高压变频在电厂锅炉风机上的应用
(1.乌海市电力自动化技术公司;2.华电乌达热电公司,内蒙古 乌海 016000)
摘 要：文章分析了高压变频器在电厂锅炉风机中的应用，并以实例证明，高压变频器对降低除尘风机的用电率、减少起动电流、提高功率因数、改进工艺水平、提高自动化水平有很好的应用前景。
关键词：变频调速；高压变频技术；电厂；锅炉风机
中图分类号：TM921.51 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2008)07—0097—02
1 电厂概述
华电乌达热电公司隶属中国华电集团公司，现有2×150MW火力发电机组，属于热电联产机组，于2005年3月、6月正式发电投产，未来还将新建2×600MW热电联产机组。乌达地区盛产煤矿，该区域电厂发电成本较低，效益显著。华电乌达热电公司目前锅炉的引风机采用液粘调速器、一次风机均采用风门挡板调节方式。由于液粘调速器效率低下，故障率高，维护复杂，风门挡板调节方式节流损失较大，现以锅炉的这两种风机为改造对象对其高压变频调速节能改造节电分析。2006年华电乌达热电公司采用了湖北三环的高压变频技术。
2 锅炉风机工艺
华电乌达热电公司锅炉分别配置引风机功率为1 400kW两台，一次风机功率为1 800kW两台。由于机组较小又属于热电联产，所以正常生产时，基本全天满负荷稳定生产运行无变化，只是在大小修时，会因为停炉而减负荷运行。电厂实行分时上网电价，峰价0.24元/kW•h，谷价0.20元/kW•h，均价0.22元/kW•h。
从表1中可看出，由于风机电动机设计有一定裕度，风机风门开度较小有较大裕量，正常生产过程中，风门挡板两侧必定形成较大的风压差，造成较大的节流损失。
2.1 变频改造系统描述
本次改造对上述风机进行变频改造，对一台风机新增一台高压变频器，即总共配置2台变频器，将变频器接入到原有的风机电机与高压开关柜中。正常情况下，每台变频器拖动单台风机电机运行。
6kV电源经变频装置输入刀闸QS1到高压变频装置，变频装置输出经出线刀闸QS2送至电动机；6kV电源还可经旁路刀闸QS3直接起动电动机。进出线刀闸和旁路刀闸的作用是：一旦变频装置出现故障，即可马上断开进出线刀闸QS2，将变频装置隔离，手动合旁路刀闸QS3，在工频电源下起动电机运行。以上进线柜刀闸与变频装置配套供货。
注：QF保留用户原高压进线开关柜，QS1、QS2、QS3与变频器配套供货。进线柜的QS1、QS2机械互锁、防止误操作。
2.2 变频器的可靠性设计
火力发电厂的风机的运行可靠性对锅炉运行的影响至关重要，为此，变频器本体在设计上从以下几方面保障变频器的可靠运行。
2.2.1 变压器采用干式变压器并配置自控风冷。
2.2.2 采用功率单元串联技术，用成熟的低压变频技术实现高压变频输出。
2.2.3 采用特制的绝缘型材及板材，充分保证绝缘要求。
2.2.4 脉宽调制波形发生器采用FPGA硬件生成，避免了软件死机的缺陷。
2.2.5 功率单元采用单元故障旁路措施，大大提高变频器的整体可靠性。
2.2.6 控制与功率单元间采用光纤通讯，可靠性及抗干扰性大大提高。
2.2.7 逻辑控制采用西门子PLC及触摸屏，极大提高了工作可靠性。
2.2.8 功率单元电力电子器件采用进口品牌器件，并大裕量选型。
2.2.9 单元柜采用独特的并联风道，配以德国原装进口风机。
2.2.10 控制回路电源采用双电源，其中一路取自变频器主回路，可自动切换。
2.2.11 控制回路及旁路回路均配置高性能UPS，保证掉电15min不影响正常工作。
2.3 变频改造后的优点
风机改用变频器后，在降低风机转速运行的同时，噪音可大幅度地降低，同时消除了因调节挡板控制风量而造成的管网内气流紊乱和风量调节不准确，以及管网振动和炉膛燃烧不稳等缺陷。
使用高压变频器后，风机挡板不需要频繁调整，挡板开度保持在一个比较大的范围内，通过调节变频器的输出频率改变电机的转速，达到调节风量的目的，满足运行工况的要求。风机变频运行后，噪音、振动都将大为减小。
在机组变负荷运行方式下，如果风机采用高效的变频调速驱动系统取代常规的定速驱动系统，无疑可节约大量的节流损耗，节电效果显著，潜力巨大，这已是不争的事实。
由于变频调速驱动系统本身具有软起动功能，可使电厂风机实现软起动，避免了由于电动机直接起动引起的电网冲击和机械冲击，从而可以防止与此有关的一系列事故的发生。例如电动机转子笼条的疲劳断裂，定子端部绕组绝缘损坏击穿等重大事故，提高风机运行的可靠性。
在电力行业，对于许多高压大功率的辅机设备推广和采用高压变频调速技术，不仅可以取得相当显著的节能效果，是电厂节能降耗的一个有效的途径，而且也得到国家产业政策的支持，代表了今后电力行业节能技改的方向，目前电力行业越来越多的人员对此都已形成广泛共识。
采用变频调速改造后，由于对电机实现真正的软启动，对电机、挡板、高压开关、轴承等设备以及电网的启动冲击大大减少，它们的使用寿命得以延长，可以大幅度节省这些设备的维护费用。另外，变频器高精度宽范围的无级调速功能，不仅全面满足了电厂峰荷动态调节的需要，而且变频器属于高度智能化的新型高科技设备，可与电厂DCS系统实现真正的无缝连接，提高生产效率和机组自动化水平，大大改善电厂的工作和生产环境。
3 设备参数
3.1 电机铭牌数据
3.1.1 锅炉引风机。
电机型号