摘要：本文介紹了風(fēng)光牌高壓變頻器在廣西信發(fā)鋁電有限公司電廠鍋爐排粉風(fēng)機上的應(yīng)用情況。應(yīng)用結(jié)果表明，采用變頻器對鍋爐排粉風(fēng)機進行調(diào)速節(jié)能改造，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

關(guān)鍵詞：風(fēng)光高壓變頻器鍋爐排粉風(fēng)機節(jié)能

1引言

火電站風(fēng)機是火電廠的主要輔機部分，它的運行經(jīng)濟性和可靠性直接關(guān)系到電廠的安全經(jīng)濟運行，其耗電量約占電廠發(fā)電機組容量的1.5%～2.5%，僅次于給水泵，是火電廠第二大電量消耗者。因此，提高風(fēng)機的運行效率，減少能耗，是節(jié)能工作的當(dāng)務(wù)之急。在火電廠鍋爐機組燃料系統(tǒng)中，排粉風(fēng)機是球磨機的主要煤粉輸送分離的動力供給設(shè)備，與磨煤機一對一配套使用。排粉風(fēng)機故障將直接導(dǎo)致磨煤機停機，影響機組正常負(fù)荷能力。

2用戶現(xiàn)場情況

廣西信發(fā)鋁電有限公司電廠有3臺155MW發(fā)電機組（汽機），4臺520t/h鍋爐。每臺鍋爐配備兩臺磨煤機，兩臺排粉風(fēng)機，每臺排粉風(fēng)機參數(shù)相同，以3#爐排粉風(fēng)機為例介紹，其拖動電機基本參數(shù)如表1所示。

制排粉系統(tǒng)在運行中存在以下問題：

（1）采用排粉風(fēng)機定速運行時，擋板調(diào)整節(jié)流損失大、系統(tǒng)效率低，造成能源的浪費。

（2）當(dāng)流量降低擋板開度減小時，擋板前后壓差增加，工作安全特性變差，壓力損失嚴(yán)重，造成能耗增加。

（3）長期的50%～60%擋板開度，加速擋板自身磨損，導(dǎo)致?lián)醢蹇刂铺匦宰儾睢?/p>

（4）管網(wǎng)壓力過高影響系統(tǒng)設(shè)備密封特性，嚴(yán)重時導(dǎo)致閥門泄露，關(guān)不嚴(yán)密等情況發(fā)生。

（5）設(shè)備使用壽命縮短，日常維護量大，維修成本高，造成各種資源極大浪費。

為了降低廠用電率，減少機組運行成本，電廠領(lǐng)導(dǎo)決定在3#、4#發(fā)電機組4臺排粉風(fēng)機上采用山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的4套630kW/6kV高壓變頻器對其風(fēng)機設(shè)備分別進行改造，改造取得了成功。

3制排粉工藝介紹

鍋爐制排粉系統(tǒng)流程如圖1所示。排粉風(fēng)機在制粉系統(tǒng)中裝在球磨機，粗粉分離器、細(xì)粉分離器之后，保證原煤在球磨機內(nèi)同來自空氣預(yù)熱器的熱風(fēng)和排粉機出口的再循環(huán)風(fēng)混合，將原煤干燥，并研磨成煤粉，而煤粉隨排粉機所產(chǎn)生的負(fù)壓氣流，經(jīng)細(xì)粉分離器把風(fēng)粉分開，煤粉落入煤粉倉中貯存，剩余氣體內(nèi)含有5%～10%的風(fēng)、粉混合物，作為三次風(fēng)經(jīng)排粉風(fēng)機出口送入爐膛或作為一次風(fēng)與給粉機落下的煤粉排入一次風(fēng)箱混合送入爐膛，通過上述流程介紹可以看出，在制粉系統(tǒng)中排粉機主要為系統(tǒng)提供負(fù)壓。在對排粉機進行變頻改造后通過將排粉機入口風(fēng)門全開，同時適當(dāng)調(diào)節(jié)出口風(fēng)門，完全可以滿足為制粉系統(tǒng)提供負(fù)壓的需要并且不對三次風(fēng)造成影響。

圖1制排粉系統(tǒng)圖

4新風(fēng)光高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)

廣西信發(fā)鋁電公司電廠3#、4#發(fā)電機組配置排粉風(fēng)機4臺，排粉風(fēng)機改造選用風(fēng)光JD-BP37-630F高壓變頻器4臺、并配置自動旁路柜，用于變頻/工頻切換。采用“一拖一”變頻控制。風(fēng)光JD-BP37-630F變頻器參數(shù)如表2所示。

