一次风机变频器

一次风机变频器（精选8篇）

一次风机变频器 篇1

1 概述

风机是火电厂运行的主要设备, 耗电量占厂用电的30%左右, 其运行调节方式通常是通过调节风门挡板开度来调节风量, 其驱动电动机的输出功率不随机组负荷变化进行调节, 大量电能消耗在节流损失中。近十多年来, 变频器已经广泛应用于交流电动机的速度控制, 在风机、水泵、压缩机等的机械上使用变频器, 可以节约大量的电能。神火电厂Ⅰ期工程#1锅炉一次风机经常处于较低的效率工况下运行, 风门挡板开度不到40%, 为此对一次风机进行变频改造, 实现一次风机转速随机组负荷变化而调整, 提高效率, 达到节约厂用电的目标。

2 设备概况

神火电厂Ⅰ期工程#1机组为1×135MW汽轮发电机组, 东锅440T/h超高压一次中间再热循环流化床锅炉, 型号:DG440/13.7-II2。锅炉一次风机是成都电力机械厂生产的双吸入离心式风机, 型号为G5-29-11No25D, 该风机的全压为24.4k Pa, 风机的轴功率是1185MW, 转速为1490rpm, 配有一台电压为6k V、功率为1400k W、转速为1479rpm的电机。在机组负荷变化时, 靠风机入口导叶的开关来调节风机的出力与机组负荷相匹配。机组正常运行时, 通过将每台锅炉2台一次风机的入口导叶手动调节, 来调节一次风母管压力值, 使一次风母管风量满足机组实时负荷, 实现了机组一次风压的手动调节。

3 一次风机变频改造方案

3.1 变频改造

入口导叶调节是通过调节进口导叶的角度, 使进入风机叶轮进口的气流产生预旋绕, 以适应机组不同工况的需求, 导叶关得越小, 节流损失越大, 风机运行效率越低, 降低了机组运行的经济性。为减小一次风机入口导叶调节带来的节流损失, 对神火电厂Ⅰ期#1锅炉的1台一次风机进行变频器改造, 同时仍保留原工频运行方式, 如果变频器有故障时, 仍可将一次风机倒换至原工频方式下运行。因此在原有一次风机及电机等设备的基础上增加1台隔离变压器, 1台空冷式高压交流变频器及为增强一次风机运行方式灵活性而加装的2个6k V隔离开关等设备。具体接线图见图1。

3.2 改造的效益分析

在#1机组进行了未投入变频器及投入变频器的一次风机电耗对比试验, 结果见表1。

可以看出, 机组平均负荷为110MW时, 每小时节电量为25.957k W, 每年每台机组节电2198468 k W·h。因此一次风机变频器改造大大的提高了机组运行的经济性, 节能效果显著。此外, 使用变频器可使电机转速沿一次风机的加减速特性曲线平缓变化, 设备和轴承受力状况明显改善, 从而降低了风机和电动机的故障率, 提高了风机运行的可靠性。同时有关数据说明, 机械寿命与转速的倒数成正比, 降低一次风机转速可成倍地提高一次风机的寿命, 噪音也将大幅度地降低。

4 变频器运行中的故障处理

神火电厂变频器选用湖北三环发展股份有限公司的高压变频器, 型号SH-HVF-Y6K/1400, 变频器采用高-高方式, 输入侧直接接高压电源, 输出连接高压电动机, 当变频器故障不能运行时, 自动分K2、k1, 合K3, 约3秒内完成工频旁路;启动变频器以前, 风机挡板或水泵出口阀门处于关闭位置。并确认电机没有因为挡板或出口阀门不严和其他原因而反转, 否则容易引起变频器启动时过流停机。变频器在运行约4个月后, 报Ic6的IGBT故障, 经与厂家联系协商制定了方案:为保证锅炉安全运行, 将机组负荷降至100MW, 模拟故障使变频器自动切至工频旁路运行, 断开进线刀闸与出线刀闸, 检查变频器更换IGBT, 合上进线刀闸与出线刀闸, 再停工频旁路, 在电机低速时, 手动启动变频器, 升速至正常工况。

由于神火电厂是首次在锅炉运行时进行由变频切至工频的运行方式, 为了稳定一次风母管风量133Km3/h, 在切换前, 电机转速升至50HZ, 将风机入口导叶的开关完全关闭, 风机的出口插板门关闭1/2, 模拟变频器冷却风扇全停故障, 自动切换在不到3秒完成, 一次风母管压力出现了很小的波动。之后再断开进线刀闸与出线刀闸, 对变频器本身进行了全面的检查发现:由于变频器室采用了外循环的冷却方式, 锅炉现场灰尘较大, 变频器内部的积灰较严重, 甚至在部分的IGBT单元表面出现了结露水, 检查报警的IGBT其静态性能正常, 怀疑可能为结露水造成, 运行中室外空气湿度较大, 进入变压器铁芯和变频器内部, 柜内冷却风机对变压器及变频器通风未能驱除净变频器内部潮气出现结露, 巡检人员未及时发现对结露采取措施, 使得少部分结露水溅撒至设备上, 导致IG-BT故障报, 为了安全起见更换了IGBT。据以往经验, 电机工频运行正常停运, 转速降至0时间约需10分钟, 变频启动要求电机的转速在100r/min以下, 在这段时间内, 一次风母管压力保持正常至关紧要, 采用先前变频切工频的措施, 约3分钟电机就满足变频启动的条件, 顺利完成切换, 可是由于风机入口导叶关闭不严密, 在整个过程中, 风量由133Km3/h降至66Km3/h, 负荷也由100MW降至70MW, 按照135MW循环流化床锅炉设计流化临界风量70Km3/h, 此时已经低于流化临界风量, 这个过程异常危险, 由于此过程时间较很短, 流化风量提升很快, 并未导致炉膛结焦。

从整个处理的过程, 得出以下结论:a.变频器在由变频至工频切换时能实现无扰动的切换;b.在由工频切换至变频时, 需提前做好措施, 将一次风门关闭严密, 切换时不出现漏风现象, 才不会危及锅炉的稳定运行。于是作者经与有关专家交流发现:为变频器增加风机转速的跟踪功能, 可以实现电机由工频至变频的无扰动的切换。c.变频器运行对环境的要求较高, 环境温度高会缩短元器件的使用寿命, 积灰影响散热直接危害变频器的寿命, 选择合适的冷却方式, 直接决定了变频器的使用寿命及日常的维护费用, 就神火电厂的现场, 作者认为改为内循环的冷却方式, 能较好的提高变频器的经济运行状况。

参考文献

[1]王贺芩, 邹文华等.风机变频改造节能技术在火电厂的应用[J].中国电力, 2002 (2) :12.[1]王贺芩, 邹文华等.风机变频改造节能技术在火电厂的应用[J].中国电力, 2002 (2) :12.

[2]车长源.锅炉风机节能技术[M].北京:中国电力出版社, 1999.[2]车长源.锅炉风机节能技术[M].北京:中国电力出版社, 1999.

[3]徐甫容.发电厂风机水泵变频调速节能改造路在何方[J].变频器世界, 2004 (4) :25.[3]徐甫容.发电厂风机水泵变频调速节能改造路在何方[J].变频器世界, 2004 (4) :25.

[4]米子德.发电机组变频一次风机的经济性及可靠性分析[J].华北电力技术, 2002 (9) :38.[4]米子德.发电机组变频一次风机的经济性及可靠性分析[J].华北电力技术, 2002 (9) :38.

