張小兵

(廣東梅縣發(fā)電廠，廣東 梅州 514789)

1 問(wèn)題的提出

隨著節(jié)能減排工作重要性的不斷凸顯，變頻調(diào)速技術(shù)正在被廣泛地運(yùn)用于各個(gè)行業(yè)，火力發(fā)電廠對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)用也逐漸普及，取得的節(jié)能效益十分可觀。

為了保證設(shè)備運(yùn)行的可靠性，凡是進(jìn)行電機(jī)變頻改造的發(fā)電廠，都會(huì)在每臺(tái)變頻器之外加設(shè)1套旁路裝置，以保證變頻器故障時(shí)有關(guān)設(shè)備能夠以工頻方式繼續(xù)運(yùn)行;為保證設(shè)備持續(xù)可靠地運(yùn)行，幾乎所有變頻器供應(yīng)商都推薦電廠采用自動(dòng)切換的旁路方式。為此，筆者試圖通過(guò)對(duì)比分析等方式，探討自動(dòng)旁路和手動(dòng)旁路這2種方式對(duì)調(diào)速設(shè)備實(shí)際運(yùn)用的影響。

2 2種旁路方式的動(dòng)作過(guò)程

2.1 手動(dòng)旁路方式的動(dòng)作過(guò)程

如圖1所示，當(dāng)電機(jī)的變頻器嚴(yán)重故障時(shí)，元件動(dòng)作和人工操作過(guò)程為:

(1)變頻器自動(dòng)封鎖輸出;

(2)延時(shí)5 s后保護(hù)啟動(dòng)跳開(kāi)電機(jī)電源開(kāi)關(guān)D1;

(3)值班人員現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)拉開(kāi)與變頻器串聯(lián)的隔離刀閘K1和K2，再合上旁路隔離刀閘K3;

(4)值班人員重新合上D1斷路器，電機(jī)轉(zhuǎn)為工頻狀態(tài)重新啟動(dòng)運(yùn)行。

從電機(jī)斷電到重啟工頻運(yùn)行，一般需要30 min。

2.2 自動(dòng)旁路方式的動(dòng)作過(guò)程

如圖2所示，當(dāng)電機(jī)的變頻器出現(xiàn)嚴(yán)重故障無(wú)法繼續(xù)運(yùn)行時(shí)，有關(guān)元件的動(dòng)作過(guò)程為:

(1)變頻器自動(dòng)封鎖輸出;

(2)延時(shí)5 s后保護(hù)啟動(dòng)跳開(kāi)電機(jī)電源開(kāi)關(guān)D2;

(3)自動(dòng)旁路裝置啟動(dòng)跳開(kāi)真空開(kāi)關(guān) Z1，Z2后，合上Z3;

(4)電源開(kāi)關(guān)D2自動(dòng)合閘，電機(jī)轉(zhuǎn)為工頻狀態(tài)重新啟動(dòng)運(yùn)行。

從電機(jī)斷電到重啟工頻運(yùn)行，間隔時(shí)間不超過(guò)10 s。

3 電機(jī)變頻器旁路切換方式對(duì)運(yùn)行工況的影響

3.1 水泵電機(jī)變頻器旁路切換對(duì)運(yùn)行工況的影響

在火電廠中，水泵都是按一用一備且自動(dòng)聯(lián)鎖方式設(shè)置的，因此，當(dāng)運(yùn)行水泵的變頻裝置出現(xiàn)故障時(shí)，有關(guān)設(shè)備的動(dòng)作和操作過(guò)程為:

(1)變頻器故障斷開(kāi)運(yùn)行水泵電源開(kāi)關(guān);

(2)事故聯(lián)鎖裝置啟動(dòng)備用水泵運(yùn)行;

(3)將停運(yùn)水泵電機(jī)的變頻器切換為旁路工頻方式，再將該電機(jī)投入聯(lián)鎖備用狀態(tài)。

從以上分析可以看出，水泵電機(jī)變頻器的旁路切換方式對(duì)于保證水泵系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行沒(méi)有直接影響。

3.2 風(fēng)機(jī)電機(jī)變頻器旁路切換方式對(duì)運(yùn)行工況的影響

3.2.1 火電廠風(fēng)機(jī)的運(yùn)行特性

火電廠的風(fēng)機(jī)(如引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、排粉風(fēng)機(jī)等)，一般是按照雙套同時(shí)運(yùn)行，允許單套在一定條件下短時(shí)停運(yùn)設(shè)置的，其中“一定條件”是指單套風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的出力要低于額定值。

為了便于說(shuō)明問(wèn)題，這里把引風(fēng)機(jī)作為具體的分析對(duì)象，下面以廣東梅縣發(fā)電廠為例，進(jìn)行系統(tǒng)分析。

