離心一次風機變頻改造及帶負荷工頻/變頻互切

高貴娥　李慧欣

摘 要：為降低燃煤發電廠廠用電率，提高能源轉化效率，全面建設優秀節約環保型企業，海勃灣發電廠于2011年12月對#6爐#1、2一次風機進行了電機變頻改造。文章閘述了一次風機變頻設備的運行方式和功能、變頻一次風機運行的安全問題和防范措施，分析闡明了一次風機帶負荷進行“工頻變頻”互切操作的經濟收益和改造前后一次風機不同負荷工況下耗電率的變化情況。

關鍵詞：一次風機；變頻；工頻

海勃灣發電廠#6鍋爐（330MW）為哈爾濱鍋爐廠有限公司生產的HG-1018/18.58-YM20型亞臨界參數、一次中間再熱、單爐膛自然循環汽包鍋爐，設計燃用煙煤，采用平衡通風，離心一次風機（入口導葉調節）帶中速磨正壓直吹制粉系統、擺動燃燒器四角切園燃燒方式。一次風機變頻改造項目采用北京國電四維電力技術有限公司研發、生產的高壓變頻器。

1 變頻一次風機設備概況

1.1 一次風機參數規范

全壓15818.4 Pa；流量230796m3/h；電機及變頻器電壓6KV；額定電流138.6A。

額定功率1250KW；工頻轉速1482r/min；變頻器容量2000KVA；變頻器額定輸出電流192A。

1.2 一次風機變頻器電氣一次系統簡圖

2 一次風機變頻器的運行方式和功能

2.1 變頻器的運行方式

2.1.1 正常情況下一次風機變頻器高、低壓側開關QF1、QF2及變頻器旁路開關QF3分、合閘位置相反，即“變頻合閘”位為：QF1、QF2在“合閘位”、QF3在“分閘位”、“工頻合閘”位為：QF3在“合閘位”、QF1、QF2在“分閘位”，此操作只需在DCS中一次風機變頻操作器上點擊“變頻合閘”或“工頻合閘”即可實現；如變頻器既在“變頻分閘”位、又在“工頻分閘”位，則QF1、QF2、QF3都在“分閘”位。

2.1.2 一次風機正常進行“變頻”停運時，此時QF1、QF2開關不斷開，即仍處于“變頻合閘”位；正常進行“工頻”停運時，此時QF3開關不斷開，即仍處于“工頻合閘”位。

2.2 變頻器的功能

2.2.1 正常情況下一次風機變頻器隨時可使運行人員方便、快捷、直接、可靠的進行“變頻切工頻”、“工頻切變頻”的切換，且開關切換時間僅為幾十至幾百毫秒。

2.2.2 進行一次風機“變頻切工頻”切換操作后，該一次風機自動進入工頻全速運行，此切換全過程從風機當前變頻輸出升至工頻、加上開關切換時間，用時不超過10S鐘。

2.2.3 一次風機變頻器重故障跳閘時，變頻器自動斷開QF1、QF2開關，自動合上QF3開關，實現“工頻合閘”，此時運行人員可快速地在DCS上進行一次風機的“工頻啟動”，為事故處理贏得爭取時間。

2.2.4 一次風機變頻器設有“急停”按鈕，緊急情況或故障情況下，運行人員手動點擊變頻器柜體或DCS上變頻器手操器中的“急?！卑粹o，此時6KV電源開關、QF1、QF2開關斷開。

2.2.5 分別經過空載和帶載試驗觀察得出：一次風機“變頻切工頻”或“工頻切變頻”切換過程對6KV母線電壓基本無影響。

3 變頻一次風機存在的安全問題及防范措施

3.1 電機低頻運行振動大

2012年3月9日-4月2日期間，因蒙西電網包頭至德嶺山線路切改，海勃灣電廠#6機組一直進行深度調峰，全天最低負荷常低至135MW，此時變頻一次風機頻率降低至30～32HZ時，就地檢查電機及風機振動和噪音均增大，查閱風機振動速率的歷史趨勢發現：在一次風機低頻運行時，振動速率由正常時的0.5mm/s迅速增長至1.4-1.8mm/s，經調整增加頻率后，此現象消失。