一次风机变频器 篇2

【关键词】引风机；变频器 お

风机额定功率的设计选型都是根据工艺最大流量来选择的，国内的设计思路，风机的选型一般在满足工艺负荷工作条件下还需增加一定的的裕量，但实际运行中，工艺的参数随各种因素发生变化（如温度、运行负荷等）往往实际运行负荷要比设计的最大流量小得多。

1. 在节能方案的论证中，我们也考虑到改用较小功率电机节能的方案来实现节约电能降低生产成本，但是存在以下几个问题

（1）改用小功率电机后原用电机不能使用造成投资浪费。

（2）改用小功率电机后文丘里除尘器的阻力较大，小功率电机不一定能满足使用要求。

（3）改用小功率电机需要对原设备基础进行较大的改动，改造的时间较长。

而变频器技术是集电力、电子、自动控制技术、计算机技术为一体的高科技产品，具有安全可靠、使用方便等特点，不需要对原电机进行大改造，只是对电机的二次控制回路进行改动，改进时间短，比较适合生产型企业技术性节能改造。电机通过变频调速，调速范围宽，调节精度高，效率高，实现电机的软启动，减少了启动冲击及设备磨损（风机采用电机直接驱动，启动电流为运行电流的6～7倍，可能造成对机械电气上的冲击，电气保护特性差，不仅影响设备使用寿命，而且当负载出现机械故障时不能瞬间动作保护设备，时常出现风机和电机损坏现象），通过对引风机进行变频改进而达到节能增效。基于上述原因，我公司决定导热油引风机进行变频改造。

2. 变频器的选用

目前，市场上变频器产品较多，一般国外的产品元件及性能较好，但价格较高，国内的产品价格便宜，但是性能略差，通过价格对比及裕泰煤化公司使用普传变频器后的效果，选用了普传公司的PI7600/7800系列调速器。

3. 变频的改进方案

通过论证和讨论交流在改进时采用双回路控制，即变频器控制和原工频控制同时存在，两种控制方式进行互相切换，变频器异常时，停止变频器，转换为工频运行，并且变频器与鼓风机联锁，实现变频停则鼓风运行方式。当转换开关转换到变频位置时，ZJ1线圈得电吸合，KM1、2吸合，使变频电机引线形成△连接并联锁，工频引风机控制按钮断电，启动变频器，ZJ3得电闭合使ZJ1中间继电器闭锁，不会使转换开关不小心转换时造成电机停电，鼓风机停止联锁，保证设备及人员的安全。（注ZJ4是油压、油温、炉温、事故停车联锁，保证系统安全）。

4. 变频器效果

4.1节能效益比较。

4.1.1理论节能计算。

导热油引风机电机改造前后节能效果计算如下：

（1）改造前实测数据，U1=380V，I1=120A，改造前每小时的耗电量为78.98 KW。

（2）改造后实测数据，U1=380V，I1=70A，改造前每小时的耗电量为46.07 KW。

（3）每年节省的电量（按300天，每度电按0.6元计算）：（78.98—46.07）X24X300=236952 KW。

（4）每年节省的电费（按0.6元/ Kw.h）为：236952X0.6=14.21712万元。

4.1.2实际节能计算。

（1）改造前电量表平均每天耗电量：

8月2日的耗电量为2566926KW.h

9月2日的耗电量为2777737KW.h

所以8月份平均每天的耗电量约为（2777737—2566926）/31=6800 KW.h

（2）改造后电量表平均每天耗电量：

9月10日的耗电量为2837296 KW.h

9月17日的耗电量为2880546 KW.h

所以9月10日—17日这7天的平均的耗电量约为（2880546—2837296）/7=6178.6 KW.h

（3）每年节省的电费：（6800—6178.6）X0.6X300=11.1852万元。

按以上计算，在正常生产的情况下，投资成本大约半年即可收回。

4.2改造效果对比。

4.2.1改造前设备存在的问题。

调节挡风板和阀门的开启角度机械调节方法来满足不同用风量，这种操作方式的缺点是：

（1）电机及风机的转速高，负荷强度重，电能浪费严重；

（2）调节精度差，控制不精确；

（3）电气控制直接起动，启动时电流对电网冲击大，需要的电源（电网）容量大，功率因素较低；

（4）起动时机械冲击大，设备使用寿命低；

（5）电气保护特性差，当负载出现机械故障时不能瞬间动作保护设备等。

4.2.2改造后设备的优点。

通过变频器在导热油引风机

锅炉上的应用具有以下优点：

（1）变频器控制电机操作简便，调节平稳，降低了司炉工的劳动强度。

（2）变频器实现了电机的软启动，电机转速下降，机械磨损减小，故障率下降。延长了设备的使用寿命，避免了对电网的冲击。

（3）调节挡板的机械磨损、卡死等故障不复存在，减少了设备维修和维护费用。

（4）电机将的低于额定转速的状态下运行，减少了噪声对环境的影响；

（5）具有过载、过压、过流、欠压、电源缺相等自动保护功能；

（6）变频具有工/变频切换功能，能够保证生产的连续性。

5. 结论

一次风机变频器 篇3

我厂一次风机日常运行分为工频和变频两种方式运行。工频和变频切换采用手动旁路方式。正常运行, 一次风机采用变频运行。但是这种运行方式存在以下缺陷, 当发生变频器发生故障 (例如变频器超温) 只能停止一次风机运行进行变频-工频刀闸手动切换操作, 一次风机停用将使机组出力受阻, 影响机组发电, 使我厂经济效益受损。为切实发挥变频器的节能效应, 同时保障一次风机运行的可靠性, 将一次风机变频器改为自动旁路方式, 当变频器正常运行中出现重故障跳闸时, 可自动切至工频运行, 实现一次风机的平稳可靠运行。

2 改造差异

2.1 改造前的系统

如下图:

改造前一次风机变频器旁路装置为隔离刀闸式手动“一拖一”方式, 正常运行时Q S1刀闸合上、Q S2刀闸合至变频回路, 然后合上厂用开关Q F1变频器运行。当一次风机变频器有故障或检修工作需要退出时, 变频器停电就要先断开Q F1开关, 然后断开回路刀闸Q S1, 并将回路刀闸Q S2合至旁路回路, 合上厂用开关Q F1, 重新启动一次风机使其工频运行。这要整个操作过程需要将近20分钟。这期间如果机组满负荷运行需要机组降负荷约150M W。

2.2 改造后的系统

改造后一次风机变频器主回路自动旁路在原来手动旁路增加了三个真空断路器 (KM 1、KM 2和KM 3) , 取消了回路Q S1、Q S2刀闸。如下图:

2.2.1 其操作说明

1) 变频启动:

a.变频器KM 1, KM 2, KM 3断路器在分闸位置, Q F1断路器在分闸位置。

b.将Q F1断路器合闸。

c.待D C S收到变频器请求运行, 启动变频器运行, 充电5S后, 变频器会自动合上KM 1, KM 2断路器。一次风机变频运行。

2) 工频启动:

a.变频器KM 1、KM 2、KM 3断路器在分闸位置, Q F1断路器在分闸位置

b.D C S启动KM 3断路器合闸。

c.启动Q F1断路器合闸, 一次风机工频运行。

3) 变频器工频运行切换变频运行。

a.变频器在工频运行中, Q F1断路器在合闸位置, KM 1、KM 2断路器在分闸位置, KM 3断路器在合闸位置。

b.在D C S收到变频器发出的请求运行信号。D C S (就地) 启动变频器工频切换变频指令。

c.变频器接收到“工频切变频”指令后, 变频器开始充电, 充电完成后, 断开充电电源, 合上KM 1断路器。变频器自动运行至5H z时, 断开KM 3断路器, 延时2秒合上KM 2断路器。变频器运行至给定频率。

4) 变频器变频运行切换工频运行。

a.变频器在变频运行中, Q F1断路器在合闸位置, KM 1、KM 2断路器在合闸位置, KM 3断路器在分闸位置。

b.变频器接收到“变频切工频”指令, 变频器先断开KM 1, KM 2断路器, 在KM 2分断3至8秒后变频器启动KM 3断路器合闸。一次风机工频运行。

5) 当变频器变频运行重故障自动切换工频。

a.变频器在变频运行, Q F1断路器在合闸位置, KM 1、KM 2断路器在合闸位置。KM 3断路器在分闸位置。

b.变频器运行中出现变频器重故障。

c.变频器发出重故障信号后变频器立即分断KM 1、KM 2断路器。KM 3断路器在KM 2断路器分闸后3至8秒后, 变频器启动KM 3断路器合闸。一次风机工频运行。

2.2.2 注意事项

1) KM 1、KM 2、KM 3断路器严禁合闸时抽出至实验位置或合闸时摇进至工作位置。

2) KM 2断路器和KM 3断路器互锁, KM 1断路器和KM 3断路器不互锁。

3) 变频器检修时, KM 1断路器和KM 2断路器手车均置于试验位置状态。

3 结论

经过此次改造, 一次风机运行可靠性得到完善, 几次变频器超温故障, 运行人员都可靠的进行切换, 没有因为一次风机停运而限电。保证了机组经济可靠运行。为我厂实现全年任务提供可靠保证。

参考文献

[1]包头第一热电厂运行规程.

