摘要：本文主要介紹了ZINVERT智能高壓變頻調速系統在廣東省連州粵連電廠有限公司440t/h循環流化床機組一次送風機高壓變頻改造中的應用。文章對采用自動工頻旁路的系統控制方式、改造取得的成效以及系統運行可靠性進行了詳細闡述。

關鍵詞：高壓變頻；循環流化床鍋爐；一次送風機；可靠性；節能；自動工頻旁路

0 引言

循環流化床鍋爐技術是近幾十年來迅速發展起來的一項高效低污染清潔燃煤技術。在循環流化床鍋爐的風機上應用變頻調速設備能夠降低機組的廠用電率，而且由于變頻器調速所具有的優良特性，其應用可為鍋爐機組的自動化控制打下設備基礎，從節能與運行管理上降低機組運行成本。 循環流化床鍋爐一次送風機工作狀況與爐內物料流化狀態、燃燒穩定性、爐內溫度場分布、物料鈣硫比等循環流化床鍋爐正常運行的重要指標有密切關系[1]。大容量循環流化床鍋爐一次風機在整個鍋爐煙風系統中的地位舉足輕重，因此與其配套的高壓變頻器必須具有極高的運行穩定性和故障抵御能力，以最大限度保證一次送風機連續運行。

長期應用證明，ZINVERT系列智能高壓變頻調速系統運行穩定可靠、容錯能力強、技術解決方案完善。2007年3月，在廣東省連州粵連電廠有限公司通過招標確定采用ZINVERT智能高壓變頻調速系統對#3、4爐一次送風機進行高壓變頻改造。2007年7月，廣東省連州粵連電廠有限公司#4爐B級檢修期間，在電廠和智光公司技術人員的辛勤工作下，#4爐A、B一次風機高壓變頻器一次投運成功。設備投運以來，運行穩定，節能效果明顯。

1 用戶工況簡介

廣東省連州粵連電廠有限公司#3、4機組為135MW循環流化床機組。#3、4機組分別于2004年3月和2004年5月相繼投產運行。機組鍋爐為哈爾濱鍋爐廠有限責任公司引進Alstom公司的循環流化床鍋爐技術設計制造的HG-440/13.7-L.WM9型超高壓中間再熱、單鍋筒自然循環、循環流化床鍋爐。每臺鍋爐配置A、B兩臺一次送風機，通過母管為鍋爐系統提供一次風。每臺一次送風機的進、出口都裝有風門，用以對一次風量進行調節。風門調節雖然投資小、直觀易行，但是卻存在嚴重的能源浪費。在環保意識和節能減排要求不斷提升的情況下，這樣的調節方式顯然已不合時宜。 #3、4鍋爐一次送風機銘牌參數如下。

一次風機銘牌參數： 型號：L2N22606 型式：單極雙支撐離心式 額定轉速：1450r/min 額定風量：136123m3/h 額定風壓：26.0Kpa 一次風機電機銘牌參數： 型號：YKK560－4 額定功率：1250KW 額定電壓：6KV 額定電流：136A 額定轉速：1493 r/min

2 ZINVERT系列高壓變頻器的技術特點

ZINVERT型智能高壓變頻調速系統為直接高壓輸出電壓源型變頻器，它通過采用多級H橋功率單元級聯的方式實現高壓輸出，無需升壓可直接拖動高壓電動機，無需加裝任何濾波治理裝置，諧波指標符合IEC及國家標準對電網諧波最嚴格的要求。ZINVERT智能高壓變頻調速系統主要具有以下技術特點：

1） 完整自動旁路技術——單元自動旁路和主回路自動旁路技術。單元故障時，故障單元自動旁路，保證系統連續運行。主回路自動旁路技術，實現工頻/變頻運行狀態的雙向自由互切且轉換迅速，轉換過程中電機不停機，不對生產造成影響。

2） 抗電壓波動能力強——網側電壓在額定電壓65%～115％范圍內波動時，系統不停機。

3） 專有核心“STT”技術——智光技術人員多年從事電機運行和控制的研究工作，在此基礎上獨創了“STT”算法，可確保電機在調速范圍內的任何轉速下，無需停車即可直接無沖擊啟動變頻調速系統運行。該技術確保了外部因素（輸入電壓瞬時跌落、瞬時停電或者外部干擾等）造成變頻器停機時，可以迅速再將變頻器無沖擊重新啟動，而不用顧及電機狀態。

4） 高壓輸出突發短路“SCP”防護技術—— “SCP”防護技術能在電機或者變頻器輸出電纜發生兩相突發短路時，對變頻器進行有效保護。ZINVERT智能高壓變頻調速系統擁有該專利技術。

5） 控制電源多回路供電技術——系統有四路控制電源互為備用，可自動無擾轉換，最大限度保證系統不因控制電源故障而停機。

6） 智能加減速控制——系統自動識別加、減速控制速度是否得當，根據工況自動調整變化速率，在盡快達到控制目標的同時又能有效防止加、減速過快造成系統停機。

7） 獨有電容充放電試驗功能——系統能對單元濾波電容進行充放電實驗，以對其使用壽命進行評估，方便掌握電容工作狀態。

3 系統主接線與控制方式

連州電廠#3、4爐A、B一次送風機采用ZINVERT-A6H1500/06Y智能高壓變頻調速系統進行調速控制。系統配備6kV自動旁路柜，可實現系統工頻運行狀態和變頻運行狀態瞬時自動轉換。系統主回路如下圖所示：

