引風機高壓變頻器改造研究

劉斌

摘要： 為減少故障和檢修時間，延長鍋爐引風機電機使用壽命，河北靈達環(huán)保電廠對鍋爐引風機高壓變頻進行改造。介紹了高壓變頻改造的必要性和實施方案，闡述了高壓變頻改造后的效果，對類似情況下的高壓變頻器具有指導意義。

Abstract： In order to reduce malfunctions and maintenance time and prolong the service life of boiler induced draft fan motor， Hebei Lingda Environment-friendly Power Plant reforms the high-voltage frequency converter of boiler induced draft fan. This paper introduces the necessity and implementation programmes of high-voltage frequency conversion， and describes the effect of high-voltage frequency conversion reform， which is of guiding significance for high-voltage frequency converters in similar situations.

關(guān)鍵詞： 高壓變頻器；引風機；改造方案

Key words： high-voltage frequency converter；induced draft fan；improvement plan

中圖分類號：TN77 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）29-0053-02

1 設備概況

目前我公司引風機電機規(guī)格為250KW 10000V YKK-450-2型.變頻器采用DFCVERT-MV高壓大功率變頻器，自投運以來出現(xiàn)運行不穩(wěn)定，故障率較高的狀況，故障類型主要分為控制系統(tǒng)故障和硬件系統(tǒng)故障兩類，控制系統(tǒng)方面主要有“單元系統(tǒng)通訊故障”，硬件方面主要有“單元缺相故障，旁通運行”、“單元直流過壓”、“單元直流欠壓”“單元系統(tǒng)通訊故障”由于是單機運行風險比較大，因此對變頻器運行的可靠性要求非常高，在此基礎上進行改造。

2 主控系統(tǒng)改造

2.1 改造目的

現(xiàn)有功率單元控制板故障率較高，經(jīng)常出現(xiàn)單元直流過壓問題就是控制板設置的保護定值漂移所致，究其原因是因為板件設置的電位器工作不穩(wěn)定，且沒有功率單元測溫功能，當冷卻風扇停運后跳高壓開關(guān)，穩(wěn)定性較差。

2.2 改造方案

2.2.1 更換硬件：主控板、光纖。

2.2.2 升級軟件：PLC軟件、觸摸屏、功率單元控制程序、296升級到7058配套軟件，功率單元控制板和觸摸屏修改軟件程序。

2.2.3 實施方案

①現(xiàn)有主控系統(tǒng)設備，包括主板及端子板、光通子板及母板、光纖拆除。

②升級現(xiàn)有功率單元控制板程序為122控制板。

③將原連接功率單元和光通子板的光纖，由一對一改接同級三單元串聯(lián)后連接主控板方式。

④根據(jù)硬件的變更，連接相應的二次連接線。

⑤對PLC軟件、觸摸屏、功率單元控制程序進行升級，并將主板程序由296升級到7058配套軟件。

2.3 改造前后效果對比

2.3.1 技術(shù)參數(shù)對比，如表1。

2.3.2 邏輯功能對比，如表2。

3 瞬時停電再啟動改造

3.1 改造目的

瞬停功能是指在主電源發(fā)生短時失電后，變頻器能夠不停機，當電源恢復時重新投入工作的功能，瞬停功能能夠滿足系統(tǒng)3～10秒的失電。

3.2 改造方案

①增加硬件：輸出PT、輸入變壓器、瞬停板、PLC擴展模塊；

②更新軟件：瞬停板配套軟件；

③實施方案：

1）當系統(tǒng)主電源消失后，瞬停檢測板通過輸入PT在10ms內(nèi)檢測到高壓失電，使變頻器進入瞬停狀態(tài)。2）當系統(tǒng)主電源重新來到時，瞬停板檢測到高壓信號后，使主控進入來電狀態(tài)，主控開始通過瞬停板檢測電機殘壓信號，并用適當?shù)碾妷汉皖l率重新帶動電機恢復到停電之前的狀態(tài)。3）系統(tǒng)示意圖：

