（中铝宁夏能源集团马莲台发电厂 宁夏宁东镇 750411）
摘要：阐述了高压变频器在锅炉引风机上应用中改造的问题，重点分析了对高压变频器在锅炉引风机上的节能应用情况。
关键词：高压；变频器；引风机；应用
前言
马莲台发电厂现有2 ×330MW 亚临界一次中间再热自然循环汽包炉机组运行，随着电网内大机组的相继投产，我厂的调峰任务越来越重，峰谷差日益增大，根据现场运行资料统计，330MW 机组每日的负荷一般在230MW 左右。由于机组负荷的原因，引风机动叶开度长期在47%左右，工作在偏低效率区，导致了巨大的能源浪费，严重影响了厂用电率的降低，造成了较大的经济损失。随着高压变频调速装置可靠性的提高，应用领域不断扩大，对锅炉引风机进行变频改造成为现实。在实际改造中，现对我厂一号锅炉引风机变频改造中可能存在的问题作一浅析。
1 概况
马莲台发电厂一号锅炉配备两台引风机，均为成都电力机械厂生产的HU25242-22G型双动叶轴流式可调引风机，配备3500kW电动机，在机组正常运行过程中，两台引风机运行，引风机转速恒定，为了使炉膛负压满足要求，引风机电机与动叶挡板共同配合，以节流方式来控制炉膛负压。在当前的经济下行，火电机组利用小时数降低、负荷率下降的背景下，节能降耗、降低厂用电率、提高机组运行经济性成为各火力发电企业的共同目标。基于此原因对本厂一号炉引风机实施变频改造，通过项目的实施，有效降低了厂用电率，提升了机组运行的经济性。项目技术和成果在国内同类型火电机组中处于先进水平。
2 变频器结构与原理
2.1 变频器调速原理
按照电机学的基本原理，电机的转速满足如下的关系式：n=（1-s）60f/p=n0×（1-s）（P：电机极对数；f：电机运行频率；s：滑差）从式中看出，电机的同步转速n0正比于电机的运行频率（n0=60f/p），由于滑差s一般情况下比较小（0-0.05），电机的实际转速n约等于电机的同步转速n0，所以调节了电机的供电频率f，就能改变电机的实际转速。电机的滑差s和负载有关，负载越大则滑差增加，所以电机的实际转速还会随负载的增加而略有下降。因此我厂选用广州智光电气股份有限公司生产的6kV变频器进行引风机系统改造。变频器型号Zinvert-A7H4000/06Y型高压变频器，输入频率50Hz±3%，输入电压6000V±15%，输出电流0～400A，输出电压0～6000V，输出频率0～50Hz，输出功率0～4000kVA，满载满速度时的效率大于98%。
2.2 变频器结构原理
单元串联输出结构图
无谐波高压变频器采用若干个低压PWM变频功率单元串联的方式实现直接高压输出。6kV电网电压经过副边多重化的隔离变压器降压后给功率单元供电，功率单元为三相输入，单相输出的交直流PWM电压源型逆变器结构，相邻功率单元的输出端串联起来，形成Y接结构，实现变压变频的高压直接输出，供给高压电动机。每个功率单元分别由输入变压器的一组副边供电，功率单元之间及变压器二次绕组之间相互绝缘。二次绕组采用延边三角形接法，实现多重化，以达到降低输入谐波电流的目的。对于6kV电压等级变频器而言，给15个功率单元供电的15个二次绕组每三个一组，分为5个不同的相位组，互差12度电角度，形成30脉冲的整流电路结构，输入电流波形接近正弦波，这种等值裂相供电方式使总的谐波电流失真低至1%左右，变频器输入的功率因数可达到0.95以上。如图所示。
3 变频器改造方案
3.1 变频器运行方式：2016年利用#1机组C级检修进行了#1锅炉引风机变频改造。改造采用“一拖一”方式，即#1锅炉A、B引风机电机各配备一台变频器，并配备一台手动旁路柜。如下图所示，QF为原高压开关柜开关，K1、K2为手动刀闸，K1合闸、K2切至触点1时为变频状态运行，K1分闸、K2切至触点2时为工频状态运行。
