火力發(fā)電廠高壓變頻器的故障分析和維護

謝天事

（國能神福（龍巖）發(fā)電有限公司 福建省龍巖市 364000）

盡管高壓變頻器技術(shù)取得了良好的節(jié)能效果，但是，部分廠家在生產(chǎn)高壓變頻器期間，僅僅片面化地考慮高壓變頻器的節(jié)能效果，卻忽視了高壓變頻器的運行性能，導致所生產(chǎn)的高壓變頻器經(jīng)常出現(xiàn)運行不穩(wěn)定問題，這將給高壓電機的運行造成不良的影響。為了確保高壓變頻器更好地適應(yīng)火力發(fā)電廠運行環(huán)境，提高高壓變頻器的運行性能，如何科學地分析和維護高壓變頻器是維修人員必須思考和解決的問題。

1 高壓變頻器散熱方案設(shè)計不當引起故障

對于火力發(fā)電廠而言，在使用高壓變頻器期間，經(jīng)常面臨比較復(fù)雜、惡劣的工作環(huán)境，而高壓變頻器對環(huán)境潔凈性、散熱性提出了更高的要求[1]。因此，綜合考慮高壓變頻器的散熱設(shè)計水平以及安裝環(huán)境顯得尤為重要，任何一個小的失誤，將會直接影響高壓變頻器的運行，進而給火力發(fā)電廠造成不可估量的經(jīng)濟損失。

1.1 案例分析

為了更好地分析和處理高壓變頻器散熱方案不合理問題，現(xiàn)以西南地區(qū)某一電廠為例，對該問題進行針對分析和處理。某電廠在改造風機變頻器期間，重點設(shè)計了高壓變頻器室散熱方案，該方案具體設(shè)計內(nèi)容如下：通過利用變頻器柜，完成對相應(yīng)風道的設(shè)置，同時，還要在風道的兩個不同側(cè)面，選用合適的抽風機方式[2]，確保變頻器形成的熱量被全部輸送到室外。此外，為了避免周邊環(huán)境粉塵過多對高壓變頻器運行性能產(chǎn)生不良影響，需要將濾網(wǎng)設(shè)置在柜門，以確保室內(nèi)溫度的穩(wěn)定性，另外，還要在變頻器四周設(shè)置一臺空調(diào)[3]。

1.2 故障原因分析

該變頻器剛投入使用時間不長，出現(xiàn)頻繁跳閘現(xiàn)象，此時，變頻器的功率模塊溫度相對較高，使得引風機被迫終止運行[4]，經(jīng)過分析后，發(fā)現(xiàn)導致變頻器頻繁跳閘的原因主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）柜頂風機產(chǎn)生的風量較大，而變頻器室附近所安裝的進風口較小，使得變頻器室內(nèi)的負壓呈現(xiàn)出不斷增長的趨勢，這無疑降低了功率單元換熱效率。

（2）對于變頻器室而言，其進風口附近存在大量的粉塵，一旦這些粉塵被吸入到變頻器室內(nèi)，變頻濾網(wǎng)會出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，這無疑降低了變頻器進風量，使得功率單元內(nèi)部的換熱效率不斷下降。

（3）變頻器室內(nèi)安裝和使用了兩臺不同型號的高壓變頻器[5]，單臺高壓變頻器額定功率達到了3200kW，按照發(fā)熱量的4%為比例進行計算，兩臺變頻器所獲得的發(fā)熱量共達到了2×1600×4%=128kW，在額定負載環(huán)境下，變頻器頻率高達45Hz，因此，兩臺不同型號的變頻器’所產(chǎn)生的總發(fā)熱量達到了90kW 左右，此外，變頻器室內(nèi)所配置和使用的空調(diào)較少，僅僅只有四臺，這些空調(diào)的制冷功率僅僅為46kW，一旦環(huán)境溫度超過了所設(shè)定的標準值，將會難以滿足變頻器運行相關(guān)標準和要求。

1.3 故障解決措施

維修人員根據(jù)以上原因進行分析和研究，拆除風道和變頻器柜上的抽風機，然后在變頻器室設(shè)置兩臺制冷功率分別為28kW 的空調(diào)，并將空調(diào)位置設(shè)置在變頻器柜門的對面，此外，還要徹底關(guān)閉整個變頻器室[6]，僅僅借助空調(diào)對室內(nèi)環(huán)境進行冷卻處理。當變頻器室內(nèi)部結(jié)構(gòu)改造結(jié)束后，兩臺高壓變頻器再次投入使用，發(fā)現(xiàn)變頻器運行正常穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)模塊超溫現(xiàn)象。

1.4 案例總結(jié)

