吳偉

摘 要：簡要介紹了某電廠330 MW機組大功率高壓輔機變頻器的改造情況。由相關(guān)情況可知，大功率離心一次風機采用的是改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)出力的方式。將恒速運行進口擋板調(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，修改保護邏輯和操作方式，實現(xiàn)“變切工”功能，保證變頻器在發(fā)生故障時能平穩(wěn)切換回工頻運行，從而提高設(shè)備運行的可靠性。

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

中圖分類號：TM621.6 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.01.161

在燃煤發(fā)電廠運行的過程中，風機、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、維修費用占到生產(chǎn)總成本的7%～25%，是一筆不小的生產(chǎn)費用開支。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)競爭力的重要手段之一。發(fā)電企業(yè)輔機配置容量余度大是一個普遍現(xiàn)象，電機調(diào)速不僅可以節(jié)能降耗，還可以避免峰谷之間的電機頻繁啟停，降低電機故障率，延長電機的使用年限，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 機組和設(shè)備簡介

某電廠2×330 MW燃煤機組采用的是東方鍋爐（集團）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HP843型中速磨煤；一次風機為單吸雙支承離心風機，型號為2008B/1035，由上海鼓風機廠有限公司生產(chǎn)；電動機是由上海電機廠生產(chǎn)的，其型號為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。

原風機設(shè)計是由6 kV電動機直接帶動風機恒速運行，采用入口導葉調(diào)節(jié)風量。如果采用該方法調(diào)節(jié)風量，當機組滿負荷運行時，其開度約為90%，機組帶80%負荷，風機入口擋板開度約50%，能量損失大、風機效率低、廠用電率高；當機組低負荷運行時，風機仍然以額定轉(zhuǎn)速運行，對入口導葉沖蝕、沖擊大。因此，電動機容量均需按照最大風量選擇，而機組所需一次風量是隨著負荷、煤種和原煤濕度的變化而變化的。這樣風壓力不穩(wěn)定，壓損大。經(jīng)過一段時間后，因為導葉經(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、維護量大、維護費用高。因此，為了達到節(jié)能的目的，降低廠用電率，特對一次風機做變頻改造。

2 改造方案

利用高壓變頻控制技術(shù)對一次風機電動機進行調(diào)速控制不僅可以減少風壓損失，解決導葉調(diào)節(jié)線性度差、純滯延大等難以控制的缺點，還可以提高系統(tǒng)運行的可靠性，避免擋板受到?jīng)_蝕、沖擊等，減少對系統(tǒng)密封性能造成的破壞，延長設(shè)備的使用壽命，減少維護量，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性、運行效率和設(shè)備利用率。更重要的是，如果機組帶部分負荷運行，就能降低風機的電耗，降低廠用電率，達到節(jié)能的目的。

依據(jù)改造設(shè)計原則，系統(tǒng)改造采用“一帶一”的方案，即1臺變頻器帶1臺一次風機電動機。該變頻控制系統(tǒng)可以與DCS連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，運行人員可以通過DCS中的畫面實時監(jiān)測和控制一次風機電動機的工作電流、轉(zhuǎn)速、輸出功率和運行、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）。當一次風機變頻運行時，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機的啟停和轉(zhuǎn)速，進而調(diào)節(jié)風量；當變頻線路出現(xiàn)故障、一次風機工頻運行時，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)完成對一次風機的啟停和控制。

3 啟動變頻裝置的步驟

啟動變頻裝置的步驟是：①變頻器上電。在運行人員確認一次風機變頻室QF3、QF5、QF4 處于熱備用的情況下，確認6 kV廠用開關(guān)室的QF1處于熱備用狀態(tài)。這時，集控室的運行人員先合QF3、QF5，待相關(guān)動作完成后再合QF1。至此，一次風機變頻器上電完成，確認變頻器無故障顯示（QF4 的狀態(tài)由運行方選擇）。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“啟動允許”的信號。③DCS將轉(zhuǎn)速給定模擬量設(shè)置為40%（對應(yīng)變頻裝置20 Hz）。④DCS確認變頻裝置已經(jīng)發(fā)出“啟動允許”的信號后，給變頻裝置發(fā)“遠程啟動”信號。這時，變頻裝置啟動，“變頻運行指示”信號改變，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)速反饋達到40%（對應(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/備用

變頻裝置正常停機/備用的步驟是：①正常停機時，DCS先將轉(zhuǎn)速給定模擬量降至40%（即20 Hz）；②確認吸風機擋板至全關(guān)位置后，DCS發(fā)出“遠程停止”信號，變頻裝置停機；③DCS確認轉(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如果一次風機發(fā)生變頻跳閘故障，變頻器會發(fā)出重故障信號，并分QF3、QF5，待DCS 接收到重故障信號后啟動變切工模式；②變切工成功后，QF4合閘進入旁路運行；③如果變切工不成功，則機組進入RB模式；④記錄故障信息，檢查并排除吸風機變頻跳閘故障。

6 結(jié)束語

統(tǒng)計結(jié)果顯示，330 MW機組大功率高壓輔機變頻器改造后，節(jié)能效果非常明顯。在低負荷運行時，節(jié)能效果更加突出。由小指標統(tǒng)計結(jié)果可知，變頻改造后，機組廠用電率下降0.25%，以每月發(fā)電量單機組2×108 kW·h計算，每月每臺機組將節(jié)約廠用電5×105 kW·h。按上網(wǎng)電價0.45元/kW·h計算，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

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[2]張振陽，劉軍祥，李遵基.高壓變頻技術(shù)在火電廠吸風機中的應(yīng)用與研究[J].熱能動力工程，2002（3）.

〔編輯：白潔〕