高壓變頻技術(shù)在電站一次風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用

在DCS原有一次風(fēng)機(jī)系統(tǒng)畫面上增加一次風(fēng)機(jī)工作方式提醒(如圖1中所示)。在一次風(fēng)機(jī)系統(tǒng)畫面上不再增加變頻器啟動按鈕，在不同工作方式下仍然用同一個按鈕啟動一次風(fēng)機(jī)。在工頻方式下，畫面提示一次風(fēng)機(jī)在工頻方式，在原操作按鈕上按下啟動，則合6 kV 開關(guān)，并在風(fēng)機(jī)運行中調(diào)整風(fēng)機(jī)入口動葉開度以維持母管風(fēng)壓在設(shè)定值。在變頻方式下，畫面提示一次風(fēng)機(jī)在變頻方式，仍在原按鈕上按下啟動，一次風(fēng)機(jī)變頻工作方式下的6 kV開關(guān)與變頻器啟動順序是，當(dāng)操作員按下啟動按鈕，首先合一次風(fēng)機(jī)6 kV開關(guān)，等待30 s(變頻器電抗器充電時間)，檢測變頻器準(zhǔn)備好信號存在，啟動變頻器。這時運行風(fēng)機(jī)的入口動葉保持全開，通過調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速改變風(fēng)機(jī)出力以維持母管壓力在設(shè)定值。

2.2 變頻方式下一次風(fēng)機(jī)的控制方式

1)保留原來的一次風(fēng)機(jī)擋板調(diào)節(jié)站，另外編輯一套變頻調(diào)節(jié)站。一次風(fēng)機(jī)在變頻方式運行時，入口調(diào)整擋板應(yīng)全開，通過變頻器改變電機(jī)轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)出口母管壓力。

2)一次風(fēng)機(jī)在工頻方式運行時，變頻調(diào)節(jié)站強(qiáng)制手動;在變頻方式運行時，擋板調(diào)節(jié)站強(qiáng)制手動。

3)變頻方式啟動時，強(qiáng)制擋板全開且變頻器輸出為最低轉(zhuǎn)速。變頻器在就地位運行時，控制站跟蹤轉(zhuǎn)速反饋值，以實現(xiàn)無擾切換。

4)變頻自動調(diào)節(jié)切手動條件如下(任一滿足)：

(1)一次風(fēng)機(jī)出口母管壓力信號故障;

(2)一次風(fēng)機(jī)在工頻方式運行;

(3)當(dāng)調(diào)速指令與速度反饋偏差大于150 r/min。

2.3 一次風(fēng)機(jī)變頻運行存在的問題

一次風(fēng)機(jī)經(jīng)過變頻運行后，也發(fā)現(xiàn)存在一些問題，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)的運行安全受到威脅，節(jié)能效果受到影響。

2.3.1 運行溫度高

變頻器運轉(zhuǎn)時本身發(fā)熱量大，設(shè)計的散熱裝置不能滿足需要，在給變頻小間加裝大功率柜式空調(diào)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(diào)增加了耗電量。目前，本廠凝結(jié)水泵變頻器的冷系統(tǒng)運行效果良好，因此，已經(jīng)對一次風(fēng)機(jī)變頻系統(tǒng)配置了相同的強(qiáng)迫水冷風(fēng)循環(huán)冷卻系統(tǒng)(系統(tǒng)布置如圖3 所示)，將會利用機(jī)組檢修的機(jī)會將冷卻系統(tǒng)和變頻器相聯(lián)結(jié)，相信可以完全解決運行溫度高的問題。

