一次風機變頻切換工頻要點分析

付躍軍，張向群

(1.遼寧東科電力有限公司，遼寧 沈陽 110179；2.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006)

目前，火電機組年利用小時數(shù)減少，競爭壓力增大，通過改造降低生產(chǎn)成本是提高企業(yè)競爭力的重要手段。李建強對300 MW機組一次風機變頻改造后的經(jīng)濟性進行研究[1]，節(jié)電率高達54.56%，廠用電率下降0.57%，每年可實現(xiàn)利潤407.752萬元，節(jié)約標煤3109.54 t，預計CDM收益61.19萬元，具有可觀的效益；米子德等對一次風機變頻可靠性進行分析，變頻改造后噪音小，經(jīng)濟性及節(jié)能效果顯著[2]；周玉國分析變頻調(diào)節(jié)具有良好的調(diào)速性能和調(diào)節(jié)精度[3]。一次風機變頻改造節(jié)電的同時，增加了系統(tǒng)不穩(wěn)定性，為電廠穩(wěn)定運行埋下隱患。很多電廠由于變頻器故障，導致一次風機跳閘，被迫停爐，而變頻器故障時，變頻切換工頻運行，能有效增加一次風機系統(tǒng)運行的安全系數(shù)[4]。

1 系統(tǒng)概述

某電廠鍋爐由哈爾濱鍋爐廠有限責任公司設計、制造，為亞臨界、一次中間再熱、自然循環(huán)汽包鍋爐，采用平衡通風系統(tǒng)，最大連續(xù)蒸發(fā)量1050 t/h，過熱蒸汽壓力17.5 MPa。采用中速直吹式制粉系統(tǒng)，五用一備，配有2臺雙吸離心一次風機。鍋爐主要技術參數(shù)見表1。

表1 鍋爐主要技術參數(shù)

一次風機由成都鼓風機廠生產(chǎn)，型號GJ34546雙吸雙支撐的離心式風機，在鍋爐0 m對稱布置。一次風系統(tǒng)由大氣吸氣，經(jīng)一次風機加壓后分2路，1路經(jīng)空氣預熱器加熱成熱一次風，并入熱一次風母管；1路在一次風機與空氣預熱器之間直接引出，并入冷一次風母管。一次風機參數(shù)見表2。

表2 一次風機參數(shù)

2 變頻切換工頻操作過程

a.電氣系統(tǒng)操作過程

一次風機變頻器原理見圖1。

圖1 一次風機變頻器原理

一次風機變頻運行時，隔離開關QF、斷路器KM1、KM2合閘，斷路器KM3分閘。變頻器故障時，KM1、KM2迅速斷開，立即合KM3[5]，電氣系統(tǒng)變頻切換至工頻供電方式[6]。

b.鍋爐系統(tǒng)操作過程

一次風機變頻運行時，為了減少節(jié)流損失，入口調(diào)節(jié)門全開，一次風機出力由變頻調(diào)節(jié)；工頻運行時，電動機全速運行，一次風機出力由入口調(diào)節(jié)門調(diào)節(jié)。當一次風機變頻切換工頻運行時，入口調(diào)節(jié)門全開，電動機轉(zhuǎn)速迅速提高至全速，一次風機出力增加，一次風母管壓力增大，瞬間進入爐膛的煤粉量增多，對鍋爐穩(wěn)定運行造成影響。為了減小擾動，控制一次風母管壓力穩(wěn)定，根源要控制一次風機變頻切換工頻后的一次風機出力不變。為了保證一次風機出力不變，進行鍋爐冷態(tài)預備性試驗，在一次風機出力相同時，得出變頻模式風機頻率與工頻模式入口調(diào)節(jié)門開度的關系，如表3所示。

表3 風機頻率與入口調(diào)節(jié)門開度的關系

c.熱控系統(tǒng)操作過程

由于一次風機運行信號消失會觸發(fā)RB功能[7]，所以在一次風機變頻切換工頻過程中，要保證一次風機運行，當切換失敗時，再進行RB功能。因此在熱控邏輯中，一次風機運行信號為QF及KM3合位或者QF、KM1、KM2合位并且變頻器運行，延時2 s[8]。

一次風機變頻切換工頻時，由于切換瞬間出力增大，入口調(diào)節(jié)門迅速關閉到表3對應的與變頻出力相同的位置，使一次風機出力與切換前相同。當入口調(diào)節(jié)門關到指定開度，系統(tǒng)狀態(tài)與切換前相同，此時協(xié)調(diào)模式切換為機跟隨模式，更有助于維持主蒸汽壓力、溫度穩(wěn)定。

3 實際效果

當鍋爐50%負荷時，人為發(fā)出變頻器故障信號，變頻切換工頻運行前及切換過程中主要參數(shù)見表4。

表4 變頻切換工頻主要參數(shù)

在切換過程中，電氣開關動作正確，未觸發(fā)RB動作，鍋爐一次風母管壓力小幅波動后平穩(wěn)，爐膛火焰明亮，爐膛負壓可控，各制粉系統(tǒng)參數(shù)正常，變頻切換工頻試驗成功[9]。

4 結(jié)束語

一次風機變頻切換工頻，最重要的是使一次風機切換前后的出力在最短的時間達到一致。要求電氣開關動作迅速；熱控自動調(diào)節(jié)功能完善、減少系統(tǒng)擾動；一次風系統(tǒng)母管壓力穩(wěn)定，保證燃燒穩(wěn)定及鍋爐安全運行。實踐證明，一次風機變頻器故障時，變頻切換工頻運行可行，配置熱控自動調(diào)節(jié)功能使系統(tǒng)參數(shù)更平穩(wěn)，系統(tǒng)穩(wěn)定及可靠性增強。