乌拉特发电厂一次风机变频器旁路改造技术应用探讨

沈滢+刘治国+牛波

摘 要： 文中分析了为解决我厂一次风机在运行中由于变频故障切换工频不成功造成锅炉灭火的问题，在原装日本日立公司生产的变频装置的基础上增加旁路开关，运行中的一次风机变频器故障时可以自动切换至工频运行，有效的避免了锅炉灭火，保证了机组的稳定运行。

关键词： 一次风机变频器；变频；工频；旁路开关

一、一次风机变频器增加旁路开关的意义和经济效益

随着我国国民经济的快速发展，能源需求与能源消耗日益增加，作为能源动力的发电厂进行节能减排，其意义十分重大。对于火电发电企业运行经济性，通过两大经济指标来反应：发电标准煤耗和厂用电率。在完成发电任务的同时，尽可能降低发电标准煤耗、降低厂用电率，就可以提高发电厂的生产效率，实现企业效益最大化的目标。

2008年我厂陆续进行了#4、5机组一次风机由工频启动运行改为变频启动运行的改造工作，一台300MW机组一次风机变频改造后，以0.25元/KWh计算，年节电经济效益约为230万元，而该项目的总投资约为450万元，不到2年即可收回投资，因此产生的经济效益十分可观。

存在最严重的隐患就是当变频器故障时候，需要人为切至工频运行。

我厂经过四年多的运行，证明一次风机变频改造是成功的，取得了明显的经济效益。可是在2013年的6月，我厂#4机组因为一次风机变频器重故障跳闸，引起锅炉灭火，机组打闸停机，造成了很大的经济损失。所以，为了确保锅炉燃烧稳定，机组安全运行，一次风机变频故障自动切换至工频运行就是急切需要改造的。

二、一次风机变频器改造前简述

乌拉特发电厂一次风机采用日本日立公司生产的变频装置，变频器的控制方式采用多级PWM叠加技术，结构采用多个变频器单元串联叠加输出的方式。

对变频器的启停操作，通过切换开关，既可以通过就地的按钮控制，又可通过远方的DCS控制来完成。变频装置根据DCS给出的速度调节信号自动的控制电机的转速，并且在就地和远方都可以监视变频装置的状态。

改造前接线图：

三、一次风机变频器的改造及改造后的接线图

一次风机变频改造后，热控逻辑完善、自动控制功能投入正常，实现了风机变切工、工切变运行状态自动切换功能，变频器故障时无扰自动切换至工频运行，不影响机组负荷，节能效果明显。但是在设计过程中会面临一些问题：一是逻辑设计复杂，二是工況复杂，为了解决上面的问题，我们考虑了很多方案，最终决定选择旁路开关的自动切换由电气完成，切换信号送至DCS系统，由DCS 完成一次风压的控制以及切换不成功触发RB逻辑，这样设计的好处在于：电气完成开关的自动切换可以有效的简化DCS的控制逻辑，同时由于没有与DCS的通讯，可以使切换更安全、更迅速。风压控制由DCS完成，由于切换过程中不仅要协调两台变频器的出力，同时还要配合一次风机入口挡板开度的调整，切换过程动作的设备较多，由DCS完成则无需将这些信号通过DCS再送至PLC中，功能实现比较容易，同时又无需增加变频器的协调控制系统（另外一套PLC），可以节约一部分改造费用。

在原来变频器的启动回路中增加了3大接触器，即：KM1、KM2、KM3，以及相关的控制元件，回路简单，造价低，即完成了本次变频旁路改造。

改造后，在DCS控制画面增加了“工频切变频”、“变频切工频”，在DCS画面上的操作和以前一样。变频器的变频运行分为：就地和远程运行两种，就地运行为变频器控制柜上就地运行，远程运行为集控室运行。可通过变频器控制柜上“就地/远方”选择开关进行选择。集控室运行选择远方。

1、变频启动：

（1）变频器QS1，QS2 已闭合，KM1，KM2，KM3接触器分断位，6405开关 分断位置。

（2）将6405开关合闸。

（3）待DCS收到变频器请求运行，启动变频器运行，充电5S后，变频器会自动合上KM1，KM2接触器。一次风机变频运行。

2、工频启动

（1）变频器KM1、KM2、KM3接触器在分闸位置，6405开关在分闸位置（QS1、QS2在合闸位或分闸位都可以）

（2）就地（DCS）启动KM3接触器合闸。

（3）启动6405开关合闸，一次风机工频运行。

3、变频器工频运行切换变频运行

（1）变频器在工频运行中，6405开关在合闸位置，QS1，QS2在合闸位置，KM1、KM2接触器在分闸位置，KM3接触器在合闸位置。

（2）在DCS收到变频器发出的请求运行信号。DCS（就地）启动变频器工频切换变频指令。

（3）变频器先充电5s，再分断KM3接触器，再合闸KM1，KM2接触器。一次风机变频运行。

4、变频器变频运行切换工频运行

（1）变频器在变频运行中，6405开关在合闸位置，QS1，QS2在合闸位置，KM1、 KM2在合闸位置，KM3在分闸位置。

（2）DCS启动变频切换工频运行指令，变频器先断开KM1，KM2接触器，在KM2分断4S后变频器启动KM3合闸。一次风机工频运行。

5、变频器变频运行重故障自动切换工频

（1）变频器在变频运行，6405开关在合闸位置，QS1、QS2刀闸在合闸位置，KM1、KM2在合闸位置。KM3在分闸位置。

（2）变频器运行中出现变频器重故障。

（3）变频器立即分断KM1、KM2。KM3在KM2分闸后4S后变频器启动KM3合闸。一次风机工频运行。

注：变频器QS1、QS2刀闸信号未设计送入DCS， QS1、QS2在变频器请求变频运行中时的必要启动条件，即 QS1、QS2电气闭锁KM1和KM2，即QS1、QS2断开时， KM1和KM2合不上；KM3和KM2 互锁，即KM3合上后， KM2合不上； KM2合上后， KM3合不上。 KM3和KM1不 互锁。

结束语：

我厂一次风机变频改造后运行了3年多，发生过几次变频器故障切换，切换过程中一次风压波动都控制在了允许的范围内，没有引发其他保护动作，此切换逻辑经历了这些考验，证明确实能够有效的保证风压控制，从而保障机组的安全运行，并对厂用电率的降低起到了非常积极地作用。

参考文献

[1]张金亮，高压变频装置在循环流化床锅炉一次风机中的应用[J]；热力发电；2011年07期.endprint