3.3 改造前后效果對比

先前由于系統(tǒng)故障或廠用電系統(tǒng)方式切換時間超過100ms時，高壓變頻器跳高壓開關(guān)，引起鍋爐MFT停爐。改造后，可以實現(xiàn)高壓斷電不超過10s的情況下，高壓變頻器持續(xù)工作，自動跟蹤系統(tǒng)電壓和頻率衰減情況，瞬停板檢測電機殘壓信號，并用適當?shù)碾妷汉皖l率重新帶動電機恢復到停電之前的狀態(tài)。

4 軟充電、低壓調(diào)試改造

4.1 改造目的

軟充電技術(shù)是將原有的功率單元高壓分布充電改為集中低壓充電，大大改善高壓上電過程中對功率單元內(nèi)部元器件的沖擊，降低了功率單元的故障率。

并可以實現(xiàn)低壓調(diào)試：在變頻器故障切至工頻工況下，可以將變頻器切至低壓調(diào)試模式，對變頻器進行故障處理，并上電進行調(diào)試，確定故障排除后，再將電機切至變頻運行，大大降低了故障處理時間。

4.2 改造方案

①增加硬件：兩組充電電阻（1歐、10歐各一組）、一個開關(guān)、兩個接觸器、配套電纜；

②實施方案：將所增加的硬件統(tǒng)一安裝在柜頂，改造示意圖如圖2。

4.3 改造前后效果對比

現(xiàn)有變頻器主電源上電是直接加在移相變壓器和變頻器功率單元上的，對功率單元內(nèi)部整流元件、IGBT和逆變元件均有很大的沖擊，導致降低元器件的使用壽命，增大故障率。改造后采用軟充電方式，可大大減緩對單元內(nèi)部各元件的沖擊，提高各元件的使用壽命和降低故障率。

低壓調(diào)試模式一改原來變頻器需要停運后才能故障檢測的模式，在變頻工頻運行狀態(tài)下，采用軟充電電壓對變頻器模擬上電，對設備進行檢查并通電試驗，提高設備的故障檢測效率。

5 工變自動切換改造

5.1 改造目的

工變切換是指在變頻器發(fā)生故障后，自動切換到工頻運行，在變頻器具備運行條件后，自動從工頻切換為變頻的功能，可以大大減少故障切換時間。

5.2 改造方案

①增加硬件：兩個旁通柜（內(nèi)部配置：一臺高壓真空斷路器、兩臺高壓接觸器、一臺過電壓吸收器、PT、配套電纜）。

②實施方案：變切工：正常運行時，QF1和KM1合，QF2斷開，當出現(xiàn)重故障或者人工給切換指令時，變頻器斷開QF1和KM1，經(jīng)過電機去磁時間后合上QF2，電機進入工頻運行狀態(tài)。工切變：人工給出切換指令，變頻器先合上QF1，變頻器進入預充電狀態(tài)，變頻器就緒以后自動運行并斷開QF2，當確認QF2斷開后合KM1，變頻器檢測電機的狀態(tài)，并以檢測到的轉(zhuǎn)速開始將電機帶回50Hz。改造后的系統(tǒng)圖如圖3。

不必停機檢修，從而滿足重要過程控制場合的實際需求。

6 結(jié)束語

經(jīng)過變頻改造以后，節(jié)能效果非常明顯，而且啟動頻率低，轉(zhuǎn)速低，電流小且平穩(wěn)。實現(xiàn)了軟啟動，避免了以前用工頻啟動時的大電流大轉(zhuǎn)矩對電機、電纜、開關(guān)及機械設備的沖擊。不僅延長了電機等設備的壽命，也減輕了軸承的磨損，提高了安全供電的可靠性。

參考文獻：

[1]劉志強，劉春曉，劉世雄.高壓變頻器在電廠鍋爐風機上的應用[J].神華科技，2010（03）.

[2]陳建行，劉茂山.高壓變頻器在壽光金太陽熱電廠輔機節(jié)能改造中的應用[J].變頻器世界，2010（12）.

[3]唐立滇.高壓變頻器在火力發(fā)電廠300MW機組引風機上的應用[J].變頻器世界，2008（05）.

[4]張彥利，房國強.中電壓大功率變頻器在火電廠的節(jié)能應用[J].電力電子，2003（01）.

