電廠節(jié)能改造中高壓大容量變頻器的應(yīng)用

魯亞雄++邱振宇

摘 要

本文以河北華電石家莊鹿華熱電有限公司2*330MW空冷供熱機組引風(fēng)機變頻節(jié)能配套改造的實例為研究對象，在對引風(fēng)機進(jìn)行節(jié)能改造的過程中嘗試引入高壓大容量變頻器，經(jīng)證實高壓大容量變頻器對引風(fēng)機節(jié)能改造效益的提升有積極作用，值得引起各方重視。

【關(guān)鍵詞】電廠 節(jié)能改造 變頻器

近年來，隨著國家對能源需求的不斷增加，大眾對于環(huán)境保護(hù)以及能源節(jié)約的重視程度也不斷提升，對節(jié)能型社會的構(gòu)建理念已經(jīng)深入人心。熱電廠作為能耗巨大的單位之一，如何在保障自身運行的前提下盡可能的降低能耗量已成為各方人員高度重視的課題之一。除采用大容量、高參數(shù)發(fā)電機組提高火電廠工作效率，降低能耗水平以外，變頻配套改造已成為熱電廠節(jié)能的重要手段之一。

1 變頻調(diào)速基本原理

變頻調(diào)速器自電網(wǎng)系統(tǒng)接收工頻50.0Hz交流電，經(jīng)過強制變換處理的方式將所輸入工頻交流電轉(zhuǎn)換為頻率、幅值可調(diào)節(jié)的交流電，并輸出至交流電動機，支持交流電動機變速運行功能的實現(xiàn)。在變頻器將工頻交流電轉(zhuǎn)換為可變頻交流電輸出的過程中，電動機額定電壓、額定電流、額定容量、以及起始轉(zhuǎn)速等關(guān)鍵參數(shù)均輸入變頻器內(nèi)，具有可控整流以及可控逆變的特點。在變頻調(diào)速系統(tǒng)正常啟動后，輸入系統(tǒng)內(nèi)的工頻電強制轉(zhuǎn)換為與所需要頻率一致的交流電輸出，在達(dá)到預(yù)定起始轉(zhuǎn)速后實現(xiàn)頻率的穩(wěn)定增長。在熱電廠節(jié)能改造中，通過對變頻調(diào)速器的應(yīng)用，能夠在各種工況下實現(xiàn)電動機與負(fù)荷的最佳匹配，從而具有良好的節(jié)能效果。

2 工程實例

河北華電石家莊鹿華熱電有限公司2*330MW空冷供熱機組于2013年10月針對2#爐A、B兩臺引風(fēng)機進(jìn)行變頻節(jié)能改造。引風(fēng)機型號為YA15248-2F，結(jié)構(gòu)型式為靜葉可調(diào)軸流式，由成都電力機械廠生產(chǎn)提供，額定功率為2600kW，額定電壓為6000V，額定電流為292A，工作狀態(tài)下引風(fēng)機額定轉(zhuǎn)速為980r/min，機組按照2臺/爐標(biāo)準(zhǔn)配備，風(fēng)量為1148661 m3/h。由于引風(fēng)機容量大，在負(fù)荷相對較小的季節(jié)對引風(fēng)機電機進(jìn)行變頻調(diào)速改造，不更改引風(fēng)機、泵本體、風(fēng)道管道部位。改造所使用變頻器為高壓大容量變頻器，變頻器型號為ASD6000H-G200，由國電南京自動化股份有限公司提供。

3 高壓大容量變頻器改造實踐

本工程中引風(fēng)機正常工頻啟動流程為（以2#爐A引風(fēng)機為例）：第一步，確認(rèn)A引風(fēng)機高壓開關(guān)、A引風(fēng)機變頻器電源開關(guān)QF1和變頻器輸出開關(guān)QF2在分閘位置；第二步，在A引風(fēng)機變頻操作畫面上合上A引風(fēng)機工頻旁路開關(guān)QF3；第三步，A引風(fēng)機滿足啟動條件后，合上A引風(fēng)機高壓開關(guān)。

