摘要：本文介紹了風光牌高壓變頻器在廣西信發鋁電有限公司電廠鍋爐排粉風機上的應用情況。應用結果表明，采用變頻器對鍋爐排粉風機進行調速節能改造，具有良好的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：風光高壓變頻器鍋爐排粉風機節能

1引言

火電站風機是火電廠的主要輔機部分，它的運行經濟性和可靠性直接關系到電廠的安全經濟運行，其耗電量約占電廠發電機組容量的1.5%～2.5%，僅次于給水泵，是火電廠第二大電量消耗者。因此，提高風機的運行效率，減少能耗，是節能工作的當務之急。在火電廠鍋爐機組燃料系統中，排粉風機是球磨機的主要煤粉輸送分離的動力供給設備，與磨煤機一對一配套使用。排粉風機故障將直接導致磨煤機停機，影響機組正常負荷能力。

2用戶現場情況

廣西信發鋁電有限公司電廠有3臺155MW發電機組（汽機），4臺520t/h鍋爐。每臺鍋爐配備兩臺磨煤機，兩臺排粉風機，每臺排粉風機參數相同，以3#爐排粉風機為例介紹，其拖動電機基本參數如表1所示。

制排粉系統在運行中存在以下問題：

（1）采用排粉風機定速運行時，擋板調整節流損失大、系統效率低，造成能源的浪費。

（2）當流量降低擋板開度減小時，擋板前后壓差增加，工作安全特性變差，壓力損失嚴重，造成能耗增加。

（3）長期的50%～60%擋板開度，加速擋板自身磨損，導致擋板控制特性變差。

（4）管網壓力過高影響系統設備密封特性，嚴重時導致閥門泄露，關不嚴密等情況發生。

（5）設備使用壽命縮短，日常維護量大，維修成本高，造成各種資源極大浪費。

為了降低廠用電率，減少機組運行成本，電廠領導決定在3#、4#發電機組4臺排粉風機上采用山東新風光電子科技發展有限公司生產的4套630kW/6kV高壓變頻器對其風機設備分別進行改造，改造取得了成功。

3制排粉工藝介紹

鍋爐制排粉系統流程如圖1所示。排粉風機在制粉系統中裝在球磨機，粗粉分離器、細粉分離器之后，保證原煤在球磨機內同來自空氣預熱器的熱風和排粉機出口的再循環風混合，將原煤干燥，并研磨成煤粉，而煤粉隨排粉機所產生的負壓氣流，經細粉分離器把風粉分開，煤粉落入煤粉倉中貯存，剩余氣體內含有5%～10%的風、粉混合物，作為三次風經排粉風機出口送入爐膛或作為一次風與給粉機落下的煤粉排入一次風箱混合送入爐膛，通過上述流程介紹可以看出，在制粉系統中排粉機主要為系統提供負壓。在對排粉機進行變頻改造后通過將排粉機入口風門全開，同時適當調節出口風門，完全可以滿足為制粉系統提供負壓的需要并且不對三次風造成影響。

圖1制排粉系統圖

4新風光高壓變頻調速系統

廣西信發鋁電公司電廠3#、4#發電機組配置排粉風機4臺，排粉風機改造選用風光JD-BP37-630F高壓變頻器4臺、并配置自動旁路柜，用于變頻/工頻切換。采用“一拖一”變頻控制。風光JD-BP37-630F變頻器參數如表2所示。

具體來說，風光高壓變頻器除具有一般普通高壓變頻器的性能外，還具有以下突出特點：

(1)采用高速DSP作為中央處理器，運算速度更快，控制更精準。

(2)飛車啟動功能。能夠識別電機的速度并在電機不停轉的情況下直接起動。

(3)完整的工頻/變頻自動互切技術。現在的高壓變頻調速系統一般設置工頻旁路切換柜，變頻器發生故障時能使高壓電機轉至工頻運行，旁路切換有手動旁路和自動旁路切換兩種型式，手動旁路需人工操作，適應于無備用裝置或不重要的運行工況，自動旁路可在變頻器發生故障后直接自動轉換至工頻運行。新風光公司提供的自動旁路切換柜，不僅可實現變頻故障情況下自動由變頻轉換至工頻運行狀態，還可實現在變頻檢修完畢后由工頻瞬間轉換至變頻運行的功能，整個轉換過程不會對用戶設備的運行造成任何影響。

(4)旋轉中再啟動功能。運行過程中高壓瞬時掉電3s內恢復，高壓變頻器不停機，高壓恢復后變頻自動運行到掉電前的頻率。

(5)線電壓自動均衡技術（星點漂移技術）。變頻器某相有單元故障后，為了使線電壓平衡，傳統的處理方法是將另外兩相的電壓也降至與故障相相同的電壓，而線電壓自動均衡技術通過調整相與相之間的夾角，在相電壓輸出最大且不相等的前提下保證最大的線電壓均衡輸出。

(6)單元直流電壓檢測：實時顯示檢測系統的直流電壓，從而實現輸出電壓的優化控制，降低諧波含量，保證輸出電壓的精度，提升系統控制性能，并可使保證運行維護人員實現對功率單元運行狀況的全面把握。

(7)單元內電解電容因采取了公司專利技術，可以將其使用壽命提高1倍。

(8)具備突發相間短路保護功能。如果由于設備原因及其他原因造成輸出短路，此時如果變頻器不具備相間短路保護功能，將會導致重大事故。變頻器在發生類似問題時能夠立即封鎖變頻器輸出，保護設備不受損害，避免事故的發生。