[5]李呈斌，欒鳳傳.高壓大功率變頻器在火力發(fā)電廠的應用[J].電工技術(shù)，2007（11）.endprint

摘要： 為減少故障和檢修時間，延長鍋爐引風機電機使用壽命，河北靈達環(huán)保電廠對鍋爐引風機高壓變頻進行改造。介紹了高壓變頻改造的必要性和實施方案，闡述了高壓變頻改造后的效果，對類似情況下的高壓變頻器具有指導意義。

Abstract： In order to reduce malfunctions and maintenance time and prolong the service life of boiler induced draft fan motor， Hebei Lingda Environment-friendly Power Plant reforms the high-voltage frequency converter of boiler induced draft fan. This paper introduces the necessity and implementation programmes of high-voltage frequency conversion， and describes the effect of high-voltage frequency conversion reform， which is of guiding significance for high-voltage frequency converters in similar situations.

關(guān)鍵詞： 高壓變頻器；引風機；改造方案

Key words： high-voltage frequency converter；induced draft fan；improvement plan

中圖分類號：TN77 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）29-0053-02

1 設備概況

目前我公司引風機電機規(guī)格為250KW 10000V YKK-450-2型.變頻器采用DFCVERT-MV高壓大功率變頻器，自投運以來出現(xiàn)運行不穩(wěn)定，故障率較高的狀況，故障類型主要分為控制系統(tǒng)故障和硬件系統(tǒng)故障兩類，控制系統(tǒng)方面主要有“單元系統(tǒng)通訊故障”，硬件方面主要有“單元缺相故障，旁通運行”、“單元直流過壓”、“單元直流欠壓”“單元系統(tǒng)通訊故障”由于是單機運行風險比較大，因此對變頻器運行的可靠性要求非常高，在此基礎上進行改造。

2 主控系統(tǒng)改造

2.1 改造目的

現(xiàn)有功率單元控制板故障率較高，經(jīng)常出現(xiàn)單元直流過壓問題就是控制板設置的保護定值漂移所致，究其原因是因為板件設置的電位器工作不穩(wěn)定，且沒有功率單元測溫功能，當冷卻風扇停運后跳高壓開關(guān)，穩(wěn)定性較差。

2.2 改造方案

2.2.1 更換硬件：主控板、光纖。

2.2.2 升級軟件：PLC軟件、觸摸屏、功率單元控制程序、296升級到7058配套軟件，功率單元控制板和觸摸屏修改軟件程序。

2.2.3 實施方案

①現(xiàn)有主控系統(tǒng)設備，包括主板及端子板、光通子板及母板、光纖拆除。

②升級現(xiàn)有功率單元控制板程序為122控制板。

③將原連接功率單元和光通子板的光纖，由一對一改接同級三單元串聯(lián)后連接主控板方式。

④根據(jù)硬件的變更，連接相應的二次連接線。

⑤對PLC軟件、觸摸屏、功率單元控制程序進行升級，并將主板程序由296升級到7058配套軟件。

2.3 改造前后效果對比

2.3.1 技術(shù)參數(shù)對比，如表1。

2.3.2 邏輯功能對比，如表2。

3 瞬時停電再啟動改造

3.1 改造目的

瞬停功能是指在主電源發(fā)生短時失電后，變頻器能夠不停機，當電源恢復時重新投入工作的功能，瞬停功能能夠滿足系統(tǒng)3～10秒的失電。

3.2 改造方案

①增加硬件：輸出PT、輸入變壓器、瞬停板、PLC擴展模塊；

②更新軟件：瞬停板配套軟件；

③實施方案：

1）當系統(tǒng)主電源消失后，瞬停檢測板通過輸入PT在10ms內(nèi)檢測到高壓失電，使變頻器進入瞬停狀態(tài)。2）當系統(tǒng)主電源重新來到時，瞬停板檢測到高壓信號后，使主控進入來電狀態(tài)，主控開始通過瞬停板檢測電機殘壓信號，并用適當?shù)碾妷汉皖l率重新帶動電機恢復到停電之前的狀態(tài)。3）系統(tǒng)示意圖：