3.2 组态优化：利用原引风机系统热控测点对其工作出口压力、入口压力、流体介质温度进行监测，同时结合炉膛负压调节控制策略，实现动叶可调风机变频调速系统控制算法，根据机组不同负荷段采用引风机动叶效率最高时进行变频调节，以满足炉膛负压控制并改变风机运行效率为最优。
（1）敷设变频器至DCS的控制信号电缆，完成指令控制和信号上传。
（2）按照厂家设计ＤＣＳ逻辑方案，并进行了变频控制逻辑组态完善。
（3）在带电机、带载模式下进行了变频器启停、顺控、加减速时间等组态逻辑试验。
3.3硬件安装：对两台变频器一次电缆敷设，引风机6kV开关柜、变频器控制柜、空水冷器等二次控制电源回路、输入、输出信号回路及DCS信号等进行接线。
3.4 信号与参数设置
（1）核对所有指令、反馈等模拟量信号及开关刀闸位置信号、运行信号、故障信号等开关量信号正确送至DCS。
（2）按照改造方案、定值单及现场实际情况，对变频器电流量程、升降频速率、6KV开关保护定值等相关参数进行设置或更改。
3.5 试验
（1）静态试验：送上变频器控制电源，检查变频器无异常报警信号，检查变频器PLC、主控箱、功率单元等正常、各指示灯正确，核对变频器各模拟量信号和开关量信号正确；在调试模式下模拟启动变频器，检查变频器运行正常、各冷却风机运行正常、转向正确，进行变频器急停试验正常。
（2）空载试验：脱开风机对轮，仅带电机进行试转，检查功率单元上高压电正常、变频器及电机运行正常、频率指令及反馈正确，顺控启动、顺控停止逻辑正确。
4 改造后的节能效果
4.1 节约厂用电效果显著
目前，锅炉引风机变频改造完成并且顺利投入使用，节能效果以及数据收集统计，就各典型负荷点引风机工频运行和变频运行的电流对照见下表：
通过对照，看出引风机变频改造的节能效果十分明显，尤其是低负荷运行阶段节电效果十分巨大。参考经验数据，2016年7月#1锅炉引风机变频改造投运后，成功将#1锅炉引风机的运行结构由“转速恒定+动叶可调”改为“变频调速+动叶可调”，在运行中可将叶片角度固定在最高效率点，通过变频器改变风机的转速来满足工艺需求的风压或风量，确保风机调整过程中始终保持高效率运行。改造后按照节能率28%，利用小时4100小时计算，年度一台风机节约电量170.63×1.4＝238.882万kWh，上网电价按0.2595元/kWh计算，全年产生经济效益61.98万元。因此对引风机加装高压变频器很有必要。
4.2 改造后的优点
（1）应用双动叶引风机变频器新技术，将本厂#1锅炉引风机的运行结构由“转速恒定+动叶可调”改为“变频调速+动叶可调”，成功解决了因机组负荷原因导致引风机工作在偏低效率区的问题，有效降低了厂用电率，取得了可观的经济效益。
（2）经过变频调速改造，将引风机电机的最大启动电流由额定电流的7-8倍降低到仅略高于额定电流，解决了电机启动时的大电流冲击问题，有效消除了启动电流对电机、传动设备和风机的冲击，延长了设备使用寿命，降低了保养维护费用。
参考文献：
[1] 《高压变频器应用资料汇编》（电力行业）.广州智光电气股份有限公司
[2] 李青，高山，薛彦廷.火力发电厂节能技术及其应用[M].北京：中国电力出版社，2007.8
论文作者:杨巍巍
论文发表刊物:《电力设备》2017年第22期
论文发表时间:2017/12/11
标签：变频器论文; 引风机论文; 电机论文; 机组论文; 锅炉论文; 转速论文; 高压论文; 《电力设备》2017年第22期论文;