流化床鍋爐高壓電機變頻改造效果及問題分析

【摘 要】文章對三友熱電有限責任公司一臺流化床鍋爐高壓電機變頻改造后運行效果及出現的問題進行了分析，并提出一些建議。

【關鍵詞】流化床鍋爐；高壓變頻改造；分析

三友熱電有限責任公司一臺240T/H流化床鍋爐2007年投運，共有四臺高壓電機，原設計為工頻運行，參數如下：

運行中風機的流量控制是通過調節擋板的開度來實現的，而這是一種經濟效益差，能耗大的落后方法，造成設備損壞快，維修難度大，運行費用高。相當部分功率消耗在擋板的截流過程中，從而造成能源的極大浪費。這些設備都是長期連續運行和常常處于低負荷及變負荷運行狀態，其節能潛力則更加巨大。

2008年，作為我公司重點技改項目之一，首先對一次風機進行了高壓變頻改造，運行以后效果明顯。在滿足鍋爐正常運行的情況下，一次風機電動機電流明顯減少，由83A降為50A，功率因數從0.8左右提高到0.95左右。

由于一次風機變頻改造收到了顯著效果，我廠又陸續對二次風機和一臺引風機進行了變頻改造。

運行3年多來取得了良好的效益，同時也出現一些問題，根據運行經驗結合我公司實際總結如下：

１．采用變頻器的優越性

（1）節能效果明顯，特別是調峰運行在谷值低負荷時更為顯著。

（2）由于變頻器可以非常平穩的調整風量，鍋爐運行參數得到改善，提高了鍋爐效率。

（3）減少了對煙道、風道和風門擋板的沖擊腐蝕，相應的延長了很多零件的使用壽命，有效的提高了設備的檢修周期，節約了大量維護費用。

（4）由于有變頻調節，系統實現了軟啟動，風機在低頻下啟動，啟動電流很小，啟動時間延長，避免了原來在較大慣性負荷情況下，數倍于額定啟動電流的對電網和機械設備的沖擊，有效延長了電機壽命。

（5）提高了功率因數，功率因數在0.95以上。

2.存在問題

2.1占用空間

變頻器本身由變壓器柜、功率柜、控制柜三部分組成，占用空間大，改造過程受到配電室空間的制約。

2.2對電壓波動的適應能力

2011年2月，一次外網污閃事故造成我廠廠用電波動，鍋爐高壓變頻全部跳閘，造成鍋爐壓火解列。檢查故障信息及復位還需到現場，這又延誤了鍋爐及時啟動。

（1）對于鍋爐重要輔機的高壓變頻器，瞬停保護動作電壓應設為額定電壓的65%-80％，延時設為2-3s較為合適。最大程度的保證因外部故障或大容量電動機啟動引起電壓波動時，變頻器不停機。

（2）在現有條件下應實現故障信息遠傳及故障遠控復位，可以大大縮短鍋爐恢復時間。

（3）另外，備用電源自投等情況下所造成的母線電壓瞬時失電發生后，變頻器應具有持續或恢復運行的功能，即在母線電壓瞬間降低或消失（如事故切換）時變頻器不跳閘或使電機系統慣性運行;當母線電壓重新恢復正常后，變頻器能根據捕捉到的電動機轉速正確調整自身輸出，重新拖動電動機運行的功能。在電源瞬間跌落或消失時間不長的情況下，該功能保證變頻器所驅動負載的穩定性，減少對機組運行的影響，避免鍋爐滅火現象的發生。

2.3現場環境的適應能力

我廠配電室外側是爐本體，灰塵多而且電纜溝在地下，不時會有積水，潮氣重。而變頻器風冷系統會在配電室內產生較大負壓，室外的灰塵、電纜溝的潮氣等容易從縫隙進入配電室，進而進入變頻器。灰塵進人變頻柜內會導致絕緣下降或擊穿損壞電子元器件;灰塵堵塞濾網造成功率柜散熱效果差，易導致功率模塊過熱失效損壞。我廠現在采取運行中定期拆換清洗濾網和在停爐間隙清掃變頻器的方式處理。

2.4對自身故障的承受力

（1）2011年10月，吸風機變頻的一個功率單元出現故障退出運行，其余八個功率單元組成的整體繼續運行，驗證了高壓變頻器具有的單元旁路功能，即某個功率單元出故障時該單元應能夠自動退出，整個系統可持續帶故障運行。

（2）變頻裝置工作電源正常為交流220V由變頻自帶UPS裝置提供，UPS裝置電源取自廠用380v段。此方式存在一定缺陷，一旦UPS裝置故障變頻工作電源將失電。可以從保安段另取一路備用電源，如工作交流電源掉電，變頻裝置可通過其UPS裝置供電，如UPS電量不足，則備用電源自動投入。

2.5變頻工頻切換對電機的影響

我廠一、二次風機高壓變頻器配置工頻旁路柜，以保證在變頻器出現故障或檢修時，通過工頻旁路柜的切換電機恢復工頻運行，保證生產持續不斷。其中一次風機的變頻器具有變頻-工頻自動切換功能，在發生故障時能自動切換至工頻運行，可以保證一次風機的持續運行，降低了對生產的影響。但是在電動機故障時變頻器自動切換至工頻，會加劇電動機的故障，并有使故障擴大化的危險，綜合考慮下我廠一次風機旁路柜自動切換功能未投入。

2011年11月，二次風機由變頻改工頻運行，轉速從1200r/min升到1450r/min。從9:40至11:00電機前軸溫度由34℃升至73℃且仍在不斷上升，停運檢查發現電機前軸油室內潤滑油較多，改工頻運行以后轉速升高導致軸溫上升。所以運行電機維護時要控制適當的潤滑油量，防止出現類似不利影響。

3.結束語

高壓輔機設備運行的穩定性、可靠性直接影響火力發電機組的安全穩定運行，一旦這些關鍵輔機設備由于變頻器故障而非正常停機，往往會導致機組負荷大幅下降甚至跳機、鍋爐熄火等事故。造成的損失是節能效益無法彌補的。因此，電廠輔機在進行高壓變頻器改造時，對高壓變頻設備的穩定性、可靠性要求必須排在首位。在實際運行中，要不斷總結、積累經驗，進行必要的改造升級，不僅要充分發揮變頻設備的功效，更要細心維護，盡量延長變頻設備的使用壽命。 [科]

【參考文獻】

［１］張燕賓.SPWM變頻調速應用技術(2版)[M].北京：機械工程出版社，2002.

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