[2]电机学.吉林大学出版社, 1999.

一次风机变频改造及RB功能优化 篇4

丹东某热电公司新建300MW机组的2台一次风机为成都电力机械厂生产的GG15-15-6型离心式风机, 配套电机型号为:YFKK560-4W;改造前风机按定速方式运行, 通过调节风机入口挡板开度来调整一次风压, 调节范围30%~80%, 特别是投入AGC后, 负荷变化频繁, 一次风机挡板调节频繁, 功耗无法随机组负荷变化进行调整, 节流损失很大, 耗电率较高;电机启动电流一般为额定电流的6~8倍, 严重影响电机的绝缘性能和使用寿命, 从而导致生产成本增加, 设备使用寿命缩短, 维护费用居高不下。为节能降耗, 降低厂用电率, 对一次风机进行变频改造。

1 变频器改造方案

一次风机变频改造采用“一拖一”的改造方案, 变频器采用国电四维公司设计、制造的运用移相级联式多电平逆变技术SWdrive-MV系列高压变频器。就地另配置2套独立的变频控制柜, 内置PLC控制器, 改造前运行人员在DCS系统上通过调节风机入口挡板开度来控制一次风压;变频改造后, 通过变频器改变频率调节风机转速来控制一次风压。变频系统设置自动旁路, 保留系统原有的一次风机入口挡板执行机构, 变频器故障时, 变频系统判断故障类型, 根据需要给出自动旁路允许信号至DCS系统, 由DCS系统逻辑控制风机由变频方式切至工频运行。每台一次风机的工频/变频之间实现双向自动切换, 且不对锅炉燃烧造成影响。

1.1 变频器电气原理

变频器是把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置, 通过改变电机频率和电压来达到电机调速目的。改造的电气原理如图1所示。

注:QS1、QS2—刀闸隔离开关;KM1、KM2—真空接触器;QF1—原6k V开关;QF2—真空断路器;PT—电压互感器。

1.2 变频器工作方式

高压变频器电气控制是由3个高压真空接触器KM1、KM2、QF2和2个高压隔离开关QS1和QS2构成。QS1、QS2与KM1、KM2联锁, 即QS1、QS2断开时, KM1、KM2合不上。QF2和KM2互锁, QF2和KM1不互锁, KM2不能和QF2同时闭合, 在电气上实现互锁。

工频运行时, 先合QF2, KM1和KM2因电气机械闭锁断开位置, 再合QF1。

变频运行时, 就地合上QS1、QS2, 变频器无故障时就地发出变频高压开关合闸允许信号, 合上QF1, 发出变频器请求运行信号, 操作发出变频器启动指令后, 变频器合上KM1, 发出高压就绪信号, 变频器进行充电, 自动充电完成后自动合上KM2, 启动变频器。

在变频器出现严重故障时, 变频器能够自动转入工频电网中, 切开变频调速系统, 并且负载不用停机。

也可在条件允许情况下由工频方式切入变频调速系统, 另外可以在旁路运行的情况下断开QS1和QS2检修变频器。真空接触器及变频器由DCS统一协调控制, 变频器在严重故障时断开变频回路。

2 DCS系统逻辑控制优化

变频改造的目的是为了节能降耗, 但是前提需要保证机组安全运行, 这就需要DCS系统逻辑优化满足:变频与工频方式之间切换, 切换点的位置判断准确、动作及时有效, 保证一次风机不间断运行;通过变频转速与一次风调节挡板的开度配合, 保证一次风不失压, 风机不抢风、不返风;保证锅炉在一次风机切换时, 燃烧稳定, 不发生跳磨、灭火、爆燃等现象。

2.1 SCS相关系统逻辑优化

2.1.1 高压开关QF1的合闸允许信号优化

高压开关QF1的合闸允许信号在原条件上修改两条:

1) 变频高压开关合闸允许或在工频方式;

2) 不在工频方式 (QF2分闸时) 或一次风机入口调门开度小于5%。

2.1.2 变频器启动运行条件优化

变频器的启动运行条件保留原来工频方式下系统允许条件增加变频器本身条件:

1) 变频器无故障;

2) 变频器在远方;

3) 变频器请求运行状态。

2.1.3 一次风机运行信号、停止信号优化

一次风机的运行信号修改为:工频方式QF2在合闸状态且高压开关QF1在合闸状态;或者变频方式KM2在合闸状态且一次风机运行状态。

一次风机的停止信号修改为:变频方式QF2分闸状态且风机电流小于5A延时7s, 同时变频器停止且一次风机频率小于5Hz延时7s;或者工频方式一次风机运行状态消失且停止状态位置为“1”。

2.1.4 一次风机出口挡板逻辑优化

为了防止一次风机启动时变频器过电流跳闸和风机倒风使一次风压降低, 对一次风机出口挡板逻辑进行了优化:

1) 一次风机工频运行延时10s开出口挡板;

2) 一次风机变频运行且另一侧风机出力不大 (未运行或者变频运行频率<30Hz) , 变频频率>15 Hz后, 延时10s开出口挡板;此时变频器初始指令为15 Hz。

3) 一次风机变频运行且另一侧风机出力大 (工频运行或者变频运行频率>30Hz) , 变频频率>15 Hz后, 延时30s开出口挡板;此时变频器初始指令为40Hz。

2.2 MCS相关系统逻辑优化

一次风机变频改造实现在DCS系统自动控制, 同时保留原有一次风机工频自动控制, 两种方式可以无扰切换。一次风压的设定值, 自动根据机组负荷水平变化, 运行人员可以根据实际需要在操作面板上调整设定值偏置来调高或调低设定值。

1) 工频运行方式下自动调节:一次风机定速运行, 一次风机出口冷风关断挡板、出口一次风挡板运行中处于全开状态, 通过调整一次风机入口调节挡板开度来调节一次风母管压力。

2) 变频运行方式下自动调节:通过变频改变一次风机的转速来调节一次风母管压力, 一次风机入口调节挡板、出口冷风关断挡板、出口一次风挡板运行中处于全开状态, 必要时运行人员可手动干预进行一次风压调整。

3) 变频器故障切工频成功下自动调节:为避免切换成功后风压过高及风机过流, 本侧风机入口调节挡板迅速关下, 开度跟踪切换瞬间负荷经函数转换对应的指令值, 下关过程中, 当一次风压达到切换瞬间负荷对应函数计算出的限值时, 调节挡板切手动保持当前值;为了防止2台风机出力相差太多造成抢风, 在变频器跳闸后, 对侧一次风机变频器以一定速率升至50Hz输出, 同时入口挡板全速关到对应负荷下的开度, 到达目标值后入口挡板置手动;对侧一次风机挡板和变频控制切手动。