(9)限流功能：當變頻器輸出電流超過設定值，變頻器將自動限制電流輸出，避免變頻器在加減速過程中或因負載突然變化而引起的過流保護，最大限度減少停機次數。

(10)故障自復位功能：當變頻器由于負載突變造成單元或是整機過電流保護時，可自動復位，繼續運行。

5變頻改造主回路

廣西信發鋁電公司電廠3#、4#爐排粉風機采用4套JD-BP37-630F（630kW/6kV）高壓變頻調速系統進行調速控制。4臺排粉風機改造主回路相同，以3#爐排粉風機為例系統改造主回路如圖2所示。

圖23#爐排粉風機旁路柜原理圖

原來2臺鍋爐4臺排粉風機全部采用工頻運行，對4臺排粉風機增設變頻調速裝置，采用一拖一加自動旁路的方式。將原排粉風機入口擋板調節的運行方式改為由變頻調節風機風量的運行方式。當變頻器故障或檢修，可選擇自動或手動方式切換至工頻運行。當排粉風機變頻運行時在DCS界面上調節風機頻率去調整風機轉速，從而達到調節風機風量的目的。

主回路如圖2所示，控制具體介紹如下，旁路柜在變頻器進、出線端增加了兩個隔離刀閘，以便在變頻器退出而電機運行于旁路時，能安全地進行變頻器的故障處理或維護工作。

旁路柜主要配置：三個真空接觸器（KM1、KM2、KM3）和兩個刀閘隔離開關K1、K2。KM2與KM3實現電氣互鎖，當KM1、KM2閉合，KM3斷開時，電機變頻運行；當KM1、KM2斷開，KM3閉合時，電機工頻運行。另外，KM1閉合時，K1操作手柄被鎖死，不能操作；KM2閉合時，K2操作手柄被鎖死，不能操作。

電機工頻運行時，若需對變頻器進行故障處理或維護，切記在KM1、KM2分閘狀態下，將隔離刀閘K1和K2斷開。

合閘閉鎖：將變頻器“合閘允許”信號串聯于KM1、KM2合閘回路。在變頻器故障或不就緒時，真空接觸器KM1、KM2合閘不允許；在KM1、KM2合閘狀態下，若變頻器出現故障，則“合閘允許”斷開，KM1、KM2跳閘，分斷變頻器高壓輸入電源。

以自動旁路投入為例，介紹變頻轉工頻過程：將變頻器“旁路投入”信號并聯于KM3合閘回路。變頻運行狀態下，若變頻器出現故障且自動投入允許，系統將首先分斷變頻器高壓輸入、輸出開關KM1和KM2，經過一定延時后，“旁路投入”閉合，即工頻旁路開關KM3合閘，電機投入電網工頻運行，并把旁路狀態信號發送給DCS。同時DCS邏輯自動將排粉風機轉為工頻相應風門調節方式。

如變頻器發生隱患，變頻器發送“變頻器報警”信號至DCS，此時變頻器繼續運行，檢修人員可到本地根據變頻器報警信號的信息排除隱患。

6排粉風機變頻改造效果

6.1節能效果

本項目排粉風機變頻改造項目于2012年3月27日正式投入運行，至今運行正常。利用高壓變頻器對排粉機電機進行變頻控制，實現排粉機的變負荷調節，解決了擋板調節線性差等難以控制的缺點。3#爐排粉風機高壓變頻器現場運行如圖3所示。

圖3高壓變頻器現場圖

電廠節能服務中心對3#爐排粉風機正常運行時參數實際測量如下：排粉風機工頻運行，輸入電壓6.05kV，電機電流48A，功率因數為0.8，電機實際功率402.4kW；排粉風機變頻運行，運行頻率為42.5Hz，檔板開度為100%，輸入電壓6.05kV，輸入電流25.1A，輸出電流46.9A，功率因數為0.97，電機實際功率255.1kW；電機功率減小147.3kW。按照排粉風機年運行小時數為7000h，年節省電量大約為103.11萬kW·h，電價按照0.30元/kW·h計，則一臺排粉風機變頻改造的年收益約為31萬元。四臺排粉風機變頻改造后年節約電費120萬元左右。

6.2其他效果

（1）由于排粉機正常運行時頻繁啟停，采用變頻調節后，高壓開關不用經常操作，極大地延長了檢修周期。

（2）延長電機和風機的使用壽命。排粉風機啟動時間長，啟動電流大（約5～7倍額定電流），對電機和風機的機械沖擊力很大，嚴重影響其使用壽命。而采用變頻調速后，可以實現軟起動和軟停止，對電機幾乎不產生沖擊，可大大延長設備的使用壽命。

（3）減少閥門和風機葉輪的磨損。變頻改造后，降低了排粉風機轉速，減少了風機葉輪的磨損，減小了風機振動。延長風機的大修周期，節省檢修費用。

7結束語

廣西信發鋁電公司電廠3#、4#爐排粉風機高壓變頻器投運以來，其性能穩定、節能效果明顯，可以根據生產情況，對排粉風機進行風量調節，提高了系統運行的可靠性和經濟性，為降低電廠用電率提供了良好的途徑。

作者簡介

潘照富，男，高級工程師，供職于廣西信發鋁電有限公司。

楊瑞瑞，女，技術員，供職于山東新風光電子科技發展有限公司制造部。

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文章聯系人：郭培彬

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