3.3 改造前后效果對比

先前由于系統(tǒng)故障或廠用電系統(tǒng)方式切換時間超過100ms時，高壓變頻器跳高壓開關(guān)，引起鍋爐MFT停爐。改造后，可以實現(xiàn)高壓斷電不超過10s的情況下，高壓變頻器持續(xù)工作，自動跟蹤系統(tǒng)電壓和頻率衰減情況，瞬停板檢測電機殘壓信號，并用適當?shù)碾妷汉皖l率重新帶動電機恢復到停電之前的狀態(tài)。

4 軟充電、低壓調(diào)試改造

4.1 改造目的

軟充電技術(shù)是將原有的功率單元高壓分布充電改為集中低壓充電，大大改善高壓上電過程中對功率單元內(nèi)部元器件的沖擊，降低了功率單元的故障率。

并可以實現(xiàn)低壓調(diào)試：在變頻器故障切至工頻工況下，可以將變頻器切至低壓調(diào)試模式，對變頻器進行故障處理，并上電進行調(diào)試，確定故障排除后，再將電機切至變頻運行，大大降低了故障處理時間。

4.2 改造方案

①增加硬件：兩組充電電阻（1歐、10歐各一組）、一個開關(guān)、兩個接觸器、配套電纜；

②實施方案：將所增加的硬件統(tǒng)一安裝在柜頂，改造示意圖如圖2。

4.3 改造前后效果對比

現(xiàn)有變頻器主電源上電是直接加在移相變壓器和變頻器功率單元上的，對功率單元內(nèi)部整流元件、IGBT和逆變元件均有很大的沖擊，導致降低元器件的使用壽命，增大故障率。改造后采用軟充電方式，可大大減緩對單元內(nèi)部各元件的沖擊，提高各元件的使用壽命和降低故障率。

低壓調(diào)試模式一改原來變頻器需要停運后才能故障檢測的模式，在變頻工頻運行狀態(tài)下，采用軟充電電壓對變頻器模擬上電，對設備進行檢查并通電試驗，提高設備的故障檢測效率。

5 工變自動切換改造

5.1 改造目的

工變切換是指在變頻器發(fā)生故障后，自動切換到工頻運行，在變頻器具備運行條件后，自動從工頻切換為變頻的功能，可以大大減少故障切換時間。

5.2 改造方案

①增加硬件：兩個旁通柜（內(nèi)部配置：一臺高壓真空斷路器、兩臺高壓接觸器、一臺過電壓吸收器、PT、配套電纜）。

②實施方案：變切工：正常運行時，QF1和KM1合，QF2斷開，當出現(xiàn)重故障或者人工給切換指令時，變頻器斷開QF1和KM1，經(jīng)過電機去磁時間后合上QF2，電機進入工頻運行狀態(tài)。工切變：人工給出切換指令，變頻器先合上QF1，變頻器進入預充電狀態(tài)，變頻器就緒以后自動運行并斷開QF2，當確認QF2斷開后合KM1，變頻器檢測電機的狀態(tài)，并以檢測到的轉(zhuǎn)速開始將電機帶回50Hz。改造后的系統(tǒng)圖如圖3。

不必停機檢修，從而滿足重要過程控制場合的實際需求。

6 結(jié)束語

經(jīng)過變頻改造以后，節(jié)能效果非常明顯，而且啟動頻率低，轉(zhuǎn)速低，電流小且平穩(wěn)。實現(xiàn)了軟啟動，避免了以前用工頻啟動時的大電流大轉(zhuǎn)矩對電機、電纜、開關(guān)及機械設備的沖擊。不僅延長了電機等設備的壽命，也減輕了軸承的磨損，提高了安全供電的可靠性。

參考文獻：

[1]劉志強，劉春曉，劉世雄.高壓變頻器在電廠鍋爐風機上的應用[J].神華科技，2010（03）.

[2]陳建行，劉茂山.高壓變頻器在壽光金太陽熱電廠輔機節(jié)能改造中的應用[J].變頻器世界，2010（12）.

[3]唐立滇.高壓變頻器在火力發(fā)電廠300MW機組引風機上的應用[J].變頻器世界，2008（05）.

[4]張彥利，房國強.中電壓大功率變頻器在火電廠的節(jié)能應用[J].電力電子，2003（01）.

