某热电厂引风机高压变频改造

李延东林峰

(浙江华业电力工程股份有限公司浙江宁波315800)

摘要：针对某热电厂引风机经常跳闸的原因进行了分析，并结合引风机运行的安全性、可靠性和经济性要求，提出了引风机变频控制的改进方案，实现了工频与变频之间多种方式转换，解决了传统引风机系统存在的问题，满足了热电厂运行要求。

关键词：变频引风机；跳闸；改造；变频运行

引言：

引风机是将热电厂炉膛内燃烧的高温烟气送出炉膛外，以维持炉膛负压和保证锅炉内部热力循环的重要设备。若引风机发生故障或跳闸必将破坏锅炉燃烧系统的稳定，引起锅炉侧联锁保护动作，导致发电机组甩负荷或跳闸。某热电厂曾因旧设备老化而引进新的引风机系统，但运行一段时间后发生了多起引风机保护跳闸事件，导致多台机组频繁停机，造成了巨大经济损失。为此，本文对引风机跳闸原因进行了分析，并制定了相应的解决方案，以提高引风机系统的运行可靠性

一、背景

在热电联产机组的锅炉辅机中，引风机是耗电率较大的辅机之一，机组额定负荷时引风机的出口静叶挡板开度为90%左右，而实际运行中特别是后半夜机组负荷较低时，引风机的出口静叶挡板开度为50%左右，此时电机仍旧按照额定工况运行，引风机的出力大幅度降低了，而电机的耗电率却降低很小，造成了电能的大量浪费，致使机组的厂用电率很高。随着技术的发展，大功率变频器的价格逐渐降低，应用越来越广泛，如果在引风机的电机上加装高压变频器，当引风机的出口静叶挡板全开时，可以通过调整电机的转速来调整引风机的出力，以满足机组负荷的变化，降低引风机的耗电率，达到节能的目的。

引风机工频运行时，锅炉负荷变化，炉膛负压通过改变风机静叶角度调节，风机效率低，且从机组的变负荷运行特性和风机负荷设计裕量考虑，风机运行往往偏离理论高效区，增加了厂用电的消耗。引风机长时间高速工作，风机叶片磨损大，寿命短，同时增加了检修量和费用。当风机转速发生变化时，其运行效率变化不大，当风机转速降低后，其轴功率随转速的三次方降低，引风机电机所需的电功率亦可相应降低，所以调速是风机节能的重要途径

二、工程应用方案

某公司装机容量为2*300MW供热机组，为了响应节能减排的号召，公司于2010年9月对1机组2台引风机的电机进行技术改造，在电机上加装高压大功率变频器，实际运行中节能效果明显。技术改造选用了ASD6000S系列高压大功率变频器，它包括多个串联的功率模块，将多个低压功率模块的输出叠加起来得到高压输出，具有较高的可靠性;同时，变频器本身配备了完善的自我保护系统，降低了故障率。引风机电机参数为：型号，YKK710-8;额定功率，1600kW;额定电压，6kV;额定电流192A；额定转速，740r/min。

引风机电机变频改造系统主电气接线。根据机组运行的要求，每台引风机的电机加装1台变频器，保留电机电源断路器QF1的控制部分，增加自动切换的旁路断路器QF5，变频器控制回路的断路器QF3，QF4和变频控制装置。当引风机需要变频运行时，控制回路首先合上电源断路器QF1，确定旁路断路器QF5在断开状态，然后合上变频器输入断路器QF3及输出断路器QF4，由锅炉分散控制系统(DCS)的操作员站发出引风机的启、停指令，根据锅炉燃烧所需要的风量，由控制回路控制变频器的转速，达到调节风量的目的。当变频器出现故障时，若引风机和电机没有故障，引风机需要停止变频运行，转到工频运行，控制回路将首先断开变频器输入断路器QF3及输出断路器QF4，然后自动合上旁路断路器QF5，由原工频控制回路实现引风机的启、停及控制。同时，在电源断路器QF1与变频器输入断路器QF3、输出断路器QF4及旁路断路器QF5之间增加了机械闭锁和电气联锁，可以防止值班员误操作。

图1引风机变频改造系统主电气接线

在引风机的自动控制逻辑中，保留了原有调节挡板的自动调节逻辑，新增了变频调节逻辑。变频运行时，变频调节投入自动，工频运行时，挡板调节投入自动，二者不能同时投入自动;同时，设置偏置功能，保证甲、乙两侧的风机在变频自动调节时出力平衡。

引风机增加了变频顺序启动和顺序停止逻辑。

（1）启动步序：启动冷却风机(任选一)→关引风机入口挡板→开引风机出口挡板→关引风机可调挡板(开度＜5%)→合QF3，QF4开关，合6kV开关，延时10s待变频器高压允许，启动变频器→开入口挡板，步序启动成功。

(2)停止步序:关可调挡板(开度＞5%)→关引风机入口挡板→停止变频器，分6kV开关→关引风机出口挡板，步序停止结束。当引风机保护跳闸时，原逻辑甲、乙两侧风机跳闸进主燃料跳闸(MFT)的信号不变，信号取高压开关(QF1)分闸位。单侧风机跳闸，关联的静叶、动叶挡板和本侧相关风机停止逻辑不变。增加了工频旁路未投入时变频器重故障跳闸风机逻辑；增加了工频旁路投入时，变频跳闸(即QF3同时分闸)切工频运行，若切换不成功，发“变频切工频失败”信号同时风机跳闸的逻辑。工频旁路切换失败逻辑图如图2所示。

图2工频旁路切换失败逻辑

当运行中的变频器发生重故障跳闸或检修人员需要停运变频器处理缺陷时，需要将引风机由变频运行方式转换为工频运行方式，在引风机停止变频运行启动工频运行的过程中，需要根据机组的负荷情况将该侧引风机入口调节挡板关至设定位置，然后将风机转至工频运行方式。为实现锅炉风压无扰动切换，引风机工频启动时入口挡板应在理想位置，

公司针对引风机的变频切换工频做了多次试验，最后确定了切换时引风机的挡板位置(如图3所示)。引风机变频切工频时，关可调挡板至60%，合QF5开关，QF5开关合闸成功，即为变频切工频成功;变频分闸12s后，若QF5未合闸成功，发“变频切工频失败”信号，分本侧引风机6kV开关(QF1)。

三、经济效益

经济效益引风机电机加装变频器后，不仅达到了节能的目的，同时也优化了电机的运行方式，取得了间接的经济效益。

（1）引风机电机变频启动实际是软启动，电机启动电流较小，避免了工频启动时启动电流对电机绕组的冲击，减少了设备的维护费用，可以延长引风机电机的使用寿命。

（2）机组负荷低时，引风机低速运行，引风机运行平稳，降低了引风机的故障率，提高了设备的可靠性。

（3）引风机变频运行时，引风机入口挡板全开，减轻了入口挡板的磨损，减少了挡板的维护量。

结语：

变压器能否正常运行不但取决于变压器结构设计和制造工艺，而且与日常的运行、维护管理等方面有很大关系，变压器故障发生后会大大影响电厂的正常运行。

参考文献：

[1]周红艳.高压变频技术在热电厂引风机改造中的应用[J].生物技术世界,2013(08):154-155.

[2]陆海鹏,陈继和.高压变频节能装置在热电厂引风机上的应用[J].石油石化节能,2011,1(06):26-27.