3.2 帶負荷“工頻變頻”互切的安全問題

兩并聯運行的一次風機在其中一臺進行帶負荷“變頻切工頻”或“工頻切變頻”的操作時，可能發生“失速搶風”現象，或由于切換過程中人員調整方法不當，使一次風壓大幅波動而直接影響鍋爐燃燒。

3.3 安全防范措施

3.3.1 通過試驗確定風機低頻運行振區，在日常運行中，協調本廠各運行機組間負荷，使得一次風機變頻運行中避開“低頻”振區。

3.3.2 在運行中進行帶負荷“變頻切工頻”或“工頻切變頻”操作時，先投入下層3支油槍做好穩燃工作，然后運行人員根據母管一次風壓調整變頻輸出的同時調整一次風機出口擋板，并手動將母管一次風壓波動范圍控制在1～2Kpa以內，就可保證不發生失速搶風現象和對鍋爐燃燒的影響。

4 一次風機變頻改造后的節能分析

4.1 一次風機“停運風機切換工頻變頻方式”與帶負荷“工頻變頻”互切情況對比：

4.1.1 停運風機切換工頻變頻方式

2012年2月15日，6號機組啟動后發電機“進相試驗”時進行兩臺一次風機“變頻切工頻”操作，采取方法是停運工頻風機，切至變頻方式，然后再變頻啟動風機，整個操作過程用時45分鐘，鍋爐穩燃用油3.12噸。

4.1.2 帶負荷“工頻變頻”互切

2012.2.15，6號機組啟動后發電機“進相試驗”完畢，負荷180MW時進行兩臺一次風機帶負荷“工頻切變頻”操作用時僅3分鐘，穩燃用油0.08噸；此外在12年春查中，對一次風機變頻器風扇電機進行檢查前后，均帶負荷進行過“工頻變頻”互切操作，操作用時均在3分鐘以內，因而鍋爐穩燃用油量也就很少。

結論：運行中帶負荷進行“工頻變頻”切換操作遠比通過停運、啟動風機進行切換操作安全、經濟。

4.2 不同工況下一次風機工頻/變頻運行時耗電率對比

5 結束語

一次風機變頻改造后，因6KV變頻器有一定的耗電率，因而除在100%負荷工況下變頻運行沒有工頻運行經濟，在其它負荷工況下均收到了節能效果。

我廠于2012年年初對#5爐兩臺一次風機也進行了變頻改造，運行穩定且帶負荷“工頻變頻”互切正常。

參考文獻

[1]劉家鈺.電站風機改造與可靠性分析[M].中國電力出版社，2003.endprint

摘 要：為降低燃煤發電廠廠用電率，提高能源轉化效率，全面建設優秀節約環保型企業，海勃灣發電廠于2011年12月對#6爐#1、2一次風機進行了電機變頻改造。文章閘述了一次風機變頻設備的運行方式和功能、變頻一次風機運行的安全問題和防范措施，分析闡明了一次風機帶負荷進行“工頻變頻”互切操作的經濟收益和改造前后一次風機不同負荷工況下耗電率的變化情況。

關鍵詞：一次風機；變頻；工頻

海勃灣發電廠#6鍋爐（330MW）為哈爾濱鍋爐廠有限公司生產的HG-1018/18.58-YM20型亞臨界參數、一次中間再熱、單爐膛自然循環汽包鍋爐，設計燃用煙煤，采用平衡通風，離心一次風機（入口導葉調節）帶中速磨正壓直吹制粉系統、擺動燃燒器四角切園燃燒方式。一次風機變頻改造項目采用北京國電四維電力技術有限公司研發、生產的高壓變頻器。