[5]李呈斌，欒鳳傳.高壓大功率變頻器在火力發(fā)電廠的應用[J].電工技術(shù)，2007（11）.endprint

摘要： 為減少故障和檢修時間，延長鍋爐引風機電機使用壽命，河北靈達環(huán)保電廠對鍋爐引風機高壓變頻進行改造。介紹了高壓變頻改造的必要性和實施方案，闡述了高壓變頻改造后的效果，對類似情況下的高壓變頻器具有指導意義。

Abstract： In order to reduce malfunctions and maintenance time and prolong the service life of boiler induced draft fan motor， Hebei Lingda Environment-friendly Power Plant reforms the high-voltage frequency converter of boiler induced draft fan. This paper introduces the necessity and implementation programmes of high-voltage frequency conversion， and describes the effect of high-voltage frequency conversion reform， which is of guiding significance for high-voltage frequency converters in similar situations.

關(guān)鍵詞： 高壓變頻器；引風機；改造方案

Key words： high-voltage frequency converter；induced draft fan；improvement plan

中圖分類號：TN77 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）29-0053-02

1 設備概況

目前我公司引風機電機規(guī)格為250KW 10000V YKK-450-2型.變頻器采用DFCVERT-MV高壓大功率變頻器，自投運以來出現(xiàn)運行不穩(wěn)定，故障率較高的狀況，故障類型主要分為控制系統(tǒng)故障和硬件系統(tǒng)故障兩類，控制系統(tǒng)方面主要有“單元系統(tǒng)通訊故障”，硬件方面主要有“單元缺相故障，旁通運行”、“單元直流過壓”、“單元直流欠壓”“單元系統(tǒng)通訊故障”由于是單機運行風險比較大，因此對變頻器運行的可靠性要求非常高，在此基礎上進行改造。

2 主控系統(tǒng)改造

2.1 改造目的

現(xiàn)有功率單元控制板故障率較高，經(jīng)常出現(xiàn)單元直流過壓問題就是控制板設置的保護定值漂移所致，究其原因是因為板件設置的電位器工作不穩(wěn)定，且沒有功率單元測溫功能，當冷卻風扇停運后跳高壓開關(guān)，穩(wěn)定性較差。

2.2 改造方案

2.2.1 更換硬件：主控板、光纖。

2.2.2 升級軟件：PLC軟件、觸摸屏、功率單元控制程序、296升級到7058配套軟件，功率單元控制板和觸摸屏修改軟件程序。

2.2.3 實施方案

①現(xiàn)有主控系統(tǒng)設備，包括主板及端子板、光通子板及母板、光纖拆除。

②升級現(xiàn)有功率單元控制板程序為122控制板。

③將原連接功率單元和光通子板的光纖，由一對一改接同級三單元串聯(lián)后連接主控板方式。

④根據(jù)硬件的變更，連接相應的二次連接線。

⑤對PLC軟件、觸摸屏、功率單元控制程序進行升級，并將主板程序由296升級到7058配套軟件。

2.3 改造前后效果對比

2.3.1 技術(shù)參數(shù)對比，如表1。

2.3.2 邏輯功能對比，如表2。

3 瞬時停電再啟動改造

3.1 改造目的

瞬停功能是指在主電源發(fā)生短時失電后，變頻器能夠不停機，當電源恢復時重新投入工作的功能，瞬停功能能夠滿足系統(tǒng)3～10秒的失電。

3.2 改造方案

①增加硬件：輸出PT、輸入變壓器、瞬停板、PLC擴展模塊；

②更新軟件：瞬停板配套軟件；

③實施方案：

1）當系統(tǒng)主電源消失后，瞬停檢測板通過輸入PT在10ms內(nèi)檢測到高壓失電，使變頻器進入瞬停狀態(tài)。2）當系統(tǒng)主電源重新來到時，瞬停板檢測到高壓信號后，使主控進入來電狀態(tài)，主控開始通過瞬停板檢測電機殘壓信號，并用適當?shù)碾妷汉皖l率重新帶動電機恢復到停電之前的狀態(tài)。3）系統(tǒng)示意圖：

