高壓變頻技術(shù)在電站一次風(fēng)機上的應用

在DCS原有一次風(fēng)機系統畫(huà)面上增加一次風(fēng)機工作方式提醒(如圖1中所示)。在一次風(fēng)機系統畫(huà)面上不再增加變頻器啟動(dòng)按鈕，在不同工作方式下仍然用同一個(gè)按鈕啟動(dòng)一次風(fēng)機。在工頻方式下，畫(huà)面提示一次風(fēng)機在工頻方式，在原操作按鈕上按下啟動(dòng)，則合6 kV 開(kāi)關(guān)，并在風(fēng)機運行中調整風(fēng)機入口動(dòng)葉開(kāi)度以維持母管風(fēng)壓在設定值。在變頻方式下，畫(huà)面提示一次風(fēng)機在變頻方式，仍在原按鈕上按下啟動(dòng)，一次風(fēng)機變頻工作方式下的6 kV開(kāi)關(guān)與變頻器啟動(dòng)順序是，當操作員按下啟動(dòng)按鈕，首先合一次風(fēng)機6 kV開(kāi)關(guān)，等待30 s(變頻器電抗器充電時(shí)間)，檢測變頻器準備好信號存在，啟動(dòng)變頻器。這時(shí)運行風(fēng)機的入口動(dòng)葉保持全開(kāi)，通過(guò)調整電機轉速改變風(fēng)機出力以維持母管壓力在設定值。

2.2 變頻方式下一次風(fēng)機的控制方式

1)保留原來(lái)的一次風(fēng)機擋板調節站，另外編輯一套變頻調節站。一次風(fēng)機在變頻方式運行時(shí)，入口調整擋板應全開(kāi)，通過(guò)變頻器改變電機轉速以調節風(fēng)機出口母管壓力。

2)一次風(fēng)機在工頻方式運行時(shí)，變頻調節站強制手動(dòng);在變頻方式運行時(shí)，擋板調節站強制手動(dòng)。

3)變頻方式啟動(dòng)時(shí)，強制擋板全開(kāi)且變頻器輸出為最低轉速。變頻器在就地位運行時(shí)，控制站跟蹤轉速反饋值，以實(shí)現無(wú)擾切換。

4)變頻自動(dòng)調節切手動(dòng)條件如下(任一滿(mǎn)足)：

(1)一次風(fēng)機出口母管壓力信號故障;

(2)一次風(fēng)機在工頻方式運行;

(3)當調速指令與速度反饋偏差大于150 r/min。

2.3 一次風(fēng)機變頻運行存在的問(wèn)題

一次風(fēng)機經(jīng)過(guò)變頻運行后，也發(fā)現存在一些問(wèn)題，導致風(fēng)機的運行安全受到威脅，節能效果受到影響。

2.3.1 運行溫度高

變頻器運轉時(shí)本身發(fā)熱量大，設計的散熱裝置不能滿(mǎn)足需要，在給變頻小間加裝大功率柜式空調后有所改善，但運行溫度高的隱患仍然存在，且加裝大功率空調增加了耗電量。目前，本廠(chǎng)凝結水泵變頻器的冷系統運行效果良好，因此，已經(jīng)對一次風(fēng)機變頻系統配置了相同的強迫水冷風(fēng)循環(huán)冷卻系統(系統布置如圖3 所示)，將會(huì )利用機組檢修的機會(huì )將冷卻系統和變頻器相聯(lián)結，相信可以完全解決運行溫度高的問(wèn)題。

2.3.2 風(fēng)機變頻方式下RB(負荷快速返回)保護功能實(shí)現困難

一次風(fēng)機RB 保護不能正常實(shí)現既有設計問(wèn)題也有擋板質(zhì)量問(wèn)題。主要表現為一臺一次風(fēng)機跳閘后，由于跳閘風(fēng)機的出、入口擋板關(guān)閉緩慢，導致一次風(fēng)“回風(fēng)”即部分一次風(fēng)通過(guò)跳閘風(fēng)機回到大氣中，一次風(fēng)母管壓力快速下降不能保證運行制粉系統的正常輸送粉導致大量煤粉的積存，同時(shí)另一臺運行的一次風(fēng)機有過(guò)電流跳閘的危險。2003年3#機發(fā)生過(guò)因為變頻運行的1#一次風(fēng)機跳閘導致機組停機的事故。分析原因主要是一次風(fēng)機出、入口擋板關(guān)閉時(shí)間太長(cháng)，使大量一次風(fēng)長(cháng)時(shí)間通過(guò)跳閘風(fēng)機回風(fēng)，造成一次風(fēng)壓力過(guò)低，運行的制粉系統和輸粉管道里大量煤粉積存，當一次風(fēng)壓突然恢復后引起積存的大量煤粉瞬時(shí)進(jìn)入爐膛爆燃，汽包水位急劇升高，導致汽包水位在幾十s 內由最低水位-200 mm 迅速上升到+300 mm，使高Ⅲ值保護動(dòng)作跳閘停機。

