高壓變頻器在CFB鍋爐風機系統(tǒng)中的應用

南澤瑞

（廣東省連州粵連電廠有限公司連州發(fā)電廠，廣東 連州 513400）

高壓變頻器在CFB鍋爐風機系統(tǒng)中的應用

南澤瑞

（廣東省連州粵連電廠有限公司連州發(fā)電廠，廣東 連州 513400）

以連州電廠一次風機變頻改造項目為例，介紹了高壓變頻器在CFB鍋爐風機系統(tǒng)中的運行情況，依據(jù)改造前后的具體數(shù)據(jù)從保護方面對風機的啟動、運行進行了分析。實際應用表明，高壓變頻器功能完善、運行可靠、操作方便、節(jié)能明顯，能夠滿足電機頻率的要求。所提出的裝置對電廠電機應用具有使用推廣價值。

高壓；變頻器；風機；節(jié)能；繼電保護；廠用電

連州發(fā)電廠為了提高 CFB機組一次風機系統(tǒng)啟動、運行的穩(wěn)定性，降低廠用電率，進一步達到節(jié)能降耗，采用了廣州智光電機有限公司研發(fā)生產的 ZINVERT-A6H1500/06Y高壓變頻器，安裝于該廠二期#4爐一次風機電機上，在經過不斷的調試和改進下，于2007年7月初投入72h試運行，從試運行情況來看，其啟動情況和運行的穩(wěn)定性是可靠的，在降低廠用電上取得了一定的效果，降低廠用電為原工頻運行廠用電的60%左右，同時可以根據(jù)機組負荷不同進行調頻改變電機轉速，從而可以使電機的效率達到最高。

（一）一次風機系統(tǒng)運行安排

#4爐一次風系統(tǒng)共有功率為1250KW的高壓離心風機兩臺，正常運行時兩臺一次風機都為開啟狀態(tài)。一次風機的供風分為四路。

（二）一次風機高壓變頻器安裝環(huán)境

一次風機高壓變頻器及就地控制屏安裝于二期除氧煤倉間9米層擴建端房間，ZINVERT智能高壓變頻調速系統(tǒng)的主體結構采用“一”字排列安裝形式，主要組件為：旁路柜、變壓器柜、功率柜、控制柜。變頻器室起初冷卻采用單獨使用空調冷卻的方式。由于變頻器變壓柜產生大量的熱量，只有兩臺運行時室內溫度就達到34℃，經技術改進，將產生的熱風由裝在變頻器頂部風道抽氣口抽到旁邊空冷器，而冷卻以后的風再供給功率柜和變壓器柜，而冷風的另外來源由中央空調和2臺5匹的空調供給，設計容量為20.8匹。改裝后室內溫度維持在24℃左右，變壓器的線圈溫度也有了明顯的降低，設備的環(huán)境得到了提高。

表1 #4爐一次風機設備型式

（三）一次風機保護特點

1.變頻裝置具備完善的系統(tǒng)保護功能和自診斷功能，除變頻器系統(tǒng)本身的保護功能外，還具備完善的電機保護功能，有關電機保護功能集成于變頻器控制器中。通過檢測變頻器輸出電壓、電流，控制器根據(jù)檢測信號及軟件設定的定值對電機進行過熱、定時限過負荷、接地、過壓、過流、缺相等相關保護。

2.對于一次風機 6KV系統(tǒng)除保留了原工頻保護外，另外增設了過壓、超速和高壓變頻器故障跳 6KV開關、保護聯(lián)跳高壓變頻器回路、強制急停一次風機開關回路。對于高壓變頻器內部設置了風扇故障告警、風道壓差告警、變壓器高溫報警跳閘、功率柜直流過壓告警、單元體高溫告警以及單元旁路告警等。

（四）一次風機高壓變頻器運行及操作特點

一次風機高壓變頻器在運行方式上實現(xiàn)了工頻旁路和單元自動旁路功能，做到了工頻旁路、變頻自動投切，從而使其運行方式靈活，提高系統(tǒng)的運行可靠性。

1.變頻器正常使用允許開機條件及操作：

合高壓進線開關、變壓器帶高壓電、單元直流充電正常、控制系統(tǒng)故障復歸、無其它停機性故障存在、無多級旁路信號、無外部故障（如變壓器溫控器跳閘）信號時允許變頻器啟動開機。在“待機”信號指示時表明以上條件滿足，可進行開機啟動操作：

若在控制屏就地控制方式下，可按下控制屏上的“啟動”按鈕。

若在遠方控制控制方式下，通過控制遠方輸入本控制系統(tǒng)的“啟動”開關量的接點來控制變頻調速系統(tǒng)的啟動。

2.變頻器正常使用允許停機條件及操作：

是否停機取決于用戶對生產工藝的要求。對變頻器來講不存在不允許停機的情況。

若在控制屏就地控制方式下，可按下控制屏上的“停機”按鈕。

若在遠方控制控制方式下，通過控制遠方輸入本控制系統(tǒng)的“停機”開關量的接點來控制變頻調速系統(tǒng)的停機。

圖1 一次接線原理圖

3.變頻轉工頻條件及操作：

變頻自動轉工頻的操作，一般是系統(tǒng)故障后會自動跳進線斷路器，然后斷開接觸器J2、J1，合接觸器J3。與此同時變頻調速裝置會向DCS發(fā)出關風門信號，通知DCS關風門。當用戶風門關至工頻運行所需開度時，DCS發(fā)出風門位置信號，變頻調速裝置接受到此信號，即合進線斷路器，DCS的控制切換到工頻控制自動調節(jié)方式下，系統(tǒng)即轉入工頻運行。