具體來說，風(fēng)光高壓變頻器除具有一般普通高壓變頻器的性能外，還具有以下突出特點：

(1)采用高速DSP作為中央處理器，運算速度更快，控制更精準(zhǔn)。

(2)飛車啟動功能。能夠識別電機的速度并在電機不停轉(zhuǎn)的情況下直接起動。

(3)完整的工頻/變頻自動互切技術(shù)?，F(xiàn)在的高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)一般設(shè)置工頻旁路切換柜，變頻器發(fā)生故障時能使高壓電機轉(zhuǎn)至工頻運行，旁路切換有手動旁路和自動旁路切換兩種型式，手動旁路需人工操作，適應(yīng)于無備用裝置或不重要的運行工況，自動旁路可在變頻器發(fā)生故障后直接自動轉(zhuǎn)換至工頻運行。新風(fēng)光公司提供的自動旁路切換柜，不僅可實現(xiàn)變頻故障情況下自動由變頻轉(zhuǎn)換至工頻運行狀態(tài)，還可實現(xiàn)在變頻檢修完畢后由工頻瞬間轉(zhuǎn)換至變頻運行的功能，整個轉(zhuǎn)換過程不會對用戶設(shè)備的運行造成任何影響。

(4)旋轉(zhuǎn)中再啟動功能。運行過程中高壓瞬時掉電3s內(nèi)恢復(fù)，高壓變頻器不停機，高壓恢復(fù)后變頻自動運行到掉電前的頻率。

(5)線電壓自動均衡技術(shù)（星點漂移技術(shù)）。變頻器某相有單元故障后，為了使線電壓平衡，傳統(tǒng)的處理方法是將另外兩相的電壓也降至與故障相相同的電壓，而線電壓自動均衡技術(shù)通過調(diào)整相與相之間的夾角，在相電壓輸出最大且不相等的前提下保證最大的線電壓均衡輸出。

(6)單元直流電壓檢測：實時顯示檢測系統(tǒng)的直流電壓，從而實現(xiàn)輸出電壓的優(yōu)化控制，降低諧波含量，保證輸出電壓的精度，提升系統(tǒng)控制性能，并可使保證運行維護人員實現(xiàn)對功率單元運行狀況的全面把握。

(7)單元內(nèi)電解電容因采取了公司專利技術(shù)，可以將其使用壽命提高1倍。

(8)具備突發(fā)相間短路保護功能。如果由于設(shè)備原因及其他原因造成輸出短路，此時如果變頻器不具備相間短路保護功能，將會導(dǎo)致重大事故。變頻器在發(fā)生類似問題時能夠立即封鎖變頻器輸出，保護設(shè)備不受損害，避免事故的發(fā)生。

(9)限流功能：當(dāng)變頻器輸出電流超過設(shè)定值，變頻器將自動限制電流輸出，避免變頻器在加減速過程中或因負(fù)載突然變化而引起的過流保護，最大限度減少停機次數(shù)。

(10)故障自復(fù)位功能：當(dāng)變頻器由于負(fù)載突變造成單元或是整機過電流保護時，可自動復(fù)位，繼續(xù)運行。

5變頻改造主回路

廣西信發(fā)鋁電公司電廠3#、4#爐排粉風(fēng)機采用4套JD-BP37-630F（630kW/6kV）高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)進行調(diào)速控制。4臺排粉風(fēng)機改造主回路相同，以3#爐排粉風(fēng)機為例系統(tǒng)改造主回路如圖2所示。

圖23#爐排粉風(fēng)機旁路柜原理圖

原來2臺鍋爐4臺排粉風(fēng)機全部采用工頻運行，對4臺排粉風(fēng)機增設(shè)變頻調(diào)速裝置，采用一拖一加自動旁路的方式。將原排粉風(fēng)機入口擋板調(diào)節(jié)的運行方式改為由變頻調(diào)節(jié)風(fēng)機風(fēng)量的運行方式。當(dāng)變頻器故障或檢修，可選擇自動或手動方式切換至工頻運行。當(dāng)排粉風(fēng)機變頻運行時在DCS界面上調(diào)節(jié)風(fēng)機頻率去調(diào)整風(fēng)機轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到調(diào)節(jié)風(fēng)機風(fēng)量的目的。

主回路如圖2所示，控制具體介紹如下，旁路柜在變頻器進、出線端增加了兩個隔離刀閘，以便在變頻器退出而電機運行于旁路時，能安全地進行變頻器的故障處理或維護工作。

旁路柜主要配置：三個真空接觸器（KM1、KM2、KM3）和兩個刀閘隔離開關(guān)K1、K2。KM2與KM3實現(xiàn)電氣互鎖，當(dāng)KM1、KM2閉合，KM3斷開時，電機變頻運行；當(dāng)KM1、KM2斷開，KM3閉合時，電機工頻運行。另外，KM1閉合時，K1操作手柄被鎖死，不能操作；KM2閉合時，K2操作手柄被鎖死，不能操作。