可以說(shuō)，一次風(fēng)機RB保護不能實(shí)現和變頻改造關(guān)系不大，即使工頻方式下也存在同樣問(wèn)題?？上驳氖枪練v時(shí)3年，經(jīng)過(guò)對一次風(fēng)機RB不成功的原因分析，吸取事故教訓，通過(guò)對出入口擋板的改造和多次試驗調試，最終成功實(shí)現了工頻方式下一次風(fēng)機RB保護功能。為下一步變頻方式下實(shí)現RB 保護，確保一次風(fēng)機長(cháng)期變頻節能運行消除了安全隱患。

2.3.3 風(fēng)機工/變頻切換需停電手動(dòng)操作

一次風(fēng)機工頻和變頻工作方式切換，需要停運風(fēng)機，然后高壓開(kāi)關(guān)停電，手動(dòng)改變變頻器出入口刀閘和旁路刀閘的狀態(tài)，然后重新送電，啟動(dòng)風(fēng)機。目前正在調研有關(guān)在線(xiàn)無(wú)擾切換的自動(dòng)旁路系統的可行性，為進(jìn)一步給變頻器加裝自動(dòng)旁路系統做準備。

3 一次風(fēng)機變頻改造后的效果

從運行情況看，通過(guò)變頻改造以及運行優(yōu)化使得機組在額定負荷時(shí)，一次風(fēng)機功耗僅為1 000 kW左右，而改造前功耗為1 700 kW 以上，節電率達40%以上，一次風(fēng)機變頻改造后耗電率為0.47%，較改造前下降了0.17個(gè)百分點(diǎn)，月用電量平均減少65萬(wàn)kW·h，年節電600余萬(wàn)kW·h。運行三年即可收回巨額設備成本。

4 建議及結語(yǔ)

綜合盤(pán)山發(fā)電公司對一次風(fēng)機系統進(jìn)行變頻改造的實(shí)際情況，提出以下建議：

1)加強變頻裝置及其輔助系統的維護工作，確保不發(fā)生因變頻系統故障而發(fā)生的異常和安全事故;

2)做好風(fēng)機變頻運行的工況下，發(fā)生事故的各種事故預案和事故演習，熟練掌握變頻方式下各種事故的處理方法，減少事故擴大的可能;

3)在實(shí)際運行中，繼續探索變頻調節系統各種參數的合理性和準確性，利用實(shí)際運行進(jìn)一步調整各參數到最合適范圍，提高節能效果和安全系數;

4)擇機開(kāi)展一次風(fēng)機變頻工況下RB 保護動(dòng)作情況的實(shí)際試驗，確保一次風(fēng)機變頻運行時(shí)RB保護動(dòng)作可靠;

5)聯(lián)系廠(chǎng)家，一起探索風(fēng)機工頻/變頻工作方式的在線(xiàn)自動(dòng)無(wú)擾切換裝置的研究，爭取早日實(shí)現兩種工作方式的在線(xiàn)無(wú)擾切換。

盤(pán)山發(fā)電公司對一次風(fēng)機的變頻改造取得了初步成功，節能效果明顯。發(fā)電生產(chǎn)設備中轉機設備占有絕對數量，對轉機設備進(jìn)行變頻改造的節能效果十分明顯，節能經(jīng)驗和數據說(shuō)明技術(shù)因素對能耗的變化起著(zhù)主導和決定性作用。利用新型技術(shù)對設備進(jìn)行改造，根據實(shí)際應用情況做進(jìn)一步完善和革新，確保節能和安全達到完全統一，把節能效果發(fā)揮到最大，相信可以為我國節能降耗工作做出更大的貢獻。