3.3 改造前后效果對比

先前由于系統(tǒng)故障或廠用電系統(tǒng)方式切換時間超過100ms時，高壓變頻器跳高壓開關(guān)，引起鍋爐MFT停爐。改造后，可以實現(xiàn)高壓斷電不超過10s的情況下，高壓變頻器持續(xù)工作，自動跟蹤系統(tǒng)電壓和頻率衰減情況，瞬停板檢測電機殘壓信號，并用適當?shù)碾妷汉皖l率重新帶動電機恢復到停電之前的狀態(tài)。

4 軟充電、低壓調(diào)試改造

4.1 改造目的

軟充電技術(shù)是將原有的功率單元高壓分布充電改為集中低壓充電，大大改善高壓上電過程中對功率單元內(nèi)部元器件的沖擊，降低了功率單元的故障率。

并可以實現(xiàn)低壓調(diào)試：在變頻器故障切至工頻工況下，可以將變頻器切至低壓調(diào)試模式，對變頻器進行故障處理，并上電進行調(diào)試，確定故障排除后，再將電機切至變頻運行，大大降低了故障處理時間。

4.2 改造方案

①增加硬件：兩組充電電阻（1歐、10歐各一組）、一個開關(guān)、兩個接觸器、配套電纜；

②實施方案：將所增加的硬件統(tǒng)一安裝在柜頂，改造示意圖如圖2。

4.3 改造前后效果對比

現(xiàn)有變頻器主電源上電是直接加在移相變壓器和變頻器功率單元上的，對功率單元內(nèi)部整流元件、IGBT和逆變元件均有很大的沖擊，導致降低元器件的使用壽命，增大故障率。改造后采用軟充電方式，可大大減緩對單元內(nèi)部各元件的沖擊，提高各元件的使用壽命和降低故障率。

低壓調(diào)試模式一改原來變頻器需要停運后才能故障檢測的模式，在變頻工頻運行狀態(tài)下，采用軟充電電壓對變頻器模擬上電，對設備進行檢查并通電試驗，提高設備的故障檢測效率。

5 工變自動切換改造

5.1 改造目的

工變切換是指在變頻器發(fā)生故障后，自動切換到工頻運行，在變頻器具備運行條件后，自動從工頻切換為變頻的功能，可以大大減少故障切換時間。

5.2 改造方案

①增加硬件：兩個旁通柜（內(nèi)部配置：一臺高壓真空斷路器、兩臺高壓接觸器、一臺過電壓吸收器、PT、配套電纜）。

②實施方案：變切工：正常運行時，QF1和KM1合，QF2斷開，當出現(xiàn)重故障或者人工給切換指令時，變頻器斷開QF1和KM1，經(jīng)過電機去磁時間后合上QF2，電機進入工頻運行狀態(tài)。工切變：人工給出切換指令，變頻器先合上QF1，變頻器進入預充電狀態(tài)，變頻器就緒以后自動運行并斷開QF2，當確認QF2斷開后合KM1，變頻器檢測電機的狀態(tài)，并以檢測到的轉(zhuǎn)速開始將電機帶回50Hz。改造后的系統(tǒng)圖如圖3。

不必停機檢修，從而滿足重要過程控制場合的實際需求。

6 結(jié)束語

經(jīng)過變頻改造以后，節(jié)能效果非常明顯，而且啟動頻率低，轉(zhuǎn)速低，電流小且平穩(wěn)。實現(xiàn)了軟啟動，避免了以前用工頻啟動時的大電流大轉(zhuǎn)矩對電機、電纜、開關(guān)及機械設備的沖擊。不僅延長了電機等設備的壽命，也減輕了軸承的磨損，提高了安全供電的可靠性。

參考文獻：

[1]劉志強，劉春曉，劉世雄.高壓變頻器在電廠鍋爐風機上的應用[J].神華科技，2010（03）.

[2]陳建行，劉茂山.高壓變頻器在壽光金太陽熱電廠輔機節(jié)能改造中的應用[J].變頻器世界，2010（12）.

[3]唐立滇.高壓變頻器在火力發(fā)電廠300MW機組引風機上的應用[J].變頻器世界，2008（05）.

[4]張彥利，房國強.中電壓大功率變頻器在火電廠的節(jié)能應用[J].電力電子，2003（01）.

[5]李呈斌，欒鳳傳.高壓大功率變頻器在火力發(fā)電廠的應用[J].電工技術(shù)，2007（11）.endprint