電機工頻運行時，若需對變頻器進行故障處理或維護，切記在KM1、KM2分閘狀態(tài)下，將隔離刀閘K1和K2斷開。

合閘閉鎖：將變頻器“合閘允許”信號串聯(lián)于KM1、KM2合閘回路。在變頻器故障或不就緒時，真空接觸器KM1、KM2合閘不允許；在KM1、KM2合閘狀態(tài)下，若變頻器出現(xiàn)故障，則“合閘允許”斷開，KM1、KM2跳閘，分?jǐn)嘧冾l器高壓輸入電源。

以自動旁路投入為例，介紹變頻轉(zhuǎn)工頻過程：將變頻器“旁路投入”信號并聯(lián)于KM3合閘回路。變頻運行狀態(tài)下，若變頻器出現(xiàn)故障且自動投入允許，系統(tǒng)將首先分?jǐn)嘧冾l器高壓輸入、輸出開關(guān)KM1和KM2，經(jīng)過一定延時后，“旁路投入”閉合，即工頻旁路開關(guān)KM3合閘，電機投入電網(wǎng)工頻運行，并把旁路狀態(tài)信號發(fā)送給DCS。同時DCS邏輯自動將排粉風(fēng)機轉(zhuǎn)為工頻相應(yīng)風(fēng)門調(diào)節(jié)方式。

如變頻器發(fā)生隱患，變頻器發(fā)送“變頻器報警”信號至DCS，此時變頻器繼續(xù)運行，檢修人員可到本地根據(jù)變頻器報警信號的信息排除隱患。

6排粉風(fēng)機變頻改造效果

6.1節(jié)能效果

本項目排粉風(fēng)機變頻改造項目于2012年3月27日正式投入運行，至今運行正常。利用高壓變頻器對排粉機電機進行變頻控制，實現(xiàn)排粉機的變負(fù)荷調(diào)節(jié)，解決了擋板調(diào)節(jié)線性差等難以控制的缺點。3#爐排粉風(fēng)機高壓變頻器現(xiàn)場運行如圖3所示。

圖3高壓變頻器現(xiàn)場圖

電廠節(jié)能服務(wù)中心對3#爐排粉風(fēng)機正常運行時參數(shù)實際測量如下：排粉風(fēng)機工頻運行，輸入電壓6.05kV，電機電流48A，功率因數(shù)為0.8，電機實際功率402.4kW；排粉風(fēng)機變頻運行，運行頻率為42.5Hz，檔板開度為100%，輸入電壓6.05kV，輸入電流25.1A，輸出電流46.9A，功率因數(shù)為0.97，電機實際功率255.1kW；電機功率減小147.3kW。按照排粉風(fēng)機年運行小時數(shù)為7000h，年節(jié)省電量大約為103.11萬kW·h，電價按照0.30元/kW·h計，則一臺排粉風(fēng)機變頻改造的年收益約為31萬元。四臺排粉風(fēng)機變頻改造后年節(jié)約電費120萬元左右。

6.2其他效果

（1）由于排粉機正常運行時頻繁啟停，采用變頻調(diào)節(jié)后，高壓開關(guān)不用經(jīng)常操作，極大地延長了檢修周期。

（2）延長電機和風(fēng)機的使用壽命。排粉風(fēng)機啟動時間長，啟動電流大（約5～7倍額定電流），對電機和風(fēng)機的機械沖擊力很大，嚴(yán)重影響其使用壽命。而采用變頻調(diào)速后，可以實現(xiàn)軟起動和軟停止，對電機幾乎不產(chǎn)生沖擊，可大大延長設(shè)備的使用壽命。

（3）減少閥門和風(fēng)機葉輪的磨損。變頻改造后，降低了排粉風(fēng)機轉(zhuǎn)速，減少了風(fēng)機葉輪的磨損，減小了風(fēng)機振動。延長風(fēng)機的大修周期，節(jié)省檢修費用。

7結(jié)束語

廣西信發(fā)鋁電公司電廠3#、4#爐排粉風(fēng)機高壓變頻器投運以來，其性能穩(wěn)定、節(jié)能效果明顯，可以根據(jù)生產(chǎn)情況，對排粉風(fēng)機進行風(fēng)量調(diào)節(jié)，提高了系統(tǒng)運行的可靠性和經(jīng)濟性，為降低電廠用電率提供了良好的途徑。

作者簡介

潘照富，男，高級工程師，供職于廣西信發(fā)鋁電有限公司。

楊瑞瑞，女，技術(shù)員，供職于山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司制造部。

地址：山東省汶上經(jīng)濟開發(fā)區(qū)

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文章聯(lián)系人：郭培彬

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