1 變頻一次風機設備概況

1.1 一次風機參數規范

全壓15818.4 Pa；流量230796m3/h；電機及變頻器電壓6KV；額定電流138.6A。

額定功率1250KW；工頻轉速1482r/min；變頻器容量2000KVA；變頻器額定輸出電流192A。

1.2 一次風機變頻器電氣一次系統簡圖

2 一次風機變頻器的運行方式和功能

2.1 變頻器的運行方式

2.1.1 正常情況下一次風機變頻器高、低壓側開關QF1、QF2及變頻器旁路開關QF3分、合閘位置相反，即“變頻合閘”位為：QF1、QF2在“合閘位”、QF3在“分閘位”、“工頻合閘”位為：QF3在“合閘位”、QF1、QF2在“分閘位”，此操作只需在DCS中一次風機變頻操作器上點擊“變頻合閘”或“工頻合閘”即可實現；如變頻器既在“變頻分閘”位、又在“工頻分閘”位，則QF1、QF2、QF3都在“分閘”位。

2.1.2 一次風機正常進行“變頻”停運時，此時QF1、QF2開關不斷開，即仍處于“變頻合閘”位；正常進行“工頻”停運時，此時QF3開關不斷開，即仍處于“工頻合閘”位。

2.2 變頻器的功能

2.2.1 正常情況下一次風機變頻器隨時可使運行人員方便、快捷、直接、可靠的進行“變頻切工頻”、“工頻切變頻”的切換，且開關切換時間僅為幾十至幾百毫秒。

2.2.2 進行一次風機“變頻切工頻”切換操作后，該一次風機自動進入工頻全速運行，此切換全過程從風機當前變頻輸出升至工頻、加上開關切換時間，用時不超過10S鐘。

2.2.3 一次風機變頻器重故障跳閘時，變頻器自動斷開QF1、QF2開關，自動合上QF3開關，實現“工頻合閘”，此時運行人員可快速地在DCS上進行一次風機的“工頻啟動”，為事故處理贏得爭取時間。

2.2.4 一次風機變頻器設有“急?！卑粹o，緊急情況或故障情況下，運行人員手動點擊變頻器柜體或DCS上變頻器手操器中的“急?！卑粹o，此時6KV電源開關、QF1、QF2開關斷開。

2.2.5 分別經過空載和帶載試驗觀察得出：一次風機“變頻切工頻”或“工頻切變頻”切換過程對6KV母線電壓基本無影響。

3 變頻一次風機存在的安全問題及防范措施

3.1 電機低頻運行振動大

2012年3月9日-4月2日期間，因蒙西電網包頭至德嶺山線路切改，海勃灣電廠#6機組一直進行深度調峰，全天最低負荷常低至135MW，此時變頻一次風機頻率降低至30～32HZ時，就地檢查電機及風機振動和噪音均增大，查閱風機振動速率的歷史趨勢發現：在一次風機低頻運行時，振動速率由正常時的0.5mm/s迅速增長至1.4-1.8mm/s，經調整增加頻率后，此現象消失。

3.2 帶負荷“工頻變頻”互切的安全問題

兩并聯運行的一次風機在其中一臺進行帶負荷“變頻切工頻”或“工頻切變頻”的操作時，可能發生“失速搶風”現象，或由于切換過程中人員調整方法不當，使一次風壓大幅波動而直接影響鍋爐燃燒。

3.3 安全防范措施

3.3.1 通過試驗確定風機低頻運行振區，在日常運行中，協調本廠各運行機組間負荷，使得一次風機變頻運行中避開“低頻”振區。

3.3.2 在運行中進行帶負荷“變頻切工頻”或“工頻切變頻”操作時，先投入下層3支油槍做好穩燃工作，然后運行人員根據母管一次風壓調整變頻輸出的同時調整一次風機出口擋板，并手動將母管一次風壓波動范圍控制在1～2Kpa以內，就可保證不發生失速搶風現象和對鍋爐燃燒的影響。

4 一次風機變頻改造后的節能分析

4.1 一次風機“停運風機切換工頻變頻方式”與帶負荷“工頻變頻”互切情況對比：

4.1.1 停運風機切換工頻變頻方式

2012年2月15日，6號機組啟動后發電機“進相試驗”時進行兩臺一次風機“變頻切工頻”操作，采取方法是停運工頻風機，切至變頻方式，然后再變頻啟動風機，整個操作過程用時45分鐘，鍋爐穩燃用油3.12噸。