4) 变频器故障切工频不成功下自动调节:变频信号消失后延时一定时间如果工频信号仍未返回, 则认为自动切换不成功。此时故障风机的出、入口挡板将同时关闭, 同时触发对应的一次风机RB;另外一台还是保持原自动运行方式, 不做任何动作。

5) 变频器故障恢复工频切变频的自动调节:先将本侧一次风挡板位置反馈降至30%以下, 将对侧风机挡板或变频控制切至手动, 本侧风机变频指令迅速超驰增至50Hz, 本侧挡板在当前开度的基础上超驰增加5%。

3 RB功能优化

机组的快减负荷功能 (RUNBACK, 以下简称RB) 目的是当机组重要辅机发生故障时, 自动将机组的负荷降至与当前运行设备允许出力对应的目标负荷, 同时维持机组主要参数在允许范围内, 保证机组的安全、稳定运行。在各项RB试验中, 一次风机RB试验历来是成功率比较低的一项, 而变频改造后的RB更是难上加难。

3.1 影响一次风机RB的因素

1) 单台一次风机的参数和裕度:现代大型机组, 单台一次风机一般按50%BMCR负荷设计。设计容量越大, 对实现一次风机RB功能越有利, 但对节能不利。风机设计裕度过大, 会造成一次风机单耗过大, 特别是采取挡板调节时, 大量能量白白浪费在风机节流损失上;即使采取变频调速, 选用过大的压头和流量裕度, 也会造成低负荷时风机运行在风机性能曲线最高点的左侧, 导致风机并联困难, 2台风机发生“抢风”现象。

2) 变频器调节特性:变频器将风机频率调整到最大出力 (变频器默认值为120s) 较挡板由全关到全开 (需45s左右) 时间长很多, 这样会导致一次风机在变频运行方式下RB时瞬间一次风压降低很多, 当一次风压低于送粉临界值, 导致炉膛失去燃料而灭火。

3) 系统漏风:采用正压直吹式制粉系统的电厂, 往往不是选型小, 而是系统漏风严重, 导致全部磨煤机跳闸或MFT动作。一次风机RB过程中, 单台一次风机运行时, 负荷逐渐降低, 空预器漏风会不断增大;运行磨煤机台数系统切换过程中, 一次风系统管网阻力发生变化, 一次风走捷径, 大量的风量通过2台空预器及一次风联络门旁路, 跳闸风机入口反窜出大量漏风。

3.2 RB控制逻辑优化

一次风机RB原有基础上增加以下触发条件:

1) 变频器在重故障的情况下, 如果在2s内, KM1和KM2任一开关在合闸位, 则触发QF1分闸 (保护变频器) 。

2) 变频器旁路触发动作, QF2发出合闸指令后, 如果2s内QF2未达到合闸位, 则表明QF2开关故障, 则触发QF1分闸。

发生以上情况, QF1分闸后, 执行原RB动作逻辑。

3.2.1 变频器逻辑优化

原有入口挡板的RB逻辑通过超驰控制和前馈控制, 采用跳闸风机指令叠加在运行风机上, 抑制调节量和设定值的偏差增大趋势, 有助于闭环调节品质。但是采用同样的办法作用到变频器上可能因为变频器调节速度过快, 导致变频器过流过载保护动作后一次风机跳闸。为有效防止一次风机RB电机和变频器过流或过载保护动作, 采用变参方式PID调节器控制。另外在冷态情况下通过实验, 对变频器加速时间参数进行优化。

3.2.2 阀门控制逻辑优化

主要针对系统漏风造成一次风压降低。当一次风机RB时联锁关闭一次风机出口挡板、一次风机管道联络门、跳闸风机侧的一次风空预器进/出口挡板、热一次风再循环阀、停运磨煤机入口冷/热风挡板及出口气动阀;修改空预器的一次风机侧进、出口挡板关, 允许条件:非RB发生时空预器停止, 为运行人员调节提供方便和手段;增加RB发生时, 联锁关闭过热器、再热器减温水阀和紧急退出吹灰器防止主汽温下降过多, 威胁机组安全运行。

3.2.3 一次风机RB切磨速率

根据同类型机组的经验, 当发生一次风机RB初期, 4s内一次风压能下降5k Pa左右, 接近或低于一次风压送粉临界值, 造成炉膛失去燃料或者炉膛压力低而锅炉MFT;原有逻辑切磨时间间隔5s, 这样极易造成锅炉灭火, 修改切磨时间间隔为3s;一次风量低跳磨的条件由原来延时60s修改为一次风机RB时延时120s。

3.2.4 一次风机RB与模拟量调节的优化

切除氧量自动, 送风自动根据负荷对应风量调节。

4 变频改造相关试验

4.1 静态试验

验证就地装置、逻辑组态, 以及线路接口的正确性, 进行变频器单体、变频器的联锁保护、变频器变频切工频及工频切变频、变频器与阀门的联锁保护等试验;模拟一次风机变频方式RB试验, 查看RB动作后相关情况;对在静态试验中出现的问题及时解决。

4.2 动态试验

机组启动后, 一次风压设定值根据保证最小风压的情况下负荷自动设定, 运行人员手动调整偏置产生阶跃扰动, 对变频器的PID参数进行整定, 确保变频器自动调节满足机组安全运行。

4.3 RB试验

1#机组变频改造完成后, 一次风机因为变频器故障造成机组发生一次风机RB, 机组负荷247MW, 一次风机两侧均为变频方式运行, 一次风压9.5k Pa, RB发生后, 负荷降至单台一次风机目标最大出力135MW, 一次风压最低降至5.443k Pa。机组主要参数变化如表1所示。

5 控制系统的应用效果

一次风机系统是燃煤机组维持锅炉稳定燃烧的关键系统。实践证明, 合理优化控制逻辑, 充分利用DCS系统高速运算功能, 采用工频/变频自动切换的一次风机变频调速控制改造完全能满足维持机组安全稳定运行的需要, 同时还具有以下优点:

1) 节电效果显著, 降低机组供电煤耗, 节省大量燃煤, 从而减少了污染排放。

2) 解决了电机启动时的大电流冲击问题:一方面该电流在线路和电动机中产生损耗、引起发热从而使绝缘老化;另一方面避免了强大的电动力冲击电动机鼠笼断条、引线开焊等故障隐患。

3) 变频器启动电机, 对电机、电缆、开关等无冲击电流, 延长设备寿命, 减少维护费用和违约电量造成的经济损失。

4) 降低风机的转速运行的同时, 噪音将大幅度地降低。

5) 通过工频/变频自动切换及挡板的配合, 对一次风机RB功能优化, 当变频器故障时实现了机组快减负荷, 而不停炉。

6 结语

一次风机系统的变频调速控制不但具有运行可靠、节约能源、降低成本的功效, 满足生产要求, 而且能提高电厂的经济和技术指标, 具有较强现实意义和推广价值。

参考文献

[1]朱北恒.火电厂热工自动化系统试验[M].北京:中国电力出版社, 2005.

[2]孙辉, 梅东升.一次风机变频调速时实现RB功能的方案[J].华北电力技术, 2005, 41 (3) :26-30.

[3]王永先, 许俊永.火电厂引风机变频改造探讨[J].山东电力技术, 2012, (5) :66-68.

[4]闫乃明, 李珊珊, 等.一次风机变频运行方式RB功能的优化[J].热力发电, 2012, 41 (5) :110-111.

[5]何绍赓, 陈钰.国产600MW机组一次风机RB功能的实现[J].华东电力, 2004, 32 (7) :10-12.