通過總結(jié)以上案例，不難發(fā)現(xiàn)，變頻器內(nèi)部的功率模塊，在日常的運行中，往往產(chǎn)生大量的熱量，對環(huán)境溫度變化情況表現(xiàn)出較高的敏感度，難以高溫環(huán)境下穩(wěn)定運行[7]。因此，廠家在設(shè)計變頻器室內(nèi)散熱方案期間，要充分考慮地區(qū)溫度、濕度以及散熱情況等問題，避免因變頻器運行不久因溫度過高而出現(xiàn)一系列的故障問題，進而給火力發(fā)電廠的生產(chǎn)造成了不可估量的經(jīng)濟損失和安全隱患。由此可見，高壓變頻器在日常的運行中，一旦出現(xiàn)散熱不良問題，將會直接影響高壓變頻器的運行性能，所以，相關(guān)廠家要重視對這一問題的改進和優(yōu)化，只有這樣，才能確保高壓變頻器散熱方案設(shè)計的科學性和合理性，為提高火力發(fā)電廠的管理經(jīng)營水平，實現(xiàn)社會效益和經(jīng)濟效益的最大化產(chǎn)生積極的影響。

2 高壓變頻器器件穩(wěn)定性不佳造成系統(tǒng)故障

通常情況下，高壓變頻器主要由以下幾個部分組成，分別是功率單元、變壓器單元、不間斷電源和控制單元。其中，功率單元和控制單元屬于高壓變頻器的核心零件，功率單元主要用于對工頻輸入方式的轉(zhuǎn)換，使其轉(zhuǎn)換為變頻輸出方式，控制單元主要用于對操作指令的接受和處理，同時，為了實現(xiàn)對高壓變頻器的自動化控制，還要對這些操作指令進行實時轉(zhuǎn)換，使其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的控制指令。此外，對于控制功率單元而言，其變頻輸出主要包含以下兩個部分，分別是控制單元和功率單元，這兩大組成部分作為高壓變頻器的“心臟”，其運行性能是否良好直接影響了高壓變頻器的工作效率和效果。此外，火力發(fā)電廠所使用的高壓輔機具有一定的重要性，需要確保其能夠長時間地穩(wěn)定運行。所以，在對變頻器進行改造期間，需要充分考慮變頻器的穩(wěn)定性，只有這樣，才能從根本上解決變頻器、的故障問題，以確?；鹆Πl(fā)電廠的穩(wěn)定可靠運行。變頻器結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1：變頻器結(jié)構(gòu)圖

2.1 案例分析

某電廠所應(yīng)用的引風機，主要采用變頻方式進行運作，在外部設(shè)備穩(wěn)定運行的情況下，變頻器經(jīng)常會產(chǎn)生一系列的“重故障”信號，進而引發(fā)頻繁跳閘現(xiàn)象，使得引風機異常退出，無法正常運行。維修人員經(jīng)過檢查后發(fā)現(xiàn)，引風機內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)任何異常問題，變頻器控制單元顯示頻顯示以下信息，如“A2 相過壓”，但是，通過檢查變頻器后，發(fā)現(xiàn)該變頻器A2 功率單元并沒有出現(xiàn)任何異常問題。又如：某火力發(fā)電廠在使用改造后的變頻器后發(fā)現(xiàn)，變頻器經(jīng)過長時間的運行后，經(jīng)常發(fā)出“輕故障”信號，通過將其切換到工頻運行狀態(tài)后，發(fā)現(xiàn)高壓變頻器內(nèi)部的功率單元模塊出現(xiàn)運行異常問題，通過更換新的功率單元模塊，變頻器故障問題得以快速解決。

2.2 故障原因分析

維修人員通過對該模塊的檢查，發(fā)現(xiàn)該模塊單元控制板內(nèi)部電路出現(xiàn)短路現(xiàn)象，使得該模塊電源遭受損壞，導致變頻器出現(xiàn)運行異常問題，造成引風機無故出現(xiàn)頻繁閃退現(xiàn)象。

2.3 故障解決措施

找到故障原因后，維修人員只需更新新的控制模塊，以上故障問題就能得以根本解決，才能確保高壓變頻器能夠穩(wěn)定、可靠、安全地運行。

2.4 案例總結(jié)

通過總結(jié)以上案例，不難發(fā)現(xiàn)，引起變頻器出現(xiàn)運行異常的根本原因是模塊內(nèi)部小零件出現(xiàn)不穩(wěn)定問題，使得整個變頻器無法正常運行，進而嚴重影響了火力發(fā)電廠的運營效果。為了避免以上故障現(xiàn)象的出現(xiàn)，火力發(fā)電廠在選用高壓變頻器期間，除了要綜合考慮一般企業(yè)運行需求，還要充分結(jié)合發(fā)電企業(yè)對設(shè)備運行的所提出的特殊需求，對模塊內(nèi)部元器件的質(zhì)量進行嚴格把控，以保證這些元器件的穩(wěn)定性，只有這樣，才能提高發(fā)電設(shè)備的運行性能，不斷提高發(fā)電企業(yè)的生產(chǎn)力和市場核心競爭力，為促進發(fā)電企業(yè)的穩(wěn)定化、安全化生產(chǎn)創(chuàng)造良好的條件。