圖1連州電廠＃4爐一次送風機主回路圖

該控制方案在設計中考慮：

1） 刀閘K1、K2、K3、K4無機械閉鎖功能，只是在檢修時手動斷開以形成明顯的斷開點，確保工作人員的安全。在工頻和變頻運行狀況下均處于閉合狀態。

2） 工頻旁路接觸器J3與變頻進線接觸器J1、變頻出線接觸器J2具備電氣閉鎖功能，不能同時閉合。

3） 在變頻運行狀況下，J1、J2閉合，J3斷開。

4） 在工頻旁路運行狀況下J3閉合，J2、J1斷開。

一次送風機變頻運行時，鍋爐運行人員在中控室對變頻器進行目標頻率設定、啟動、停止、急停等遠程操作，并對變頻器運行狀態進行監視。變頻運行狀態下，一次送風機進出口風門檔板全開，采用變頻器運行頻率調節方式，調節一次送風機送風量。變頻調速系統檢修時，一次送風機運行在工頻狀態，采用原有進出口風門調節方式，調節一次送風機送風量。運行人員通過簡單操作可對系統進行工頻運行狀態和變頻運行狀態自動/手動轉換。

3.1 運行方式的工頻→變頻狀態轉換 一次送風機工頻運行，完成變頻調速系統檢修，確定變頻調速系統滿足運行條件后，可進行工頻→變頻狀態轉換。工頻→變頻運行狀態轉換分為手動方式和自動方式兩種方式。進行工頻→變頻狀態轉換前，將要進行狀態轉換的一次送風機風門關小，同時加大另一臺一次風機出力，風機負荷大部分轉移到不進行狀態轉換的一次送風機上，這樣以減小狀態轉換對生產造成的影響。轉換流程如圖2。

圖2 工頻→變頻轉換流程圖

系統滿足（變頻調速系統、鍋爐）狀態轉換條件后方可對一次風機運行狀態進行轉換。采用手動方式時，按圖2所示流程進行；采用自動方式時，按“工頻轉變頻”按鈕，系統自動完成轉換。

3.2 運行方式的變頻→工頻狀態轉換 調速系統發生停機故障時，系統自動完成變頻→工頻狀態轉換。轉換流程如圖3。

圖3變頻→工頻轉換流程圖

系統收到“風門位置信號”即確定風門到位。手動轉換流程與自動轉換流程相同。

4 改造工程的試驗與效果

2007年7月4日#4爐B級檢修結束時，在冷態情況下，電廠技術人員與智光技術人員一起對變頻改造后的一次風機控制系統進行了功能測試和冷態節能測試。

4.1 #4爐一次送風機變頻器工/變頻運行出力對比測試

變頻運行出力測試實驗條件：啟動1臺引風機、2臺一次風機運行（變頻運行），1臺二次風機，2臺高壓流化風機，高壓流化風量1000 m3/h，爐膛負壓-50Pa，風門全開調節變頻器運行頻率控制一次風量。 工頻運行出力測試實驗條件：啟動1臺引風機、2臺一次風機運行（工頻運行），1臺二次風機，2臺高壓流化風機，高壓流化風量1000 m3/h，爐膛負壓-50Pa，調節風門開度控制一次風量。對比實驗數據見表1。

表1一次風機運行出力對照表

4.2 #4爐一次送風機變頻器工/變頻互切功能測試

為了驗證變頻改造后，一次風機控制系統工作性能特別是新控制系統對變頻器故障的抵御能力，安排進行一次送風機工/變頻互切試驗。工頻轉變頻試驗過程中，轉換非常迅速，爐膛壓力和一次風總量基本不變化，這里不再對這一試驗過程進行詳述。以下為B一次送風機變頻器“故障”時，B一次風機由變頻運行狀態轉換為工頻運行狀態實驗記錄。 試驗條件：2臺引風機運行；A一次風機變頻運行，B一次風機工頻運行，一次總風量20萬m3/h；2臺二次風機運行，二次風量26萬m3/h；2臺高壓流化風機運行，高壓流化風量1000 m3/h，爐膛負壓-50Pa。 熱工邏輯：#4爐一次風機“變頻重故障”時，B一次風機進口風門開度關至90%時，風機工頻自啟動，（B一次風機進口風門開度的目標是關至30%）。試驗數據見表2。

4.3 實驗結論

實驗結果顯示，變頻改造取得了預期的效果，得到以下實驗結論。 1）改造后，一次風機不僅滿足運行需求，而且取得了相當明顯的節能效益。 2）改造后，一次風機控制系統具有優異的變頻器故障抵御能力。工頻轉變頻動作迅速，對鍋爐運行基本不造成影響；變頻轉5工頻過程持續時間較短，爐膛負壓最低值-600Pa，遠低于鍋爐MFT值-1500Pa。數據記錄如表2所示。

表2 變頻轉工頻過程鍋爐運行數據表

5 結束語

連州電廠135MW循環流化床鍋爐，一次送風機高壓變頻器投運至今，系統一直穩定運行說明：對大型循環流化床鍋爐輔機進行高壓變頻節能改造是切實可行的。采用高性能的高壓變頻器配以高效的自動旁路系統對大型循環流化床鍋爐輔機進行高壓變頻改造，不僅能收到良好的節能效果，而且能保證機組的長期安全運行。

參考文獻

[1] 朱皚強，芮新紅編。循環流化床鍋爐設備及系統。北京：中國電力出版社，2004。

[2] ZINVERT系列高壓變頻調速系統培訓教材，廣州，廣州智光電機有限公司,2006。

作者簡介：

梁保華（1970-）男，廣東云浮市人，廣東省連州粵連電廠有限公司安全生產技術部，從事電廠電氣技術管理工作。

付金建（1984-）男，四川綿陽市人，廣州智光電機有限公司技術支持工程師，從事高壓變頻技術研究與應用工作。