高壓大容量變頻器改造過程中對引風(fēng)機原工頻控制回路不做變動，增加變頻控制裝置以及工頻/變頻切換回路。在引風(fēng)機需要采取變頻運行模式時，變頻器輸入隔離刀閘K2以及輸出隔離刀閘K3正常合上，旁路隔離刀閘K1斷開，此狀態(tài)下引風(fēng)機的啟動/停止以及轉(zhuǎn)速控制均通過所投入高壓大容量變頻器實現(xiàn)，同時可滿足風(fēng)量調(diào)節(jié)的要求。若變頻線路發(fā)生故障，在引風(fēng)機工頻運行狀態(tài)下，旁路隔離刀閘K1合上，變頻器輸入隔離刀閘K2以及輸出隔離刀閘K3均斷開，由原工頻系統(tǒng)實現(xiàn)對風(fēng)機啟動/停止以及轉(zhuǎn)速控制。在變頻調(diào)速運行過程中，隔離刀閘K1、K2、K3以及電源開關(guān)QF1實現(xiàn)機械聯(lián)鎖以及電氣聯(lián)鎖功能，避免引風(fēng)機在各種運行工況下出現(xiàn)誤操作的問題。

在投入高壓大容量變頻器后，引風(fēng)機（以2#爐A引風(fēng)機為例）的變頻啟動步驟為：

（1）確認(rèn)A引風(fēng)機高壓開關(guān)、A引風(fēng)機工頻旁路開關(guān)QF3在分閘位置；

（2）在A引風(fēng)機變頻操作畫面上合上A引風(fēng)機變頻電源開關(guān)QF1和A引風(fēng)機變頻輸出開關(guān)QF2；

（3）將A引風(fēng)機變頻器控制指令置40%，確認(rèn)A引風(fēng)機靜葉位置為0； 確認(rèn)A引風(fēng)機其他啟動允許條件滿足；確認(rèn)引風(fēng)機變頻上電允許發(fā)出；

（4）合上A引風(fēng)機高壓開關(guān)，變頻器上電；

（5）DCS畫面上點擊啟動A引風(fēng)機變頻器按鈕，觀察變頻器的轉(zhuǎn)速反饋信號逐步增加至起始轉(zhuǎn)速，觀察變頻發(fā)出“變頻運行”信號。此過程中觀察變頻輸出電流是否正常，觀察變頻是否有“報警”及“故障”信號發(fā)出；

（6）增加靜葉開度，至規(guī)定的最大值（暫定80%）。

引風(fēng)機（以2#爐A引風(fēng)機為例）的變頻停止步驟為：

（1）將待停引風(fēng)機變頻控制切除自動并逐漸降低指令至40%；

（2）把靜葉開度降到0；

（3）點擊停止變頻器按鈕，停止引風(fēng)機，觀察引風(fēng)機轉(zhuǎn)速反饋是否正常下降，直至降到0；

（4）風(fēng)機轉(zhuǎn)速降至0后，“變頻運行”信號消失，“運行就緒”發(fā)出。如此時需重新啟動風(fēng)機，按照變頻啟動風(fēng)機的步驟進(jìn)行操作；

（5）變頻器運行信號消失后，在畫面點擊斷開引風(fēng)機高壓開關(guān)，確認(rèn)引風(fēng)機高壓開關(guān)已經(jīng)處于斷開狀態(tài)。確認(rèn)停運引風(fēng)機的出入口擋板及靜葉已聯(lián)鎖關(guān)閉。當(dāng)變頻器反饋未下降到0，風(fēng)機未完全停止轉(zhuǎn)動時，變頻器運行信號未消失，若斷開變頻器高壓開關(guān)，將引發(fā)變頻器重故障報警，再次啟動需要對變頻器就地復(fù)歸，且損害變頻器元件壽命；

（6）斷開引風(fēng)機變頻器電源開關(guān)QF1和變頻器輸出開關(guān)QF2。

4 結(jié)束語

隨著高壓變頻技術(shù)的不斷發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)在電力行業(yè)重要輔助機械設(shè)備上的應(yīng)用不斷拓展。熱電廠引風(fēng)機通過投入高壓大容量變頻器節(jié)能改造的方式取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，是未來本行業(yè)節(jié)能改造技術(shù)發(fā)展的主要方向。

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