百万千瓦机组一次风机变频改造 篇5

上海外高桥第二发电厂(以下称外二厂)是我国首座拥有单机容量1 000 MW的火力发电机组,其一次风机作为锅炉风烟系统的重要动力设备,采用改变进口挡板开度来实现一次风机运行风压调节的运行方式,存在较大的节流损失。在工频运行中,一次风机偏离经济运行工况,机组带低负荷时偏离更远,电能浪费严重,因此,对机组的一次风机进行了变频改造。

1 系统概况

外二厂每台机组配置有2台50%容量的一次风机,正常运行时为同时运行。该风机为德国TLT公司1854B/1446型单极、双支承进口挡板调节式离心风机,其出口风压为21 457Pa,风量(设计/BMCR)为131.5/85.5m3/s,风机轴功率为2 992kW;电机为奥地利ELIN公司HKM-171D04型,额定电压为10kV,额定功率为3 440kW,额定转速为1 489r/min。

外二厂一次风机系统如图1所示。通过调节进口挡板开度使一次风机运转产生的出口风压维持在15 000 Pa左右,再经两路母管进入由6台磨煤机组成的磨煤机系统。一路经空气预热器后送入热风母管供磨煤机制粉干燥使用;另一路则直接送入冷风母管作为磨煤机进口风温调节和制粉单元组件的密封风使用。运行数据显示,机组从最低运行负荷到满负荷,一次风机进口挡板开度在30%～65%,且一次风机电机电流变化不大,说明进口挡板一直工作在节流状态,电能浪费严重,尤其在低负荷工况时。一次风机系统在运行中存在进口挡板开启不足、节流剧烈的现象,主要表现为:

(1)进口挡板前后压差增加,工作安全特性差,压力损失严重,要实现风压控制就需耗费大量电能。

(2)风机定速运行,挡板调整节流损失大;出口压力高,威胁到系统设备密封性能。

(3)由于进口挡板开度长期保持在一定范围内,加速了挡板自身磨损,因此挡板控制特性易变差。

(4)挡板调节采用机械调节,频繁操作后存在卡塞隐患。

2—次风机变频可行性分析

外二厂一次风机效率设计值达到87.9%,但在锅炉最大连续蒸发(BMCR)工况时的效率只有64.5%,其主要原因是风机的调速性能差和运行点偏离风机的最高效率点。我国现行的火力发电厂设计规程规定:一次风机的风量裕量不得低于20%,风压裕量得不低于25%。把系统的最大风量、风压裕量作为选择风机的设计值,是因为在设计过程中很难准确地计算出管网的阻力,且考虑到长期运行中可能发生的问题,但这就造成了设备在实际运行中出现“大马拉小车”的现象。

由机组性能实验数据可知,BMCR工况时的单台一次风机出口风量为85.5m3/s,出口风压为14 500Pa。根据电机学原理和风机相似性原理有:

式中,Q为一次风机在频率f时的风量,m3/S;Q0为一次风机的额定风量,m3/s;n为一次风机在频率f时的转速,r/min;n0为一次风机的额定转速,r/min;f为一次风机的运行频率,Hz;f0为一次风机的额定频率,Hz;H为一次风机在频率f时的出口风压,Pa;H0为一次风机的额定出口风压,Pa;P为一次风机在频率f时的轴功率,kW;P0为一次风机的额定轴功率,kW。

根据式(1)～式(3)可得出,一次风机最大运行频率为41.1Hz时,系统最大负荷可正常运行,风机最大轴功率为1 662kW,可节约1 392kW电能。因此,理论上将一次风机变频调节到满足系统最大负荷输出和各种工况下的运行需要时,电机节电率可达到44.4%;在机组处于低负荷工况运行时,节电率会更高。

3—次风机变频改造实施

遵循“最小改动,最大可靠性,最优经济性”的原则,对每台机组的2台一次风机电机加装中压变频装置(如图2所示),同时对相应的电气连锁、继电保护、DCS控制逻辑回路进行改造,以实现正常运行时一次风机进口挡板全开,一次风压由变频装置控制电机转速来调节。

3.1 电气系统改造

改造中,将一次风机电机的原电源开关作为变频器的旁路开关QF3,加装变频器进线开关QFI、变频器以及变频器出线开关QF2。一次风机电机在变频方式下运行时,QF1、QF2闭合,QF3断开;工频运行时,QF3闭合,QF1、QF2断开。QF2和QF3在机械和电气上实现互锁。

按照保护配置原则,2 000kW及以上电机应配置差动保护。但经变频器转换后,电源开关QF1送出的电流与流入电机的电流已无可比性,故一次风机电机在变频方式运行时,原差动保护不投运;而一次风机电机经旁路以工频方式运行时,须将差动保护投运。因此,一次风机电机变频运行时,变频器的电源侧采用过流保护,输出侧则利用变频器自身具有的过流、过压、欠压、接地等保护来保证系统电气回路的安全;工频运行时,利用QF3配有的差动、过流保护。为了实现系统在变频和工频运行方式下2套保护策略的切换,利用QF3的辅接点进行差动保护闭锁,以实现变频切换工频后差动保护自动投入,工频切换变频后差动保护自动退出。

3.2 运行方式改造

系统变频改造中一次风机风压控制系统采用单回路调节方案,被控量为一次风压,控制变量为一次风机电机的转速。正常工况下,一次风机以变频方式投运,风压控制值为14 500Pa,有差调节,一次风机进口挡板全开。当2台变频器中的某台故障发出故障信号时,变频器转手动切换或自动切换运行。

手动切换方式也称为有准备切换方式,即当变频器出现异常但未发出跳闸指令时,先手动将变频器输出频率升至50Hz,再断开QF1、QF2,然后QF3自动延时闭合,为一次风机电机提供工频电源。此时,DCS系统根据运行工况自动调节一次风机进风挡板开度;同时为避免风道母管压力失衡造成系统扰动,在手动切换前须将非故障的变频器的频率手动升至50Hz。

自动切换方式又称为无准备切换方式,即在变频器内部发生重大故障而发出跳闸指令时,系统自动断开QF1、QF2,再延时闭合QF3,实现一次风机电机无干扰地自动切换到工频旁路运行。此时,DCS系统迅速控制故障侧一次风机进风挡板开度直至系统稳定;同时为了防止2台风机出力相差太多造成抢风,非故障变频器以最快速率升至50Hz,并在到达目标值后切换到手动方式运行。

3.3 系统安全性保证

变频改造时,在电气回路上增加变频设备的同时,并没有减少原保护。

(1)为了适应系统在各种工况下的运行要求,在一次风机变频控制系统中设置了多种启停控制功能,包括正常工况下一次风机变频和工频的启/停控制以及紧急情况下变频和工频的急停控制。正常工况下,一次风机变频启/停控制由DCS发令,由变频器PLC实现;工频启/停控制则通过QF3实现(DCS内有QF3与QF2闭锁的控制逻辑)。一次风机需要紧急停运时,若在变频控制方式下运行,则由DCS直接跳QF1,并向变频器发“停机”指令,由变频器再次联跳QF1、QF2,同时闭锁QF3;若在工频控制方式下运行,则由DCS直接跳QF3,并向变频器发“停机”指令,由变频器闭锁QF1和QF2。

(2)变频器出现重大故障时,为避免2台一次风机抢风,应立即向DCS发重大故障切换信号,同时完成下面切换:先自动断开QFI、QF2,再延时3s合上QF3,电机切换到工频运行。在此切换过程中,为避免风机切换至工频时电机过流、系统母管一次风压过大,DCS将故障侧一次风机进风挡板全速关至该负荷对应的正常开度,故障侧一次风机风压恢复由进口挡板开度控制。为防止2台一次风机出力相差太大造成抢风,在故障变频器侧风机切换至工频后,非故障侧变频器以最快速率自动升至50Hz,同时进风挡板全速关到对应负荷的开度,到达目标值后,切换至自动控制。

(3)DCS系统判断变频器工频、变频正常切换失败或变频器发生重大故障跳闸切换失败的判据是未收到QF1、QF2或QF3的合闸信号。一旦确定切换失败,DCS系统便立即触发一次风机RB逻辑,而另一侧一次风机则保持工频或变频50Hz的运行方式,不做任何方式切换。