4.1.2 帶負荷“工頻變頻”互切

2012.2.15，6號機組啟動后發電機“進相試驗”完畢，負荷180MW時進行兩臺一次風機帶負荷“工頻切變頻”操作用時僅3分鐘，穩燃用油0.08噸；此外在12年春查中，對一次風機變頻器風扇電機進行檢查前后，均帶負荷進行過“工頻變頻”互切操作，操作用時均在3分鐘以內，因而鍋爐穩燃用油量也就很少。

結論：運行中帶負荷進行“工頻變頻”切換操作遠比通過停運、啟動風機進行切換操作安全、經濟。

4.2 不同工況下一次風機工頻/變頻運行時耗電率對比

5 結束語

一次風機變頻改造后，因6KV變頻器有一定的耗電率，因而除在100%負荷工況下變頻運行沒有工頻運行經濟，在其它負荷工況下均收到了節能效果。

我廠于2012年年初對#5爐兩臺一次風機也進行了變頻改造，運行穩定且帶負荷“工頻變頻”互切正常。

參考文獻

[1]劉家鈺.電站風機改造與可靠性分析[M].中國電力出版社，2003.endprint

摘 要：為降低燃煤發電廠廠用電率，提高能源轉化效率，全面建設優秀節約環保型企業，海勃灣發電廠于2011年12月對#6爐#1、2一次風機進行了電機變頻改造。文章閘述了一次風機變頻設備的運行方式和功能、變頻一次風機運行的安全問題和防范措施，分析闡明了一次風機帶負荷進行“工頻變頻”互切操作的經濟收益和改造前后一次風機不同負荷工況下耗電率的變化情況。

關鍵詞：一次風機；變頻；工頻

海勃灣發電廠#6鍋爐（330MW）為哈爾濱鍋爐廠有限公司生產的HG-1018/18.58-YM20型亞臨界參數、一次中間再熱、單爐膛自然循環汽包鍋爐，設計燃用煙煤，采用平衡通風，離心一次風機（入口導葉調節）帶中速磨正壓直吹制粉系統、擺動燃燒器四角切園燃燒方式。一次風機變頻改造項目采用北京國電四維電力技術有限公司研發、生產的高壓變頻器。

1 變頻一次風機設備概況

1.1 一次風機參數規范

全壓15818.4 Pa；流量230796m3/h；電機及變頻器電壓6KV；額定電流138.6A。

額定功率1250KW；工頻轉速1482r/min；變頻器容量2000KVA；變頻器額定輸出電流192A。

1.2 一次風機變頻器電氣一次系統簡圖

2 一次風機變頻器的運行方式和功能

2.1 變頻器的運行方式

2.1.1 正常情況下一次風機變頻器高、低壓側開關QF1、QF2及變頻器旁路開關QF3分、合閘位置相反，即“變頻合閘”位為：QF1、QF2在“合閘位”、QF3在“分閘位”、“工頻合閘”位為：QF3在“合閘位”、QF1、QF2在“分閘位”，此操作只需在DCS中一次風機變頻操作器上點擊“變頻合閘”或“工頻合閘”即可實現；如變頻器既在“變頻分閘”位、又在“工頻分閘”位，則QF1、QF2、QF3都在“分閘”位。

2.1.2 一次風機正常進行“變頻”停運時，此時QF1、QF2開關不斷開，即仍處于“變頻合閘”位；正常進行“工頻”停運時，此時QF3開關不斷開，即仍處于“工頻合閘”位。

