1 引風(fēng)機(jī)變頻擴(kuò)容改造背景

600MW及以下等級火力發(fā)電機(jī)組引風(fēng)機(jī)在多年前已經(jīng)采用變頻調(diào)速調(diào)節(jié)方式。多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，采用變頻調(diào)速調(diào)節(jié)方式不僅較其他調(diào)節(jié)方式具有更優(yōu)良的節(jié)能效果，更加優(yōu)異的調(diào)節(jié)性能，而且其運(yùn)行可靠性完全可以滿足火電廠生產(chǎn)的要求。

伴隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，環(huán)境污染問題愈發(fā)引起政府和社會的高度關(guān)注，2011年7月環(huán)境保護(hù)部和國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局聯(lián)合發(fā)布了《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 13223－2011）》，對火電生產(chǎn)的排放指標(biāo)的要求大幅提高。火電廠原來配置的除塵和脫硫系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)不到電力行業(yè)最新的排放指標(biāo)要求，對原有機(jī)組環(huán)保和風(fēng)煙系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容改造迫在眉睫。過去幾年中電廠積累的高壓變頻器成功運(yùn)行和維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，堅(jiān)定了電廠應(yīng)用高壓變頻器的信心。大量電廠在環(huán)保系統(tǒng)和引風(fēng)機(jī)擴(kuò)容改造過程中，選擇了引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)節(jié)方式。相對與小容量的引風(fēng)機(jī)變頻改造而言，采用具有成熟現(xiàn)場改造運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速成套解決方案將更有利于大容量引風(fēng)機(jī)在擴(kuò)容后穩(wěn)定運(yùn)行。

淮北國安電力有限公司分別于2008年5月和2009年8月對兩臺320MW國產(chǎn)火力發(fā)電機(jī)組一次風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)進(jìn)行了變頻調(diào)速改造。改造完成后，引風(fēng)機(jī)綜合節(jié)電率超過30%。在以后幾年的運(yùn)行中，變頻器運(yùn)行穩(wěn)定，達(dá)到了預(yù)期的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指標(biāo)。2013年11月該公司新增脫銷系統(tǒng)，并采用廣州智光電氣股份有限公司的火電廠引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速成套解決方案將#1機(jī)組原2×1800kW引風(fēng)機(jī)及其配套變頻器擴(kuò)容至2×2300kW。系統(tǒng)投運(yùn)以來，取得了良好的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效果。

淮北國安電廠新引風(fēng)機(jī)變頻器

大唐華銀金竹山電廠分別與2009年11月和2010年6月對三臺600MW火力發(fā)電機(jī)組引風(fēng)機(jī)進(jìn)行了變頻調(diào)速改造，引風(fēng)機(jī)綜合節(jié)電率近30%。2012年12月金竹山電廠采用廣州智光電氣股份有限公司的火電廠引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速成套解決方案完成了#1機(jī)組引風(fēng)機(jī)及變頻器擴(kuò)容改造工作；2013年7月金竹山電廠采用相同的技術(shù)方案完成了#2機(jī)組引風(fēng)機(jī)及變頻器擴(kuò)容改造工作。兩臺機(jī)組引風(fēng)機(jī)擴(kuò)容改造工作完成以來，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，排放及節(jié)能指標(biāo)均達(dá)到了預(yù)期效果。

金竹山電廠新引風(fēng)機(jī)變頻改造現(xiàn)場

2 引風(fēng)機(jī)變頻擴(kuò)容改造成套技術(shù)方案

2.1 新引風(fēng)機(jī)主回路

如上圖所示，6kV電源由進(jìn)線開關(guān)QF1提供，經(jīng)過進(jìn)線刀閘QS1到高壓變頻裝置，變頻經(jīng)過QS2輸出至電動機(jī)，當(dāng)QS1閉合，QS2、QS3斷開時(shí)，高壓變頻可進(jìn)行空載試運(yùn)行；同時(shí)6kV電源還可以直接經(jīng)過旁路刀閘QS3啟動電機(jī)，在變頻退出工作時(shí)，引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)仍可以運(yùn)行，操作順序?yàn)椋鹤冾l一旦出現(xiàn)故障，將發(fā)信號發(fā)送給進(jìn)線斷路器QF1，QF1斷開，手動斷開QS1、QS2,同時(shí)閉合QS2，再閉合進(jìn)線斷路器QF1，通過旁路啟動電機(jī)；其中QS1、QS2與QS3之間有機(jī)械和電氣閉鎖，防止出現(xiàn)誤操作；所有刀閘均配有電磁鎖，并配有強(qiáng)解鎖鑰匙，以備緊急之需；所有刀閘的合閘位置、分閘位置接點(diǎn)信號都遠(yuǎn)傳至DCS，每個(gè)刀閘配有4常開4常閉輔助接點(diǎn)；旁路柜安裝有帶電顯示器及工頻、變頻運(yùn)行狀態(tài)指示燈。

