（福建省石狮热电有限责任公司 福建省 362700）
摘要：介绍对热电厂高压电动机进行变频调速改造的重要性，以某热电厂为例介绍其循环水泵和风机变频改造的过程，分析变频改造之后所达到的效果，并提出对热电厂的水泵和风机进行变频改造和运行中的注意事项，以供同行进行参考和借鉴。
关键词：变频调速技术；热电厂；高压电动机
1引言
对于热电厂来说，其主要的作用是供电和供热，是属于电力能源的生产企业，但是同时由于其发电系统中有大量的水泵和风机等设备需要有大量的高压电动机来驱动，所以其本身也是电能的消耗企业，其企业自身用电量占到其发电量的20%以上，而且在企业自身用电量中，以水泵和风机为代表的辅机的电动机耗电量占到80%以上，所以具有较高的节能潜力，对其进行变频调速节能改造直接关系着热电厂的经济效益。
2循环水泵与风机变频应用
2.1循环水泵的变频改造
以某热电厂为例，其循环水系统采用的是母管制的方式，循环水泵房中有4台循环水泵，在对循环水泵进行变频改造之前，循环水量的调整是通过对水泵出口处的蝶阀的开度进行调节来实现的，在此情况下此热电厂的多台循环水泵会处于并列运行的工作状态，且都处于低效率工作区，因此造成资源的浪费。此外，因为对循环水泵进行长时间的节流控制，导致水泵的叶轮遭到严重的侵蚀，且对蝶阀开度的调节较为繁琐[1]。
因此对此热电厂的循环水泵采用CHF100A-110G/132P-4型号的变频器进行变频调速改造，采用的方式为两台电动机共用一台变频器进行切换的方式，其中所有进行变频改造的水泵作为调节水泵，采用变频调速技术对其流量进行调节，而其他水泵则满负荷运行，其循环水泵的变频控制能够满足以下工艺要求：一是一台变频器可以控制两台电动机，且两台循环水泵可以实现变速和定速两种运行方式，但是在同一时间内智能做一台电动机的变频电源，每台电动机启动、停止必须相互闭锁，用逻辑电路控制，出口采用双投闸刀切换；二是由一台变频器控制的两台电动机在运行过程中，一台由工频供电作定速运行，另一台则由变频器供电作变速运行，而且其变速和定速运行由隔离刀闸相互闭锁；三是变频器和两台电动机的控制、保护、测量等单元采用集中控制的方式，被安装在就地控制柜中进行集中控制，控制室与就地控制柜的连接是通过屏蔽信号电缆连接的。8号给水泵、9号给水泵共用一套变频器，配套高压变频器为广州智光电气股份有限公司的Zinvert系列智能高压变频调速系统，为一拖二控制方式。系统接线方式如图2.1.
图2.1 水泵变频改造的系统接线图
图中QF1、QF2是用户高压开关柜的断路器；J1、J2、J3、J01、J02、J03是变频器内部真空接触器；K1、K2、K01、K02是变频器内部手动隔离刀闸。一次回路由6个高压真空开关（J1、J2、J3、J01、J02、J03）和4个刀闸（K1、K2、K01、K02）组成，分别隔离变频器、隔离高压侧电源、隔离电动机。刀闸K1、K2（或K01、K02）的操作在进线断路器、相邻接触器断开状态下操作，在检修时由手动断开以形成明显的断开点，确保工作人员的安全。在正常运行中，工频和变频运行状况下均处于闭合状态。旁路柜具有电磁闭锁装置，防止误拉、误合刀闸。接触器J2和J3、J02和J03分别具有电气互锁功能，不能同时闭合，以防止旁路与主回路同时带电。接触器J1和J01、J2和J02分别设置有电气相互闭锁回路，以防止两台给水泵同时变频运行。旁路柜J1（J01）、J2（J02）操作顺序是先合J1（J01），再合J2（J02）。
2.2风机的变频改造
此热电厂中有4台循环流化床锅炉，每台锅炉配有一台引风机、一台一次风机和一台二次风机，在进行变频改造之前，此热电厂中的风机都处于满负荷的运行状态，只是通过控制其入口挡板开度来调节风量，且在额定工况下的入口挡板开度都在50%左右，所以有大量的电能在克服挡板的阻力过程中被浪费掉了，不利于热电厂机组的经济运行。所以对此热电厂的引风机进行变频改造，在原电动机电源和电动机之间加装变频器，同时加装工频旁路装置确保变频器运行的可靠性，可以在变频器出现异常时手动切换至工频；变频调速的实现可以通过锅炉操作台进行远程控制，而且可以通过热电厂的DCS系统对其进行调速控制；变频调速装置具有运行异常和故障报警、运行状态显示、高压合闸允许、高压紧急分段等保护信息指示，而且还具有转速给定值和风机实际转速值等重要信息的指示功能，便于工作人员进行控制。
