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(chǎng)鍋爐排粉風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用情況。應(yīng)用結(jié)果表明，采用變頻器對(duì)鍋爐排粉風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速節(jié)能改造，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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

1引言

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

2用戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)情況

廣西信發(fā)鋁電有限公司電廠(chǎng)有3臺(tái)155MW發(fā)電機(jī)組（汽機(jī)），4臺(tái)520t/h鍋爐。每臺(tái)鍋爐配備兩臺(tái)磨煤機(jī)，兩臺(tái)排粉風(fēng)機(jī)，每臺(tái)排粉風(fēng)機(jī)參數(shù)相同，以3#爐排粉風(fēng)機(jī)為例介紹，其拖動(dòng)電機(jī)基本參數(shù)如表1所示。

制排粉系統(tǒng)在運(yùn)行中存在以下問(wèn)題：

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

（2）當(dāng)流量降低擋板開(kāi)度減小時(shí)，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(zhǎng)期的50%～60%擋板開(kāi)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(guò)高影響系統(tǒng)設(shè)備密封特性，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致閥門(mén)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(hù)量大，維修成本高，造成各種資源極大浪費(fèi)。

為了降低廠(chǎng)用電率，減少機(jī)組運(yùn)行成本，電廠(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)決定在3#、4#發(fā)電機(jī)組4臺(tái)排粉風(fēng)機(jī)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(duì)其風(fēng)機(jī)設(shè)備分別進(jìn)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(jī)在制粉系統(tǒng)中裝在球磨機(jī)，粗粉分離器、細(xì)粉分離器之后，保證原煤在球磨機(jī)內(nèi)同來(lái)自空氣預(yù)熱器的熱風(fēng)和排粉機(jī)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(jī)所產(chǎn)生的負(fù)壓氣流，經(jīng)細(xì)粉分離器把風(fēng)粉分開(kāi)，煤粉落入煤粉倉(cāng)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(jī)出口送入爐膛或作為一次風(fēng)與給粉機(jī)落下的煤粉排入一次風(fēng)箱混合送入爐膛，通過(guò)上述流程介紹可以看出，在制粉系統(tǒng)中排粉機(jī)主要為系統(tǒng)提供負(fù)壓。在對(duì)排粉機(jī)進(jìn)行變頻改造后通過(guò)將排粉機(jī)入口風(fēng)門(mén)全開(kāi)，同時(shí)適當(dāng)調(diào)節(jié)出口風(fēng)門(mén)，完全可以滿(mǎn)足為制粉系統(tǒng)提供負(fù)壓的需要并且不對(duì)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(chǎng)3#、4#發(fā)電機(jī)組配置排粉風(fēng)機(jī)4臺(tái)，排粉風(fēng)機(jī)改造選用風(fēng)光JD-BP37-630F高壓變頻器4臺(tái)、并配置自動(dòng)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(lái)說(shuō)，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(diǎn)：

(1)采用高速DSP作為中央處理器，運(yùn)算速度更快，控制更精準(zhǔn)。

(2)飛車(chē)啟動(dòng)功能。能夠識(shí)別電機(jī)的速度并在電機(jī)不停轉(zhuǎn)的情況下直接起動(dòng)。

(3)完整的工頻/變頻自動(dòng)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(shí)能使高壓電機(jī)轉(zhuǎn)至工頻運(yùn)行，旁路切換有手動(dòng)旁路和自動(dòng)旁路切換兩種型式，手動(dòng)旁路需人工操作，適應(yīng)于無(wú)備用裝置或不重要的運(yùn)行工況，自動(dòng)旁路可在變頻器發(fā)生故障后直接自動(dòng)轉(zhuǎn)換至工頻運(yùn)行。新風(fēng)光公司提供的自動(dòng)旁路切換柜，不僅可實(shí)現(xiàn)變頻故障情況下自動(dòng)由變頻轉(zhuǎn)換至工頻運(yùn)行狀態(tài)，還可實(shí)現(xiàn)在變頻檢修完畢后由工頻瞬間轉(zhuǎn)換至變頻運(yùn)行的功能，整個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程不會(huì)對(duì)用戶(hù)設(shè)備的運(yùn)行造成任何影響。