4 效益分析

以外二厂机组2008～2009年运行数据为基础,分析一次风机采用变频器的节能效果。一次风机电机功耗为:

式中,P为电机功耗,kW;U为电源开关线电压,kV;I为电源开关电流,A;cosφ为功率因数,工频运行时为0.87,变频运行时为0.96。

通过表1可知,机组带相同负荷时,变频一次风机消耗的电功率比工频低,且机组所带负荷越低,节能效果越明显。

一次风机电机的年耗电量为:

式中,W为一次风机电机的年耗电量,kW·h;t为发电机年平均运行小时,h;Pi为指定机组负荷下的一次风机能耗,kW;ηi为机组负荷率。

由式(5)计算可知,变频改造前每台一次风机的年均耗电量为16.756 27GW·h,改造后为12.575 0IGW·h。因此,通过改造,每台机组2台一次风机变频运行每年可节电8.362 52GW.h,节电率达24.95%,降低厂用电3.94%。

5 运维注意事项

为了保证变频一次风机系统安全稳定运行,在变频运行中应注意以下事项。

(1)为了使机组启动过程中系统的扰动最小,建议先手动调节一次风机变频器输出,使2台一次风机的进口挡板至全开位置,系统达到稳定工况后,再将2台一次风机变频器同时投入进行自动调节。

(2)建议利用每次机组启动前系统大连锁的机会对一次风机进行变频、工频切换试验,切换后工频系统运行时间不短于1h,以保证工频旁路系统处于良好的备用状态。

(3)从变频切换至工频的过程中,由于无法检测2种状态频率的同期性,因此若断开QFI、QF2后便立刻合上QF3,则有可能产生由一次风机电机内部残压、工频启动电压叠加的过电压,损坏电机绝缘。为此,在变频至工频的切换过程中设置了3s的延时。电机电源断开3s后,电机内部残压仅为运行时的20%,此时,电机绝缘可承受叠加的过电压,而且由于风机转动惯量的存在,在这3s内一次风压可维持正常运行值的85%,在系统可以承受的范围内。

(4)在设备投运前需测试一次风机系统固有频率,并根据测试结果在变频器控制器中设置跳跃频率范围,以避免变频器的工作频率进入一次风机系统的固有频率区域引起共振。

(5)由于高压变频器采用了集成有大容量IGBT和大功率滤波电容的功率模块,运行时会产生大量热量,因此对一次风机变频器采用空一水冷的闭式冷却方式。机组的闭冷水系统的闭冷水温最高(33℃)时,变频器满出力,冷却后的变频器柜内温度与环境温度不得超过40K。同时在变频器室冷却器中设有风冷旁路,在水冷却器发生故障时可保证变频器正常运行。为避免高温时冷水温度过高降低变频器冷却器的工作效率,另加装了2台大功率空调作为后备使用。一旦室内温度高于30℃,空调便启动。

(6)一次风机变频器投运后应定期进行维护。由于变频器滤网被粉尘堵塞后冷却风量不足,易造成变频器过热,因此应定期清扫变频器滤网,设备停运时还需定期清扫变频器内的积灰,以保证设备绝缘、散热。另外,由于变频器功率模块内大功率电解电容运行一段时间后电容量会下降,因此变频器运行3～4年后要定期对电解电容进行测试,以确保设备运行安全。

6 结束语

经过2年的实际运行证明,一次风机变频改造实现了一次风机风量的变负荷调节,不仅克服了进口挡板调节线性度差、纯滞延大等缺点,而且减小了进口挡板开度变化造成的节流损失,避免了系统对管网密封性的破坏,延长了设备使用寿命,降低了厂用电率,提高了机组的发电效率。

参考文献

[1]DL5000—2000火力发电厂设计技术规程[S]

[2]吴民强.泵与风机节能技术问答[M].北京:中国电力出版社,1998

[3]西北电力设计院.电力工程电气设计手册(电气二次部分) [M].北京:中国电力出版社,2006

一次风机变频器 篇6

关键词：高压变频,循环流化床锅炉,一次风机,可靠性,节能

0 引言

循环流化床锅炉技术是近几十年来迅速发展起来的一项高效低污染清洁燃煤技术。在循环流化床锅炉的风机上应用变频调速设备能够降低机组的厂用电率,而且由于变频器调速所具有的优良特性,其应用可为锅炉机组的自动化控制打下设备基础,从节能与运行管理上降低机组运行成本。

循环流化床锅炉一次送风机工作状况与炉内物料流化状态、燃烧稳定性、炉内温度场分布、物料钙硫比等循环流化床锅炉正常运行的重要指标有密切关系[1]。大容量循环流化床锅炉一次风机在整个锅炉烟风系统中的地位举足轻重,因此与其配套的高压变频器必须具有极高的运行稳定性和故障抵御能力,以最大限度保证一次送风机连续运行。

SH-HVF-III系列大功率高压变频器采用先进的功率单元串联叠波技术、矢量控制技术、优化的PWM控制算法,将固定的50 Hz(60 Hz)电网电压变换成0 Hz~50 Hz(60 Hz)优质的可变频变压的正弦电压和正弦电流的的高压(异步、同步)交流电动机软启动、调速、节能和智能控制解决方案。系统采用了一体化设计理念,主要由移相变压器柜、功率单元柜和控制柜及旁路(可选配)组成。输出,对电机转速进行调整,以高可靠性、易操作性、高性能为设计目标,满足用户对风机、水泵类负载调速节能,改善生产工艺的迫切需要。

1 用户工况简介

山西潞安容海发电有限责任公司的机组为2台135 MW循环流化床机组。分别于2008年1月和2008年4月相继投产运行。机组锅炉为东方锅炉股份有限公司在消化吸收引进技术的基础上,总结和吸收第一、二代135 MW~150 MW等级循环流化床锅炉的成功经验,结合自身在大容量煤粉锅炉机组开发、设计、制造方面的丰富经验,自主开发、设计制造的具有自主知识产权的第三代国产135 MW~150 MW循环流化床锅炉。每台锅炉配置A、B两台一次风机,通过母管为锅炉系统提供一次风。每台一次送风机的进、出口都装有风门,用以对一次风量进行调节。风门调节虽然投资小、直观易行,但是却存在严重的能源浪费。在环保意识和节能减排要求不断提升的情况下,这样的调节方式显然已不合时宜。

2 SH-HVF-III高压变频器的技术特点

SH-HVF-III高压变频器是由湖北三环公司研制开发新一代高压变频器,采用直接高-高变换的方式,多电平串联倍压的技术方案,优化的PWM控制算法,实现优质的可变频变压(VVVF)的正弦电压和正弦电流的输出。SH-HVF-III变频器主要具有以下技术特点:a)直接高-高变换;b)输入侧功率因数高、整机效率高;c)多重化移相技术。输入谐波极低;d)多电平串联倍压技术,输出谐波极低;e)功率单元IGBT采用AC380V的电压等级,相对于AC690 V电压等级的功率单元,谐波更低,故障时对于整个设备的运行影响小;f)高可靠性设计;控制信号经光纤传送,实时可靠;g)SH-HVF高压变频器的工频旁路柜采用真空接触器,功率单元热备份,严重故障时自动旁路;工频旁路既可以自动旁路,也可以手动旁路;h)完善的保护性能;过流、过压、过载、过热、输出三相不平衡等多种保护功能内置;i)变频器上电瞬间采用限流措施,减少冲击电流,启动电流可以限定在20 A以内;j)高度智能化设计;开放式的软件和硬件设计方案,便于系统升级;全汉化中文界面,彩色液晶显示功能,方便操作;对工作电流、电压等参量进行实时检测、长期存储并可随时查阅;k)灵活方便的接口配置;数字量、模拟量、通讯接口完备、灵活,与用户现场的DCS系统、各类现场总线完善配合,并可选配远程通讯控制单元,实现异地远程监控;l)柔性化设计,减小用户现场的干扰和冲击;软起、软停避免对电缆、用电设备及电网的冲击;m)操作简单灵活,可现场操作,也可以接入DCS后在DCS控制系统中进行操作。