对风机的变频改造采用的是一拖一的控制方式，3号、4号炉引风机、5号炉一次风机、5号炉二次风机配套的高压变频器为广州智光电气股份有限公司的Zinvert系列智能高压变频调速系统，五号炉引风机配套高压变频器为深圳英威腾GD5000系列高压变频调速系统，均为一拖一控制方式。系统接线方式如下图[2]。
2.2风机变频改造系统接线图
图中QF1是用户高压开关柜的断路器；J1、J2、J3是变频器内部真空接触器；K1、K2是变频器内部手动隔离刀闸。一次回路由3个高压真空接触器（J1、J2、J3）和2个刀闸（K1、K2）组成，分别隔离变频器、隔离高压侧电源、隔离电动机。刀闸K1、K2的操作在进线断路器、相邻接触器断开状态下操作，在检修时由手动断开以形成明显的断开点，确保工作人员的安全。在正常运行中，工频和变频运行状况下均处于闭合状态。旁路柜具有电磁闭锁装置，防止误拉、误合刀闸。接触器J2和J3具有电气互锁功能，不能同时闭合，以防止旁路与主回路同时带电。旁路柜J1、J2操作顺序是先合J1，再合J2。
3相关技术优化效果
对此热电厂的循环水泵和风机进行变频改造之后，经过一段时间的运行，改造效果非常显著，主要表现在以下几个方面：一是在满足调速工艺的要求下，提高热电厂的运行效率和发电机组的自动化水平。能够实现电动机的软启动、阮志东和智能调速；对电动机的工作电源频率可以根据锅炉燃烧或机组乏汽冷凝的需要进行调节，并且可以通过对电动机转速的改变来调节风机风量或机组乏汽冷凝所需的冷却水量，从而对锅炉风量和机组冷却水量进行闭环调节。二是延长了电动机的使用寿命，降低了电动机的维护费用。由于变频调速技术可以对电动机起到保护作用，降低启动时的冲击，减少了转动设备的振动和轴承的磨损；解决了工频运转时因为风道上原调节挡板线性度不足而引起的振动问题，防止风道焊口出现开焊和噪音等问题。三是具有明显的节能效果。在对此热电厂进行变频改造之后，对于循环水泵来说，其每天节约电量约为3000kW•h，节电率约为36%；风机的节电率都在40%以上，每年总共为热电厂节约电量超过1亿kW•h，降低电费开支超过600万元，具有显著的节能效果。
4变频器调速在技术改造与运行中的注意事项
在对热电厂的高压电动机进行变频改造的过程中，首先应实现电动机的工频-变频的运行切换，如手动切换能满足生产工艺要求，则无需切换至自动旁路；对于风机等具有大惯性的负载来说，由于其固有的振动频率较低，容易发生共振问题，所以对其进行变频改造时应避开其共振点，提高变频器转矩的脉动频率；对电动机进行变频改造应保持其转速在75%～100%的范围内进行调节，并应设置变频调速的上限和下限，避免出现长时间高速或低速运转而造成过热等问题；为确保变频器的运行安全，应将电气二次回路的连锁与机械机构的进行互锁；变频器采用矢量控制方式来避免加减速过程中出现失速问题；变频器柜体要与厂房地面可靠连接，控制系统应独立埋设接地装置，接地电阻不大于 1Ω；变频器信号线必须采用屏蔽电缆，屏蔽线的一端须可靠接地。
5结语
以某热电厂的循环水泵和风机进行变频改造为例，介绍其改造过程和所达到的工艺要求，经过一段时间运行，证明变频改造提高热电厂的运行效率和发电机组的自动化水平，延长了电动机的使用寿命，降低了电动机的维护费用，且具有明显的节能效果，具有较高的推广价值。
参考文献：
[1] 王强，刘月友.高压变频调速技术在电厂锅炉运行中的应用[J].城市建设理论研究：电子版，2015（30）.
[2] 何晓波.变频调速技术在热电厂高压电动机上的应用研究[J].区域供热，2013（5）：81-84.
论文作者:姚琼龙
论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/14
标签：热电厂论文; 电动机论文; 变频器论文; 水泵论文; 风机论文; 高压论文; 接触器论文; 《电力设备》2017年第35期论文;