3 控制系統(tǒng)與電廠控制系統(tǒng)配合不佳造成系統(tǒng)故障

目前，控制系統(tǒng)在火力發(fā)電廠中得以廣泛應(yīng)用，而高壓輔機作為一種常用的設(shè)備，在日常的運行中，均受到了控制系統(tǒng)的管控。在這樣的背景下，如果將高壓變頻技術(shù)應(yīng)用于高壓輔機中，那么控制系統(tǒng)會向高壓變頻器發(fā)送相應(yīng)的控制指令，以實現(xiàn)對高壓變頻器的自動化控制。確保高壓變頻器與控制系統(tǒng)兩者之間的相互配合，但是，由于不同廠家所設(shè)計和生產(chǎn)的控制系統(tǒng)存在一定的差異性，導致控制系統(tǒng)在處理指令信號期間存在信號處理時須不統(tǒng)一問題，因此，對于高壓變頻器而言，在對其控制單元相關(guān)程序進行設(shè)計期間，需用充分考慮控制系統(tǒng)在功能上的差異性，然后，選用合適的信號處理方式，以實現(xiàn)對控制系統(tǒng)的科學設(shè)計，只有這樣，才能確保高壓變頻器與控制系統(tǒng)兩者之間積極配合和協(xié)作，避免因高壓變頻器與控制系統(tǒng)無法正確匹配而嚴重影響設(shè)備的正常運行。

3.1 案例分析

某火力發(fā)電廠將改造后的變頻器投入使用到實際的生產(chǎn)中，經(jīng)過一段時間使用后，通過借助控制系統(tǒng)顯示頻，發(fā)現(xiàn)變頻器的電流信號和轉(zhuǎn)速信號顯示不穩(wěn)定，時有時無，通過采用“自動”控制模式，系統(tǒng)會在短時間內(nèi)自動退出。經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，PLC 控制器與工控通訊之間無法穩(wěn)定連接，經(jīng)過維修人員廠檢確認后，發(fā)現(xiàn)高壓變頻器內(nèi)部的通信程序無法正常運行，導致控制系統(tǒng)無法正常穩(wěn)定地傳輸信號，從而造成高壓變頻器無法借助控制系統(tǒng)自動可靠地運行。

3.2 故障原因分析

對工控機進行重新啟動后，以上現(xiàn)象不再出現(xiàn)。但是，經(jīng)過一段時間后，以上現(xiàn)象又再次重現(xiàn)，工控機通信程序無法正常運行，高壓變頻器自動化控制失效。經(jīng)過維修人員檢查后確認，發(fā)現(xiàn)工控機內(nèi)部所編寫的通信程序存在一定的問題，無法與控制系統(tǒng)進行完美配合，使得控制系統(tǒng)產(chǎn)生過多的冗余數(shù)據(jù)，造成工控機經(jīng)過一段時間的運行后，出現(xiàn)通信程序無法正常運行的現(xiàn)象。

3.3 故障解決措施

經(jīng)過對故障原因分析后，發(fā)現(xiàn)導致以上故障出現(xiàn)的根本原因是工控機通訊程序升級不及時，為了解決以上故障問題，相關(guān)人員要定期對工控機通信程序進行定期升級和優(yōu)化。

3.4 案例總結(jié)

通過總結(jié)以上案例，不難發(fā)現(xiàn)在控制系統(tǒng)的不斷應(yīng)用下，高壓變頻器在自動化控制期間，不能僅僅依靠單一負荷控制方式，需要將其與現(xiàn)有的控制系統(tǒng)進行有效配合，一旦其配合效果不佳，將會直接影響整個系統(tǒng)的運行性能，從而給火力發(fā)電廠的日常管理帶來一系列的安全隱患。因此，廠家在設(shè)計相關(guān)系統(tǒng)期間，要在充分考慮火力發(fā)電廠具體控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行設(shè)計，同時，還要確保系統(tǒng)調(diào)試的嚴密性，只有這樣，才能進一步提高控制單元的運行性能，從而更好地促進火力發(fā)電廠的可靠化、安全化生產(chǎn)。

4 結(jié)束語

綜上所述，高壓變頻器作為火力發(fā)電廠重要設(shè)備之一，一旦出現(xiàn)故障問題，將會直接影響電廠供電的穩(wěn)定性和可靠性，并給人們的生活、工作和生產(chǎn)造成極大的不便，為了進一步提高高壓變頻器的運行性能，維修人員嚴格按照保養(yǎng)和維修相關(guān)標準和要求，對該設(shè)備進行科學維修，避免因該設(shè)備出現(xiàn)故障而影響火力發(fā)電廠的管理和經(jīng)營，只有這樣，才能提高火力發(fā)電廠的社會效益和經(jīng)濟效益，促進火力發(fā)電廠的健康、可持續(xù)發(fā)展。