3 系统主接线与控制方式

山西潞安容海发电有限责任公司1#、2#锅炉A、B一次送风机采用SH-HVF-III变频调速系统进行调速控制。系统配备6 kV自动旁路柜,可实现系统工频运行状态和变频运行状态瞬时自动转换。系统主回路如下图1所示:

该控制方案在设计中考虑:a)刀闸QS1、QS2、QS3无机械闭锁功能,只是在检修时手动断开以形成明显的断开点,确保工作人员的安全;b)工频旁路接触器QS3与变频进线接触器QS1、变频出线接触器QS22具备电气闭锁功能,不能同时闭合;c)在变频运行状况下,QS1、S2闭合,QS3断开;d)在工频旁路运行状况下QS3闭合,QS2、QS1断开。

一次送风机变频运行时,锅炉运行人员在中控室对变频器进行目标频率设定、启动、停止、急停等远程操作,并对变频器运行状态进行监视。变频运行状态下,一次送风机进出口风门档板全开,采用变频器运行频率调节方式,调节一次送风机送风量。变频调速系统检修时,一次送风机运行在工频状态,采用原有进出口风门调节方式,调节一次送风机送风量。运行人员通过简单操作可对系统进行工频运行状态和变频运行状态自动/手动转换。

3.1 运行方式的工频变频状态转换

一次送风机工频运行,完成变频调速系统检修,确定变频调速系统满足运行条件后,可进行工频→变频状态转换。工频→变频运行状态转换分为手动方式和自动方式两种方式。进行工频→变频状态转换前,将要进行状态转换的一次送风机风门关小,同时加大另一台一次风机出力,风机负荷大部分转移到不进行状态转换的一次送风机上,这样以减小状态转换对生产造成的影响。转换流程如图2。

系统满足(变频调速系统、锅炉)状态转换条件后方可对一次风机运行状态进行转换。采用手动方式时,按图2所示流程进行;采用自动方式时,按“工频转变频”按钮,系统自动完成转换。

3.2 运行方式的变频工频状态转换

调速系统发生停机故障时,系统自动完成变频→工频状态转换。转换流程如图3。

系统收到“风门位置信号”即确定风门到位。手动转换流程与自动转换流程相同。

4 改造工程的试验与效果

2012年5月2#炉检修结束时,在冷态情况下,电厂技术人员与三环技术人员一起对变频改造后的一次风机控制系统进行了功能测试和冷态节能测试。实验结果显示,变频改造取得了预期的效果,得到以下实验结论:

a)改造后,一次风机满足运行需求,电耗较改造前降低30%;

b)改造后,一次风机控制系统具有优异的变频器故障抵御能力。工频变频切换动作迅速,对锅炉运行基本不造成影响。

5 结语

山西潞安容海发电有限责任公司135 MW循环流化床锅炉,一次风机高压变频器投运以来,系统稳定运行说明:对大型循环流化床锅炉辅机进行高压变频节能改造是切实可行的。采用高性能的高压变频器配以高效的自动旁路系统对大型循环流化床锅炉辅机进行高压变频改造,不仅能收到良好的节能效果,而且能保证机组的长期安全运行。

参考文献

[1]朱皑强,芮新红.循环流化床锅炉设备及系统[M].北京:中国电力出版社,2004.

一次风机变频器 篇7

通过现场检查及讨论分析, 我们总结了引起三期5号、6号机组一次风机变频装置的故障以下几点主要原因:

(1) 设备设计不合理:每台一次风机变频装置有18个功率元件, 每个功率元件通过一对光纤线引至控制器, 只要有一个功率单元通讯故障, 将引起重故障跳风机。

(2) 信号干扰大:由于干扰引起的一次风机变频装置故障具有随机性和不可追溯性, 给分析和排除故障带来很大的困难, 我们对某些不明原因故障进行认真分析讨论, 认为干扰引起设备故障的可能性非常大, 因为通过现场仔细检查发现:一次风机变频装置至DCS电缆长, 二次电缆和一次电缆敷设于同一电缆沟内, 而且柜内二次设备与一次设备距离也较近, 控制信号易受干扰引起故障的发生。

(3) 设备运行时间长, 性能降低:一次风机调速装置运行时间长, 部分元件已到了使用寿命, 性能降低, 容易引起故障的发生。

(4) 设备运行环境较差:一次风机变频室靠近二期厂房, 适逢二期厂房拆迁, 灰尘较多, 柜内易积尘, 造成接线端子等短路现象。

(5) 变频装置的U P S电源装置故障频繁。

针对以上这些原因, 我们经过反复探讨, 采用了相对应的几点措施:

(1) 更换所有功率模块电源板, 吸收板, 增加磁环。更换光纤通后讯接口装置正常, 在运行后停机时对光纤接口用酒精清洗光纤接头, 并加固做好设备防尘工作。

加固连接部分的所有螺丝, 确保触头接触良好。

(2) 认真检查二次电缆屏蔽层的接地情况, 对没有接地的加装接地, 对接地不良的重新接好。此外还在P L C控制器上加装屏蔽接地, 保证了设备不会因外部干扰的原因引起故障的发生。

(3) 针对这种情况, 我们主要采取了以下两种措施: (1) 加强对风机调速装置进行认真巡查, 及时发现并排查设备缺陷; (2) 设备停运期间, 对设备各元件进行测试, 特别针对容易出故障的各类元件, 主要包括功率模块线路板、U P S等, 进行全面检查测试, 对测试不合格的元件进行更换, 消除各类设备隐患, 保证变频装置稳定运行。对一次风机变频装置的各种故障现象, 有针对性地进行处理并优化与完善。

(4) 一次风机变频装置室靠近二期厂房, 二期设备拆迁导致周围空间粉尘相对较大, 使室内粉尘大, 柜内容易积尘, 造成设备的绝缘降低, 发生短路现象。针对这种情况, 我们采取将门窗长期关闭, 利用空调对室内进行降温, 保证室内与室外最大程度的隔离, 保持室内环境卫生。并定期清洗滤网, 加强通风, 保障冷却效果。我们还利用设备每次停运的时候, 对一次风机变频装置内部进行彻底吹扫清洁, 保证柜内设备无积尘, 保证设备绝缘良好, 消除因设备绝缘减低而引起的一次风机故障的隐患。

(5) 更换U P S电源装置, 平时注意维护好U P S电池, 在停机没有交流输入情况下, 将输出回路断开, 防止U P S电池全部放电。

在做好整改措施的同时, 我们加强对装置的巡查力度, 及时发现并排除缺陷, 将故障消灭于萌芽状态。在每次风机停运期间, 清扫内部积尘, 保证设备清洁;在大小修期间, 对设备进行全面测试, 对测试不合格的元件进行更换。

通过一系列的措施及整改, 效果显著:2013年5月至12月份一次风机变频装置故障次数由整改前的13次降到1次, 为一次风机的安全经济运行打下了基础。有效的减少了一次风机变频装置的故障发生, 提高了机组的运行可靠稳定性, 提高了机组的发电量。减少了人力、物力的浪费, 降低了检修成本, 提升了企业的经济效益。

摘要：本文通过对粤嘉电力有限公司梅县发电厂三期一次风机高压变频调速系统HARSVERT-A系列的变频装置故障统计、分析原因。提出了一系列相对应的措施及整改, 有效降低了一次风机变频装置的故障率。提高了机组的运行可靠稳定性, 提升了企业的经济效益。

关键词：一次风机变频装置,降低,故障率

参考文献

[1]粤嘉电力有限公司梅县发电厂运行、检修规程[Z].

