烏拉特發電廠一次風機變頻器旁路改造技術應用探討

沈瀅+劉治國+牛波

摘 要： 文中分析了為解決我廠一次風機在運行中由于變頻故障切換工頻不成功造成鍋爐滅火的問題，在原裝日本日立公司生產的變頻裝置的基礎上增加旁路開關，運行中的一次風機變頻器故障時可以自動切換至工頻運行，有效的避免了鍋爐滅火，保證了機組的穩定運行。

關鍵詞： 一次風機變頻器；變頻；工頻；旁路開關

一、一次風機變頻器增加旁路開關的意義和經濟效益

隨著我國國民經濟的快速發展，能源需求與能源消耗日益增加，作為能源動力的發電廠進行節能減排，其意義十分重大。對于火電發電企業運行經濟性，通過兩大經濟指標來反應：發電標準煤耗和廠用電率。在完成發電任務的同時，盡可能降低發電標準煤耗、降低廠用電率，就可以提高發電廠的生產效率，實現企業效益最大化的目標。

2008年我廠陸續進行了#4、5機組一次風機由工頻啟動運行改為變頻啟動運行的改造工作，一臺300MW機組一次風機變頻改造后，以0.25元/KWh計算，年節電經濟效益約為230萬元，而該項目的總投資約為450萬元，不到2年即可收回投資，因此產生的經濟效益十分可觀。

存在最嚴重的隱患就是當變頻器故障時候，需要人為切至工頻運行。

我廠經過四年多的運行，證明一次風機變頻改造是成功的，取得了明顯的經濟效益。可是在2013年的6月，我廠#4機組因為一次風機變頻器重故障跳閘，引起鍋爐滅火，機組打閘停機，造成了很大的經濟損失。所以，為了確保鍋爐燃燒穩定，機組安全運行，一次風機變頻故障自動切換至工頻運行就是急切需要改造的。

二、一次風機變頻器改造前簡述

烏拉特發電廠一次風機采用日本日立公司生產的變頻裝置，變頻器的控制方式采用多級PWM疊加技術，結構采用多個變頻器單元串聯疊加輸出的方式。

對變頻器的啟停操作，通過切換開關，既可以通過就地的按鈕控制，又可通過遠方的DCS控制來完成。變頻裝置根據DCS給出的速度調節信號自動的控制電機的轉速，并且在就地和遠方都可以監視變頻裝置的狀態。

改造前接線圖：

三、一次風機變頻器的改造及改造后的接線圖

一次風機變頻改造后，熱控邏輯完善、自動控制功能投入正常，實現了風機變切工、工切變運行狀態自動切換功能，變頻器故障時無擾自動切換至工頻運行，不影響機組負荷，節能效果明顯。但是在設計過程中會面臨一些問題：一是邏輯設計復雜，二是工況復雜，為了解決上面的問題，我們考慮了很多方案，最終決定選擇旁路開關的自動切換由電氣完成，切換信號送至DCS系統，由DCS 完成一次風壓的控制以及切換不成功觸發RB邏輯，這樣設計的好處在于：電氣完成開關的自動切換可以有效的簡化DCS的控制邏輯，同時由于沒有與DCS的通訊，可以使切換更安全、更迅速。風壓控制由DCS完成，由于切換過程中不僅要協調兩臺變頻器的出力，同時還要配合一次風機入口擋板開度的調整，切換過程動作的設備較多，由DCS完成則無需將這些信號通過DCS再送至PLC中，功能實現比較容易，同時又無需增加變頻器的協調控制系統（另外一套PLC），可以節約一部分改造費用。

在原來變頻器的啟動回路中增加了3大接觸器，即：KM1、KM2、KM3，以及相關的控制元件，回路簡單，造價低，即完成了本次變頻旁路改造。

改造后，在DCS控制畫面增加了“工頻切變頻”、“變頻切工頻”，在DCS畫面上的操作和以前一樣。變頻器的變頻運行分為：就地和遠程運行兩種，就地運行為變頻器控制柜上就地運行，遠程運行為集控室運行。可通過變頻器控制柜上“就地/遠方”選擇開關進行選擇。集控室運行選擇遠方。

1、變頻啟動：

（1）變頻器QS1，QS2 已閉合，KM1，KM2，KM3接觸器分斷位，6405開關 分斷位置。

（2）將6405開關合閘。

（3）待DCS收到變頻器請求運行，啟動變頻器運行，充電5S后，變頻器會自動合上KM1，KM2接觸器。一次風機變頻運行。

2、工頻啟動

（1）變頻器KM1、KM2、KM3接觸器在分閘位置，6405開關在分閘位置（QS1、QS2在合閘位或分閘位都可以）

（2）就地（DCS）啟動KM3接觸器合閘。

（3）啟動6405開關合閘，一次風機工頻運行。

3、變頻器工頻運行切換變頻運行

（1）變頻器在工頻運行中，6405開關在合閘位置，QS1，QS2在合閘位置，KM1、KM2接觸器在分閘位置，KM3接觸器在合閘位置。

（2）在DCS收到變頻器發出的請求運行信號。DCS（就地）啟動變頻器工頻切換變頻指令。

（3）變頻器先充電5s，再分斷KM3接觸器，再合閘KM1，KM2接觸器。一次風機變頻運行。

4、變頻器變頻運行切換工頻運行

（1）變頻器在變頻運行中，6405開關在合閘位置，QS1，QS2在合閘位置，KM1、 KM2在合閘位置，KM3在分閘位置。

（2）DCS啟動變頻切換工頻運行指令，變頻器先斷開KM1，KM2接觸器，在KM2分斷4S后變頻器啟動KM3合閘。一次風機工頻運行。

5、變頻器變頻運行重故障自動切換工頻

（1）變頻器在變頻運行，6405開關在合閘位置，QS1、QS2刀閘在合閘位置，KM1、KM2在合閘位置。KM3在分閘位置。

（2）變頻器運行中出現變頻器重故障。

（3）變頻器立即分斷KM1、KM2。KM3在KM2分閘后4S后變頻器啟動KM3合閘。一次風機工頻運行。

注：變頻器QS1、QS2刀閘信號未設計送入DCS， QS1、QS2在變頻器請求變頻運行中時的必要啟動條件，即 QS1、QS2電氣閉鎖KM1和KM2，即QS1、QS2斷開時， KM1和KM2合不上；KM3和KM2 互鎖，即KM3合上后， KM2合不上； KM2合上后， KM3合不上。 KM3和KM1不 互鎖。

結束語：

我廠一次風機變頻改造后運行了3年多，發生過幾次變頻器故障切換，切換過程中一次風壓波動都控制在了允許的范圍內，沒有引發其他保護動作，此切換邏輯經歷了這些考驗，證明確實能夠有效的保證風壓控制，從而保障機組的安全運行，并對廠用電率的降低起到了非常積極地作用。

參考文獻

[1]張金亮，高壓變頻裝置在循環流化床鍋爐一次風機中的應用[J]；熱力發電；2011年07期.endprint