(4)旋轉(zhuǎn)中再啟動(dòng)功能。運(yùn)行過(guò)程中高壓瞬時(shí)掉電3s內(nèi)恢復(fù)，高壓變頻器不停機(jī)，高壓恢復(fù)后變頻自動(dòng)運(yùn)行到掉電前的頻率。

(5)線(xiàn)電壓自動(dòng)均衡技術(shù)（星點(diǎn)漂移技術(shù)）。變頻器某相有單元故障后，為了使線(xiàn)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(xiàn)電壓自動(dòng)均衡技術(shù)通過(guò)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(xiàn)電壓均衡輸出。

(6)單元直流電壓檢測(cè)：實(shí)時(shí)顯示檢測(cè)系統(tǒng)的直流電壓，從而實(shí)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(yùn)行維護(hù)人員實(shí)現(xiàn)對(duì)功率單元運(yùn)行狀況的全面把握。

(7)單元內(nèi)電解電容因采取了公司專(zhuān)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(hù)功能。如果由于設(shè)備原因及其他原因造成輸出短路，此時(shí)如果變頻器不具備相間短路保護(hù)功能，將會(huì)導(dǎo)致重大事故。變頻器在發(fā)生類(lèi)似問(wèn)題時(shí)能夠立即封鎖變頻器輸出，保護(hù)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(guò)設(shè)定值，變頻器將自動(dòng)限制電流輸出，避免變頻器在加減速過(guò)程中或因負(fù)載突然變化而引起的過(guò)流保護(hù)，最大限度減少停機(jī)次數(shù)。

(10)故障自復(fù)位功能：當(dāng)變頻器由于負(fù)載突變?cè)斐蓡卧蚴钦麢C(jī)過(guò)電流保護(hù)時(shí)，可自動(dòng)復(fù)位，繼續(xù)運(yùn)行。

5變頻改造主回路

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

圖23#爐排粉風(fēng)機(jī)旁路柜原理圖

原來(lái)2臺(tái)鍋爐4臺(tái)排粉風(fēng)機(jī)全部采用工頻運(yùn)行，對(duì)4臺(tái)排粉風(fēng)機(jī)增設(shè)變頻調(diào)速裝置，采用一拖一加自動(dòng)旁路的方式。將原排粉風(fēng)機(jī)入口擋板調(diào)節(jié)的運(yùn)行方式改為由變頻調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量的運(yùn)行方式。當(dāng)變頻器故障或檢修，可選擇自動(dòng)或手動(dòng)方式切換至工頻運(yùn)行。當(dāng)排粉風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行時(shí)在DCS界面上調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)頻率去調(diào)整風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)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(jìn)、出線(xiàn)端增加了兩個(gè)隔離刀閘，以便在變頻器退出而電機(jī)運(yùn)行于旁路時(shí)，能安全地進(jìn)行變頻器的故障處理或維護(hù)工作。

旁路柜主要配置：三個(gè)真空接觸器（KM1、KM2、KM3）和兩個(gè)刀閘隔離開(kāi)關(guān)K1、K2。KM2與KM3實(shí)現(xiàn)電氣互鎖，當(dāng)KM1、KM2閉合，KM3斷開(kāi)時(shí)，電機(jī)變頻運(yùn)行；當(dāng)KM1、KM2斷開(kāi)，KM3閉合時(shí)，電機(jī)工頻運(yùn)行。另外，KM1閉合時(shí)，K1操作手柄被鎖死，不能操作；KM2閉合時(shí)，K2操作手柄被鎖死，不能操作。

電機(jī)工頻運(yùn)行時(shí)，若需對(duì)變頻器進(jìn)行故障處理或維護(hù)，切記在KM1、KM2分閘狀態(tài)下，將隔離刀閘K1和K2斷開(kāi)。

合閘閉鎖：將變頻器“合閘允許”信號(hào)串聯(lián)于KM1、KM2合閘回路。在變頻器故障或不就緒時(shí)，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(kāi)，KM1、KM2跳閘，分?jǐn)嘧冾l器高壓輸入電源。

