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(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006)

目前，火電機(jī)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(qiáng)對300 MW機(jī)組一次風(fēng)機(jī)變頻改造后的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行研究[1]，節(jié)電率高達(dá)54.56%，廠用電率下降0.57%，每年可實(shí)現(xiàn)利潤407.752萬元，節(jié)約標(biāo)煤3109.54 t，預(yù)計(jì)CDM收益61.19萬元，具有可觀的效益；米子德等對一次風(fēng)機(jī)變頻可靠性進(jìn)行分析，變頻改造后噪音小，經(jīng)濟(jì)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(fēng)機(jī)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(yùn)行埋下隱患。很多電廠由于變頻器故障，導(dǎo)致一次風(fēng)機(jī)跳閘，被迫停爐，而變頻器故障時，變頻切換工頻運(yùn)行，能有效增加一次風(fēng)機(jī)系統(tǒng)運(yùn)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(zé)任公司設(shè)計(jì)、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(fēng)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(fēng)機(jī)。鍋爐主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 鍋爐主要技術(shù)參數(shù)

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

表2 一次風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)變頻器原理見圖1。

圖1 一次風(fēng)機(jī)變頻器原理

一次風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行時，隔離開關(guān)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(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行時，為了減少節(jié)流損失，入口調(diào)節(jié)門全開，一次風(fēng)機(jī)出力由變頻調(diào)節(jié)；工頻運(yùn)行時，電動機(jī)全速運(yùn)行，一次風(fēng)機(jī)出力由入口調(diào)節(jié)門調(diào)節(jié)。當(dāng)一次風(fēng)機(jī)變頻切換工頻運(yùn)行時，入口調(diào)節(jié)門全開，電動機(jī)轉(zhuǎn)速迅速提高至全速，一次風(fēng)機(jī)出力增加，一次風(fēng)母管壓力增大，瞬間進(jìn)入爐膛的煤粉量增多，對鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行造成影響。為了減小擾動，控制一次風(fēng)母管壓力穩(wěn)定，根源要控制一次風(fēng)機(jī)變頻切換工頻后的一次風(fēng)機(jī)出力不變。為了保證一次風(fēng)機(jī)出力不變，進(jìn)行鍋爐冷態(tài)預(yù)備性試驗(yàn)，在一次風(fēng)機(jī)出力相同時，得出變頻模式風(fēng)機(jī)頻率與工頻模式入口調(diào)節(jié)門開度的關(guān)系，如表3所示。

表3 風(fēng)機(jī)頻率與入口調(diào)節(jié)門開度的關(guān)系

c.熱控系統(tǒng)操作過程

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

一次風(fēng)機(jī)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(guān)閉到表3對應(yīng)的與變頻出力相同的位置，使一次風(fēng)機(jī)出力與切換前相同。當(dāng)入口調(diào)節(jié)門關(guān)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(jī)跟隨模式，更有助于維持主蒸汽壓力、溫度穩(wěn)定。

3 實(shí)際效果

當(dāng)鍋爐50%負(fù)荷時，人為發(fā)出變頻器故障信號，變頻切換工頻運(yùn)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(guān)動作正確，未觸發(fā)RB動作，鍋爐一次風(fēng)母管壓力小幅波動后平穩(wěn)，爐膛火焰明亮，爐膛負(fù)壓可控，各制粉系統(tǒng)參數(shù)正常，變頻切換工頻試驗(yàn)成功[9]。

4 結(jié)束語

一次風(fēng)機(jī)變頻切換工頻，最重要的是使一次風(fēng)機(jī)切換前后的出力在最短的時間達(dá)到一致。要求電氣開關(guān)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(fēng)系統(tǒng)母管壓力穩(wěn)定，保證燃燒穩(wěn)定及鍋爐安全運(yùn)行。實(shí)踐證明，一次風(fēng)機(jī)變頻器故障時，變頻切換工頻運(yùn)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(qiáng)。