2.3.2 風(fēng)機(jī)變頻方式下RB(負(fù)荷快速返回)保護(hù)功能實現(xiàn)困難

一次風(fēng)機(jī)RB 保護(hù)不能正常實現(xiàn)既有設(shè)計問題也有擋板質(zhì)量問題。主要表現(xiàn)為一臺一次風(fēng)機(jī)跳閘后，由于跳閘風(fēng)機(jī)的出、入口擋板關(guān)閉緩慢，導(dǎo)致一次風(fēng)“回風(fēng)”即部分一次風(fēng)通過跳閘風(fēng)機(jī)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(tǒng)的正常輸送粉導(dǎo)致大量煤粉的積存，同時另一臺運行的一次風(fēng)機(jī)有過電流跳閘的危險。2003年3#機(jī)發(fā)生過因為變頻運行的1#一次風(fēng)機(jī)跳閘導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)的事故。分析原因主要是一次風(fēng)機(jī)出、入口擋板關(guān)閉時間太長，使大量一次風(fēng)長時間通過跳閘風(fēng)機(jī)回風(fēng)，造成一次風(fēng)壓力過低，運行的制粉系統(tǒng)和輸粉管道里大量煤粉積存，當(dāng)一次風(fēng)壓突然恢復(fù)后引起積存的大量煤粉瞬時進(jìn)入爐膛爆燃，汽包水位急劇升高，導(dǎo)致汽包水位在幾十s 內(nèi)由最低水位-200 mm 迅速上升到+300 mm，使高Ⅲ值保護(hù)動作跳閘停機(jī)。

可以說，一次風(fēng)機(jī)RB保護(hù)不能實現(xiàn)和變頻改造關(guān)系不大，即使工頻方式下也存在同樣問題?？上驳氖枪練v時3年，經(jīng)過對一次風(fēng)機(jī)RB不成功的原因分析，吸取事故教訓(xùn)，通過對出入口擋板的改造和多次試驗調(diào)試，最終成功實現(xiàn)了工頻方式下一次風(fēng)機(jī)RB保護(hù)功能。為下一步變頻方式下實現(xiàn)RB 保護(hù)，確保一次風(fēng)機(jī)長期變頻節(jié)能運行消除了安全隱患。

2.3.3 風(fēng)機(jī)工/變頻切換需停電手動操作

一次風(fēng)機(jī)工頻和變頻工作方式切換，需要停運風(fēng)機(jī)，然后高壓開關(guān)停電，手動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，啟動風(fēng)機(jī)。目前正在調(diào)研有關(guān)在線無擾切換的自動旁路系統(tǒng)的可行性，為進(jìn)一步給變頻器加裝自動旁路系統(tǒng)做準(zhǔn)備。

3 一次風(fēng)機(jī)變頻改造后的效果

從運行情況看，通過變頻改造以及運行優(yōu)化使得機(jī)組在額定負(fù)荷時，一次風(fēng)機(jī)功耗僅為1 000 kW左右，而改造前功耗為1 700 kW 以上，節(jié)電率達(dá)40%以上，一次風(fēng)機(jī)變頻改造后耗電率為0.47%，較改造前下降了0.17個百分點，月用電量平均減少65萬kW·h，年節(jié)電600余萬kW·h。運行三年即可收回巨額設(shè)備成本。

4 建議及結(jié)語

綜合盤山發(fā)電公司對一次風(fēng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造的實際情況，提出以下建議：

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

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

3)在實際運行中，繼續(xù)探索變頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)各種參數(shù)的合理性和準(zhǔn)確性，利用實際運行進(jìn)一步調(diào)整各參數(shù)到最合適范圍，提高節(jié)能效果和安全系數(shù);

4)擇機(jī)開展一次風(fēng)機(jī)變頻工況下RB 保護(hù)動作情況的實際試驗，確保一次風(fēng)機(jī)變頻運行時RB保護(hù)動作可靠;

5)聯(lián)系廠家，一起探索風(fēng)機(jī)工頻/變頻工作方式的在線自動無擾切換裝置的研究，爭取早日實現(xiàn)兩種工作方式的在線無擾切換。

盤山發(fā)電公司對一次風(fēng)機(jī)的變頻改造取得了初步成功，節(jié)能效果明顯。發(fā)電生產(chǎn)設(shè)備中轉(zhuǎn)機(jī)設(shè)備占有絕對數(shù)量，對轉(zhuǎn)機(jī)設(shè)備進(jìn)行變頻改造的節(jié)能效果十分明顯，節(jié)能經(jīng)驗和數(shù)據(jù)說明技術(shù)因素對能耗的變化起著主導(dǎo)和決定性作用。利用新型技術(shù)對設(shè)備進(jìn)行改造，根據(jù)實際應(yīng)用情況做進(jìn)一步完善和革新，確保節(jié)能和安全達(dá)到完全統(tǒng)一，把節(jié)能效果發(fā)揮到最大，相信可以為我國節(jié)能降耗工作做出更大的貢獻(xiàn)。