2.2 變頻器的功能

2.2.1 正常情況下一次風機變頻器隨時可使運行人員方便、快捷、直接、可靠的進行“變頻切工頻”、“工頻切變頻”的切換，且開關切換時間僅為幾十至幾百毫秒。

2.2.2 進行一次風機“變頻切工頻”切換操作后，該一次風機自動進入工頻全速運行，此切換全過程從風機當前變頻輸出升至工頻、加上開關切換時間，用時不超過10S鐘。

2.2.3 一次風機變頻器重故障跳閘時，變頻器自動斷開QF1、QF2開關，自動合上QF3開關，實現“工頻合閘”，此時運行人員可快速地在DCS上進行一次風機的“工頻啟動”，為事故處理贏得爭取時間。

2.2.4 一次風機變頻器設有“急?！卑粹o，緊急情況或故障情況下，運行人員手動點擊變頻器柜體或DCS上變頻器手操器中的“急停”按鈕，此時6KV電源開關、QF1、QF2開關斷開。

2.2.5 分別經過空載和帶載試驗觀察得出：一次風機“變頻切工頻”或“工頻切變頻”切換過程對6KV母線電壓基本無影響。

3 變頻一次風機存在的安全問題及防范措施

3.1 電機低頻運行振動大

2012年3月9日-4月2日期間，因蒙西電網包頭至德嶺山線路切改，海勃灣電廠#6機組一直進行深度調峰，全天最低負荷常低至135MW，此時變頻一次風機頻率降低至30～32HZ時，就地檢查電機及風機振動和噪音均增大，查閱風機振動速率的歷史趨勢發現：在一次風機低頻運行時，振動速率由正常時的0.5mm/s迅速增長至1.4-1.8mm/s，經調整增加頻率后，此現象消失。

3.2 帶負荷“工頻變頻”互切的安全問題

兩并聯運行的一次風機在其中一臺進行帶負荷“變頻切工頻”或“工頻切變頻”的操作時，可能發生“失速搶風”現象，或由于切換過程中人員調整方法不當，使一次風壓大幅波動而直接影響鍋爐燃燒。

3.3 安全防范措施

3.3.1 通過試驗確定風機低頻運行振區，在日常運行中，協調本廠各運行機組間負荷，使得一次風機變頻運行中避開“低頻”振區。

3.3.2 在運行中進行帶負荷“變頻切工頻”或“工頻切變頻”操作時，先投入下層3支油槍做好穩燃工作，然后運行人員根據母管一次風壓調整變頻輸出的同時調整一次風機出口擋板，并手動將母管一次風壓波動范圍控制在1～2Kpa以內，就可保證不發生失速搶風現象和對鍋爐燃燒的影響。

4 一次風機變頻改造后的節能分析

4.1 一次風機“停運風機切換工頻變頻方式”與帶負荷“工頻變頻”互切情況對比：

4.1.1 停運風機切換工頻變頻方式

2012年2月15日，6號機組啟動后發電機“進相試驗”時進行兩臺一次風機“變頻切工頻”操作，采取方法是停運工頻風機，切至變頻方式，然后再變頻啟動風機，整個操作過程用時45分鐘，鍋爐穩燃用油3.12噸。

4.1.2 帶負荷“工頻變頻”互切

2012.2.15，6號機組啟動后發電機“進相試驗”完畢，負荷180MW時進行兩臺一次風機帶負荷“工頻切變頻”操作用時僅3分鐘，穩燃用油0.08噸；此外在12年春查中，對一次風機變頻器風扇電機進行檢查前后，均帶負荷進行過“工頻變頻”互切操作，操作用時均在3分鐘以內，因而鍋爐穩燃用油量也就很少。

結論：運行中帶負荷進行“工頻變頻”切換操作遠比通過停運、啟動風機進行切換操作安全、經濟。

4.2 不同工況下一次風機工頻/變頻運行時耗電率對比

5 結束語

一次風機變頻改造后，因6KV變頻器有一定的耗電率，因而除在100%負荷工況下變頻運行沒有工頻運行經濟，在其它負荷工況下均收到了節能效果。

我廠于2012年年初對#5爐兩臺一次風機也進行了變頻改造，運行穩定且帶負荷“工頻變頻”互切正常。

參考文獻

[1]劉家鈺.電站風機改造與可靠性分析[M].中國電力出版社，2003.endprint