以自動(dòng)旁路投入為例，介紹變頻轉(zhuǎn)工頻過(guò)程：將變頻器“旁路投入”信號(hào)并聯(lián)于KM3合閘回路。變頻運(yùn)行狀態(tài)下，若變頻器出現(xiàn)故障且自動(dòng)投入允許，系統(tǒng)將首先分?jǐn)嘧冾l器高壓輸入、輸出開(kāi)關(guān)KM1和KM2，經(jīng)過(guò)一定延時(shí)后，“旁路投入”閉合，即工頻旁路開(kāi)關(guān)KM3合閘，電機(jī)投入電網(wǎng)工頻運(yùn)行，并把旁路狀態(tài)信號(hào)發(fā)送給DCS。同時(shí)DCS邏輯自動(dòng)將排粉風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)為工頻相應(yīng)風(fēng)門(mén)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(bào)警”信號(hào)至DCS，此時(shí)變頻器繼續(xù)運(yùn)行，檢修人員可到本地根據(jù)變頻器報(bào)警信號(hào)的信息排除隱患。

6排粉風(fēng)機(jī)變頻改造效果

6.1節(jié)能效果

本項(xiàng)目排粉風(fēng)機(jī)變頻改造項(xiàng)目于2012年3月27日正式投入運(yùn)行，至今運(yùn)行正常。利用高壓變頻器對(duì)排粉機(jī)電機(jī)進(jìn)行變頻控制，實(shí)現(xiàn)排粉機(jī)的變負(fù)荷調(diào)節(jié)，解決了擋板調(diào)節(jié)線(xiàn)性差等難以控制的缺點(diǎn)。3#爐排粉風(fēng)機(jī)高壓變頻器現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行如圖3所示。

圖3高壓變頻器現(xiàn)場(chǎng)圖

電廠(chǎng)節(jié)能服務(wù)中心對(duì)3#爐排粉風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)參數(shù)實(shí)際測(cè)量如下：排粉風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)行，輸入電壓6.05kV，電機(jī)電流48A，功率因數(shù)為0.8，電機(jī)實(shí)際功率402.4kW；排粉風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行，運(yùn)行頻率為42.5Hz，檔板開(kāi)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(jī)實(shí)際功率255.1kW；電機(jī)功率減小147.3kW。按照排粉風(fēng)機(jī)年運(yùn)行小時(shí)數(shù)為7000h，年節(jié)省電量大約為103.11萬(wàn)kW·h，電價(jià)按照0.30元/kW·h計(jì)，則一臺(tái)排粉風(fēng)機(jī)變頻改造的年收益約為31萬(wàn)元。四臺(tái)排粉風(fēng)機(jī)變頻改造后年節(jié)約電費(fèi)120萬(wàn)元左右。

6.2其他效果

（1）由于排粉機(jī)正常運(yùn)行時(shí)頻繁啟停，采用變頻調(diào)節(jié)后，高壓開(kāi)關(guān)不用經(jīng)常操作，極大地延長(zhǎng)了檢修周期。

（2）延長(zhǎng)電機(jī)和風(fēng)機(jī)的使用壽命。排粉風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，啟動(dòng)電流大（約5～7倍額定電流），對(duì)電機(jī)和風(fēng)機(jī)的機(jī)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(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)和軟停止，對(duì)電機(jī)幾乎不產(chǎn)生沖擊，可大大延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

（3）減少閥門(mén)和風(fēng)機(jī)葉輪的磨損。變頻改造后，降低了排粉風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，減少了風(fēng)機(jī)葉輪的磨損，減小了風(fēng)機(jī)振動(dòng)。延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)的大修周期，節(jié)省檢修費(fèi)用。

7結(jié)束語(yǔ)

廣西信發(fā)鋁電公司電廠(chǎng)3#、4#爐排粉風(fēng)機(jī)高壓變頻器投運(yùn)以來(lái)，其性能穩(wěn)定、節(jié)能效果明顯，可以根據(jù)生產(chǎn)情況，對(duì)排粉風(fēng)機(jī)進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，為降低電廠(chǎng)用電率提供了良好的途徑。

作者簡(jiǎn)介

潘照富，男，高級(jí)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(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)

郵編：272500

文章聯(lián)系人：郭培彬

電話(huà)：0537-7237007