對機(jī)組系統(tǒng)的干擾。

作者簡介：冉永為（1984-），河北任丘人，華北電力大學(xué)控制工程專業(yè)工程碩士，現(xiàn)在河北衡豐發(fā)電有限責(zé)任公司從事熱工控制檢修工作。