一次风机变频器 篇8

从能源结构看, 目前我国的清洁能源发电比例持续提高, 但结构性问题仍然突出。截至2009年底, 全国火电装机容量已达6.51亿kW, 占全部装机容量的74.49%。而2009年全国发电量为36812亿kWh, 其中火电发电量比例高达81.81%[1]。然而目前火电厂中的主要用电设备存在较严重的能源浪费现象。风机是发电厂的主要耗能设备, 风机耗电量约占厂用电量的25%～30%。

以内蒙古大唐托克托发电有限责任公司 (简称托电公司) 11# 300MW机组为例, 大小风机共计54台, 总功率为1.35万kW (其中单机功率为1400kW的一次风机2台) , 年耗能量为980万kWh, 占年发电量的1.1%。

调节风机风量和水泵流量的常用方法有两种:改变挡板或阀门开度, 采用电磁转差离合器和液力偶合器。但这两种方法都存在效率低下的问题[2]。火电厂辅机设备的驱动电机大多为高压大功率电机。解决上述问题的最有效手段是利用中压变频技术对这些设备的驱动电源进行变频改造。近年来, 随着技术日趋成熟, 产品质量的显著提高, 中压变频装置广泛应用于火电企业风机、水泵的驱动中, 节能效果显著[3,4,5]。因此, 中压变频改造是节能降耗、提高经济效益最直接、有效的措施。据此, 托电公司对2台2×300MW机组的一次风机进行了中压变频改造。

1 系统概况

托电公司2×300MW机组每台机组一次风系统由2台成都电力机械厂提供的G5-2×29-14NO22.5F双吸入离心式风机进行对磨煤机提供风量, 额定流量为50.9t/h, 额定压力为1.61kPa。电动机型号为YKK560-4, 额定功率为1400kW, 额定电压6kV, 额定转速1491r/min。初投产时, 一次风机采用百叶窗式调节门进行调节。

运行过程中发现该调节方式具有以下缺点: (1) 能耗大, 因电动机不具备随负荷变化调节出力的能力, 长期运行在接近额定出力状况下造成大量电能的浪费; (2) 调节门调节不理想, 在调节的过程中存在卡塞隐患, 常使驱动电动机出现短时间强烈振动现象, 影响电机寿命; (3) 调节范围有限。

2010年, 托电公司对2×300MW机组的一次风机进行中压变频调速改造, 此次改造对每台机组2台电动机进行改造, 每台一次风机电动机均可采用工、变频两种方式运行。经过对比分析, 选用北京合康亿盛变频科技股份有限公司中压变频装置HTVERT-Y06/177, 新系统于2010年6月全部投入运行。

2 节能改造设计及调试

2.1 改造方案

2.1.1 主回路

11#、12#机组的4台一次风机均进行了变频改造, 一次系统原理如图1所示。

主回路由1个6kV开关柜引电源电缆至进线隔离开关, 1个出线隔离开关引电源至1台一次风机电机;进线隔离开关与出线隔离开关采用旁路隔离开关联络, 用于变频装置故障后导入工频方式。变频装置控制电源由空调电源箱引一路三相380V电源。

HTVERT-Y06/177采用交-直-交方式, 整流器件为二极管, 逆变器件为IGBT, 采用功率单元串联, 叠波升压, 充分利用常压变频器的成熟技术, 因而具有很高的可靠性。控制方式采用无速度传感器矢量控制, 运行性能更加优越。

2.1.2 保护部分

(1) 变频装置与开关柜之间敷设控制电缆用于连锁及闭锁;连锁包括变频装置故障跳开关, 闭锁包括开关已合闸等。

(2) 变频装置与DCS之间控制电缆敷设用于状态量、模拟量反馈及给定。其中变频装置起、停信号 (如干扰大) 需加从动继电器;状态量包括起、停、报警、故障、变频装置允许合闸, 模拟量包括:速度给定、速度反馈、电流反馈等。

2.2 调试过程中出现的问题及解决方法

(1) 在调试过程中发生在转速指令信号丢失后, 不能维持电动机转速现象。针对该问题更换了变频装置的控制部分, 问题得到了有效解决。

(2) 人机界面死机后, 变频装置退出运行, 更换升级版的人机界面后, 解决了该问题。

(3) 将控制变频装置的变压器的温度报警上传至DCS界面, 有效地保证了变频装置的变压器超温可控。

(4) 为解决变频装置小间在夏季温度过高问题, 在变频装置小间加设1.5m×1.0m的2个通风道, 保证了夏季期间变频装置小间不超温。

(5) 为保证在部分功率单元损坏的情况下, 变频装置仍可正常运行, 设置了功率单元旁路, 保证了变频装置的正常使用。

3 经济效益分析

为了分析变频改造后的节能情况, 选取11#机组分别在61%、75%、85%三种负荷工况下, 将一次风机工频和变频两种运行方式下的运行情况进行对比, 机组运行工况、一次风机用电量 (原始数据均来自大唐托电生产MIS系统) 及计算结果如表1所示。

从表1可以看出, 当机组负荷系数分别为61%、75%、85%时, 一次风机变频运行比工频运行每小时分别节电975kWh、457.5kWh、592.5kWh。变频改造后, 节电效果显著。

根据MIS系统2010年1～6月的统计数据, 托电公司11#机组平均负荷系数为69.42%, 按变频改造后平均每小时节电量675kWh计算, 全年可节约电量2932200kWh。按托电公司上网电价0.342元/kWh 计算, 直接经济效益约为100.28万元。每台机组改造费用一次性增加约185万元 (含设备费、调试费、培训费) , 约2年即可收回投资。

4 注意事项

根据托电公司2×300MW机组一次风机变频改造经验, 大机组在应用中压变频装置时应注意以下问题:

(1) 选定使用单元旁路功能, 可自动切除故障单元, 不影响变频装置整体运行。

(2) 同步投切功能的使用, 可实现电机在电网与变频之间“无扰动”切换, 减少了对机械设备及电网的冲击。

(3) 变频装置的冷却需妥善考虑, 在夏季高温的情况下需增加其他的冷却手段, 大机组在应用大容量变频装置时可考虑采用空冷方式 (目前托电已应用) , 建议3000kW以上安装空冷。

(4) 对于压缩机、振动机等转矩波动大的负载, 应在了解实际工艺、工况条件下, 中压变频装置选型额定电流需要大于工频运行最大电流。

(5) 在机组建设时期需考虑变频装置的安装, 目前很多电厂改造过程中均遇到了变频装置安装问题。

(6) 在高环境温度、高海拔高度等一些特殊的应用场合, 中压变频装置需降容使用, 变频装置选型需放大一档。

5 结论

由于大机组对安全稳定的运行要求较高, 所以很多电厂在应用中压变频装置的时候存在顾虑。根据托电公司一次风机变频改造后的运行情况, 这种顾虑是完全没有必要的。目前国内火电机组燃煤问题非常棘手, 降低厂用电率、降低煤耗是长期工作目标, 通过对托电公司一次风机变频改造后的节能分析可以看出, 对大电机、大负荷旋转机械的变频改造无疑是节能的较好手段。随着中压变频技术的成熟, 中压变频装置在火电厂的应用前景非常广阔。

参考文献

[1]中国电力企业联合会.中电联发布2009年全国电力工业年度统计数据[EB/OL].http://www.cec.org.cn/ht-ml/deptnews/2010/7/16/20107161439168390.html, 2010-7-16.

[2]胡松如, 李遵基, 陆介章, 等.高压变频调速控制节能原理分析[J].中国电力, 2003, (1) :67-70.

[3]刘广忱, 杨德荣, 张英贤.基于中压变频技术的600MW机组凝结水泵的节能改造[J].热力发电, 2008, 37 (8) :62-64.

[4]崔艳华, 郭吉鸿.高压变频调速在600MW发电机组一次风机上的应用[J].节能, 2009, (3) :46-48.