廣東梅縣發(fā)電廠擁有6臺(tái)燃煤發(fā)電機(jī)組，分別為50MW×2+125MW×2+135MW×2。筆者對(duì)這6臺(tái)機(jī)組鍋爐引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，得出引風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式對(duì)機(jī)組負(fù)荷影響情況的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，見(jiàn)表1。

表1 引風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式對(duì)機(jī)組負(fù)荷的影響

從表1可以看出，單臺(tái)引風(fēng)機(jī)能夠滿足機(jī)組帶70%的額定負(fù)荷運(yùn)行，也就是說(shuō)，雙引風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)冗余量是很大的。在沒(méi)有變頻調(diào)速技術(shù)之前，引風(fēng)機(jī)普遍通過(guò)調(diào)整進(jìn)口風(fēng)門(mén)開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量的大小。

3.2.2 風(fēng)機(jī)變頻器故障切換旁路時(shí)對(duì)運(yùn)行工況的影響

按照前面的介紹，引風(fēng)機(jī)變頻器故障無(wú)法繼續(xù)運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)和手動(dòng)2種旁路切換過(guò)程使鍋爐運(yùn)行工況產(chǎn)生的變化分別為:

(1)對(duì)于自動(dòng)旁路方式的電機(jī)而言，會(huì)在10 s內(nèi)由原來(lái)的變頻運(yùn)行轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行，這時(shí)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速自然地由原來(lái)的某一穩(wěn)定低速陡增為全速，爐膛負(fù)壓快速增加。為了穩(wěn)定爐膛壓力，必須迅速關(guān)小引風(fēng)機(jī)進(jìn)口風(fēng)門(mén)，如果這種調(diào)整速度跟不上爐膛負(fù)壓的增速，將引發(fā)爐膛負(fù)壓過(guò)高的滅火保護(hù)啟動(dòng)而停爐。

(2)對(duì)于手動(dòng)旁路方式的電機(jī)而言，隨著故障變頻器牽引的引風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行，引風(fēng)機(jī)由雙臺(tái)運(yùn)行突然轉(zhuǎn)換為單臺(tái)運(yùn)行，按照鍋爐設(shè)備的自動(dòng)保護(hù)聯(lián)鎖原則，單臺(tái)引風(fēng)機(jī)事故跳閘后，聯(lián)鎖跳開(kāi)對(duì)應(yīng)的單臺(tái)送風(fēng)機(jī)，停運(yùn)一套制粉系統(tǒng)和一層給粉機(jī)。由于爐膛通風(fēng)量和給粉量減少了，鍋爐的輸出熱量和機(jī)組出力也按一定比例同步減少。

待值班人員手動(dòng)將停運(yùn)引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)為工頻的旁路狀態(tài)后，重新啟動(dòng)這臺(tái)引風(fēng)機(jī)和其余跳閘設(shè)備運(yùn)行，機(jī)組出力恢復(fù)。欠負(fù)荷狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間視人工操作速度而定，一般不超過(guò)40 min。

如果事發(fā)時(shí)機(jī)組出力不高于額定值的70%，增加單臺(tái)運(yùn)行引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以維持機(jī)組出力不變，但調(diào)整過(guò)程會(huì)有一個(gè)出力波動(dòng)過(guò)程，波動(dòng)時(shí)間與引、送風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速反應(yīng)速率有關(guān)，一般不超過(guò)5 min。

4 結(jié)論

(1)對(duì)于風(fēng)機(jī)電機(jī)變頻器而言，自動(dòng)旁路方式的優(yōu)點(diǎn)是能夠保證機(jī)組出力不受變頻器故障的影響，缺點(diǎn)是自動(dòng)旁路切換過(guò)程容易引發(fā)爐膛壓力大幅波動(dòng)甚至停爐。手動(dòng)旁路方式的特點(diǎn)則正好相反，對(duì)機(jī)組出力會(huì)有短時(shí)限制，但對(duì)爐膛壓力的穩(wěn)定卻影響甚少。也就是說(shuō)，風(fēng)機(jī)變頻器采用手動(dòng)旁路方式的安全性優(yōu)于自動(dòng)旁路方式。

(2)對(duì)于水泵變頻器而言，自動(dòng)旁路方式完全沒(méi)有意義，手動(dòng)旁路方式也只有當(dāng)變頻器長(zhǎng)時(shí)間故障時(shí)才起作用。

目前，火電廠電機(jī)變頻調(diào)速改造已日趨盛行，希望本文能夠?qū)Υ祟?lèi)改造在具體方案的選擇上提供一些參考。

［1］李明，黃丕維，朱光明，等.火電廠泵與風(fēng)機(jī)變頻改造技術(shù)及應(yīng)用［J］.華電技術(shù)，2008，30(8):55－57.