2.2 變頻器室建筑方案

在#1爐A、B引風(fēng)機(jī)之間空地上修建一間單層磚混結(jié)構(gòu)的變頻器小室，將A、B引風(fēng)機(jī)變頻器均安裝在同一間13×10m（長×寬）變頻器小室。兩臺高壓變頻裝置布置在一個(gè)房間內(nèi)，變頻裝置為面對面布置，中間預(yù)留2000mm的距離便于進(jìn)行變頻裝置的操作；變頻裝置后面留有1500mm的檢修通道，左右各留有1500mm的空間，所需冷卻設(shè)備分散布置于小室周邊。

金竹山#1機(jī)組新變頻器室

2.3 變頻器室冷卻方案

采用電力空調(diào)運(yùn)行存在以下弊端：

1、電力空調(diào)維護(hù)量較大。變頻器室建于引風(fēng)機(jī)旁，緊挨除塵器，灰塵較大，空調(diào)室外機(jī)需要經(jīng)常清灰，以保證制冷效果良好。

2、電力空調(diào)存在制冷劑泄漏問題，不僅污染環(huán)境，而且泄漏不易被發(fā)現(xiàn)，需要經(jīng)常檢查空調(diào)實(shí)際制冷效果，添加制冷劑。

3、空調(diào)電源穩(wěn)定性，對變頻器運(yùn)行穩(wěn)定性影響較大。變頻器運(yùn)行過程中，空調(diào)電源故障易造成變頻器過溫，甚至超溫跳閘危及機(jī)組運(yùn)行安全。

4、空調(diào)啟停與變頻器啟停難以實(shí)現(xiàn)自動同步，運(yùn)行維護(hù)較繁瑣。變頻器停止運(yùn)行后，如空調(diào)繼續(xù)運(yùn)行可能造成變頻器凝露（夏天此現(xiàn)象尤易發(fā)生），危及變頻器再次安全投運(yùn)，因此變頻器停止運(yùn)行后10分鐘內(nèi)，應(yīng)停止空調(diào)運(yùn)行。

新變頻器室仍位于引風(fēng)機(jī)旁，為避免電力空調(diào)散熱方式存在的弊端，建議新引風(fēng)機(jī)變頻室采用2×110kW，2×130kW(可補(bǔ)償式)空氣水冷換熱器,對變頻器小室進(jìn)行分散式冷卻。采用此散熱方式的主要優(yōu)點(diǎn)如下。

1、考慮夏季冷卻水溫度高達(dá)35℃，開啟補(bǔ)償工作模式滿足系統(tǒng)冷卻工作要求，冬季所有換熱器均工作在普通模式下降低冷卻能耗。冷卻水管道采用無縫鋼管連接，外部防腐處理，室外連接管道做保溫處理。

2、空水冷卻系統(tǒng)帶有獨(dú)立的檢測和控制系統(tǒng)，能夠提供完善的控制與保護(hù)。整個(gè)變頻室內(nèi)設(shè)有多個(gè)溫度探測裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)控室內(nèi)溫度，信號可遠(yuǎn)傳至DCS，變頻器室溫度控制較電力空調(diào)散熱方式精準(zhǔn)。

3、空水冷卻裝置與變頻器處于密封狀態(tài)，其工作不受外界灰塵影響，水冷換熱器無需經(jīng)常清灰等維護(hù)工作即可達(dá)到良好的散熱效果。

4、空水冷換熱器內(nèi)壓較空調(diào)低，易密封，不易發(fā)生滲漏，即使漏水也不會造成環(huán)境污染?？账淅鋮s裝置不僅設(shè)計(jì)有淋水板，能夠完成自動排水，而且還安裝了漏水檢測系統(tǒng)，在空水冷系統(tǒng)漏水時(shí)及時(shí)向DCS系統(tǒng)報(bào)警告知，滲漏易及早發(fā)現(xiàn)。

5、空水冷卻裝置設(shè)計(jì)有緊急排風(fēng)口，可在冷卻水系統(tǒng)故障（包括空水冷系統(tǒng)電源故障）時(shí)打開，確保變頻能夠在一定時(shí)間內(nèi)正常運(yùn)行，為檢修贏得寶貴時(shí)間，又不影響機(jī)組運(yùn)行。

6、空水冷系統(tǒng)啟停與變頻器啟停準(zhǔn)同步。即變頻器啟動時(shí)，空水冷系統(tǒng)自動啟動，變頻器停止運(yùn)行時(shí)，空水冷系統(tǒng)延時(shí)5分鐘停止運(yùn)行，有效控制變頻器溫度，延長器件使用壽命。

金竹山#1機(jī)組新變頻器水冷系統(tǒng)

3 實(shí)施效果

智光電氣引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速成套解決方案在多個(gè)現(xiàn)場成功實(shí)施，變頻器及配套系統(tǒng)經(jīng)歷了酷暑和嚴(yán)寒的考驗(yàn)，設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行不僅為在其他現(xiàn)場推廣積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，而且驗(yàn)證了技術(shù)方案的可行性和合理性。

4 總結(jié)

智光電氣的引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速成套解決方案在多臺600MW和300MW機(jī)組成功應(yīng)用，不僅為此方案在其他現(xiàn)場推廣積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，而且驗(yàn)證了技術(shù)方案的可行性和合理性，必將在未來的300MW以上火力發(fā)電機(jī)組引風(fēng)機(jī)擴(kuò)容改造中做出突出貢獻(xiàn)。