静叶可调风机变频

摘要: 随着高压变频装置应用领域不断扩大，300MW机组轴流静叶可调引风机也开始应用。300MW机组引风机采用变频装置后，风量的调节相对原有运行方式有很大的改动，并且高压变频装置自身的可靠性也将会影响机组的正常工作。本文结合阳光电厂引风机的变频改造项目，介绍了如何根据电厂有关系统的特点，使用高压变频调速装置对引风机进行变频改造。变频调速装置不仅可以达到节能明显的目的，更主要是调节性能好，同时也改善了风机和电动机启动，延长了设备的使用寿命。

关键词: 引风机、变频调速装置

1、引言

山西阳光发电有限责任公司1#机组(燃煤)设计出力为300MW，机炉配有两台AN-28静叶可调轴流式引风机，额定风量928800m3/h、全压为3196Pa，配用YKK800-8-W型电动机，额定功率2000kW、额定电压6kV、额定电流254A，电机无调速装置，靠改变风机静叶的角度来调节风量。

发电厂的发电负荷一般在50%-100%之间变化，发电机输出功率变化，锅炉处理也要相应调整，锅炉的送风量、引风量相应变化，引风机出力调整采用通过改变风机的叶片的角度来调节。通过改变风机静叶的角度来调节风量尽管比一般采用控制入口挡板开度来实现风量的调节有一定的节能效果，但是节流损失仍然很大，特别是低负荷时节流损失更大。其次静叶调节动作迟缓，造成机组负荷相应迟滞。异步电动机在启动时启动电流一般达到电机额定电流的8-10倍，对厂用电形成冲击，同时强大的冲击转矩对电机和风机的使用寿命存在很大不利影响。

当风机转速发生变化时，其运行效率变化不大，其流量与转速的一次方成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的三次方成正比，当风机转速降低后，其轴功率随转速的三次

方降低，驱动风机的电机所需的电功率亦可相应降低，所以调速是风机节能的重要途径。采用变频调速后可以实现对引风机电机转速的线性调节，通过改变电动机转速使炉膛负压、锅炉氧量等指标与引风机风量维持一定的关系。

由于目前引风机风量调节方式不能很好的满足锅炉燃烧能力及稳定性运行需要，所以有必要对引风机进行节能和调节性能改造，来满足机组整体调节性能需要。

变频调速装置可以优化电动机的运行状态，大大提高其运行效率，达到节能目的。过去受价格、可靠性以及容量等因素的限制，在我国火力发电市场上一直未能得到更广泛的应用。近年来，随着电力电子器件、控制理论和计算机技术的迅速发展，变频器的价格不断下降，可靠性不断增强，高压大容量变频器已经在发电厂辅机中得到广泛应用。

本次我厂1#机组的引风机上采用了两套高压变频装置，利用变频器来改变电动机的转速，以此来调节引风机的风量和风压。按目前电厂1＃机两台引风机运行实际情况，在机组满发的情况下，引风机运行电流只有140A左右，从节约成本的角度考虑，变频器的选型并没有按照电机的额定功率来进行，而是按照电机实际运行电流来考虑，最终选定的型号为HAR SVEST－A06/220。该高压变频器为北京利德华福电气技术有限公司制造，属于HARSVE ST-A系列电压源型全数字控制变频器，为高-高方式、采用H桥串联方案。额定容量:2250 KVA、额定电压:6kV、额定电流:220A。改造工期从2005年5月底-2005年6月初共40天，与1#机组大修后同步启用，1#机组引风机高压变频装置于2005年6月10日正常投运。2、高压变频调速系统应用情况

2.1 高压变频器的组成

北京利德华福电气技术有限公司的高压变频器由变压器柜、功率柜、控制柜三个部分组成。为单元串联多电平结构，其变频器原理方框图如图1所示。

图1 单元串联多电平高压变频器原理框图

2.2 高压变频器与现场接口方案

北京利德华福电气技术有限公司的高压变频器的控制部分由高速单片机、人机界面和PLC 共同构成。单片机实现PWM控制和功率单元的保护。人机界面提供友好的全中文监控界面，同时可以实现远程监控和网络化控制。内置PLC则用于柜体内开关信号的逻辑处理，可以和用户现场灵活接口，满足用户的特殊需要。该变频器使用西门子S7-200系列PLC，具有较好的与DCS系统接口能力，根据风机的特性运行要求以及变频器控制的具体要求采取了相应控制方案。

①DCS系统与变频器的接口方案

DCS系统与变频器之间的信号总共有11个，其中开关量信号9个，模拟量信号有2个。（以A引风机为例，B侧对应为07改08）

②电缆敷设及所用材料

引风机变频器送往DCS系统MC柜的开关量信号电缆共用14芯；DCS系统RC柜送往引风机变频器的开关量信号电缆共用4芯；DCS系统送往引风机变频器的模拟量信号电缆及引风机变频器送往DCS系统MC柜的模拟量信号电缆共用4芯。DCS系统内部电缆需8 00米。

共使用模件：DCS控制模件6DS1412-8RR两块，6DS1717-8RR两块，6DS1723-8BB模件一块。

③DCS画面增加以下内容

为实现对变频引风机的启停控制及转速调节，在DCS画面上增加：

l 变频器启停操作功能块，用于远方启停变频器；

l 变频器转速控制功能块；

l 变频器轻故障报警块、重故障报警块；工频旁路状态FF

2.3、变频器运行方式及控制逻辑

正常情况下，2台风机投入变频调速运行方式，考虑到变频器有可能故障，引风机系统还具备一台变频一台工频的运行方式和两台工频的运行方式。

变频器运行方式分为就地控制及远方控制两种。远程控制状态时，DCS输出的转速命令信号（C0701TRS ）跟踪变频器转速反馈（C0701TRSG ）。就地控制时，对变频器远方操作无效。

变频器受DCS控制时分自动和手动两种方式。手动状态时，运行人员通过改变DCS操作画面转速控制块控制变频器转速，实现负压的调节。

①引风机变频器启动的允许条件

由于变频器启动的前提为引风机电机高压开关（S07.1/S08.1）必须合闸及启动反馈为1。原有的风机启动条件保留下来作为引风机变频器启动的允许条件。

变频器就地送来的就绪信号（S0701.RD和S0801.RD）作为另一启动条件。

在变频器远方启动的调试过程中，发现由于变频器转速设定块中的命令可能在一个较高的转速位，而这时启动变频器必然会对炉膛负压有一个较大扰动,并且容易造成运行误操作,所以在启动中加入了电机转速命令必须小于30%的限制。

总结A\B引风机变频器启动必须具备以下3个条件：

引风机A、B的高压部分S07-1、S08-1的启动反馈为1。

引风机A、B的变频器就地从其PLC送来的启动就绪开关：S0701-RD、S0801-RD为1。引风机A、B的变频器的转速设定值C0701TRS、C0801TRS的输出小于30%。

②引风机变频器转速调整的自动方面

A、B变频器转速自动调整的开关量部分：当引风机静叶调节投入自动及闭锁A、B变频器