4.工頻轉變頻條件及操作：

工頻轉變頻時，需要在變頻器一切警告或故障被排除后，在輔助電源上電自檢一切正常后進行。工頻轉變頻的操作，變頻調速裝置會自動斷開用戶進線斷路器，然后斷開接觸器J3,合接觸器 J1，然后合進線斷路器,合接觸器 J2,在系統(tǒng)滿足變頻器正常使用允許開車條件后啟動變頻運行。注意在工頻轉變頻時應注意風門開度需調節(jié)至全開狀態(tài)，DCS的控制切換到變頻控制自動調節(jié)方式下。

（五）高壓變頻器運行概況

1.一次風機高壓變頻器起動后，頻率從初始設定的 0Hz開始，通過進行加速使頻率升到35Hz左右，此時電機轉速約為1050r/min(N=f×60/P)，在根據(jù)電機的電流和風量、風壓，對變頻器在35～45Hz間進行最小0.01Hz的微調，設定好運行頻率。

2.由于實行變頻軟起動，啟動電流隨頻率升高而逐漸增加，啟動過程平穩(wěn)、無噪音，從而消除了啟動電流對電機絕緣的沖擊。啟動過程自動搜索電機轉速，開機前不必保證電機停轉，能夠實現(xiàn)對電網和電動機無過流沖擊的快速啟動。

3.高壓變頻器起停操作便捷，一次風原來通過擋板位置調節(jié)改變出力，起動時必須關閉擋板，對機組的運行安全不利。實行變頻調節(jié)后，可根據(jù)機組負荷在 DCS畫面上進行調節(jié)改變一次風機轉速從而達到改變風量、風壓，能夠適應機組負荷調節(jié)的需要。

（六）節(jié)能效果

高壓變頻器調節(jié)時，在保持所需風量和風壓的情況下，廠用電耗電減少。通過測量，5月份一次風機變頻器未安裝投產之前，在#4機組各種運行負荷下，A、B一次風機兩臺電機運行功率之和。一次風機變頻器安裝投入運行后#4機組開機后一段時間內，在各種負荷下，從變頻器柜顯示面板上得到的A、B兩臺變頻器輸入功率測量值之和。比較得出：在鍋爐運行負荷相同情況下，機組負荷運行范圍為90MW到135MW時，兩套變頻裝置平均節(jié)能的效果為586KW～793KW之間，平均節(jié)能率波動范圍為31.42%～48.37%。在本機組廠用電單耗中，一次風機改變頻后下降幅度在 0.43%～0.88%之間，平均下降了0.55%。一次風機變頻后，出力能夠滿足風量、風壓的要求，變頻裝置節(jié)能效果比較顯著。

表2 一次風機變頻前、后的功率對比表

（七）一次風機高壓變頻改造總結

根據(jù)我廠對#4爐一次風機的高壓變頻器的安裝及使用情況，總結變頻改造有以下優(yōu)點。

1.安裝簡單, 即將原高壓開關柜與電動機之間插入安裝變頻器，對原有接線改動不大。

2.操作使用方便，變頻器操作只有簡單的開機、停機和頻率調整。

3.能進行無級調速, 調速范圍廣, 且調速精度高,適用性強。電動機的轉速一般不會達到額定轉速。在機組的正常運行狀態(tài)時，一次風機電動機的運行頻率一般為30～40Hz，也就是說被拖動的機械轉速不會超過1200r/min。

4.保護功能完善，故障率低，一次風機啟動平穩(wěn), 啟動電流小，可靠性高。

5.電動機不需長期高速運行，工作電流大幅度下降，解決了電機溫升高的問題，由于運行轉速降低，使機械磨損減少，從而延長了設備的壽命，同樣也具有節(jié)能意義。

6.電動機運行振動及噪聲明顯下降，軸承溫度也有很大的下降。高壓變頻調速器，以適用性強、可靠性高、操作使用方便等性能，受到用戶的歡迎。它應用在調速、節(jié)電、軟啟動方面，對企業(yè)有很大的實用價值。一次風機電動機實現(xiàn)變頻控制，取得了較高的投資收益，該技術與產品的應用推廣可節(jié)能降耗，有利于實現(xiàn)低碳經濟。

[1] 張彥明.高壓變頻調速技術在電廠的應用及節(jié)能對比[J].廣東電力,2009,11.

[2] 王濤,李志濤.風機變頻改造[J].中國水泥,2008,10.

TN773

A

1008-1151(2011)02-0102-02

2010-12-19

南澤瑞（1981－），男，山西朔州人，廣東省連州粵連電廠有限公司連州發(fā)電廠電氣助理工程師，從事電氣檢修管理。