煤氣鍋爐風(fēng)機(jī)變頻器故障導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組停機(jī)解決方案

禹金龍，戴國(guó)偉，劉濤

（寧波鋼鐵有限公司，浙江寧波315807）

煤氣鍋爐風(fēng)機(jī)變頻器故障導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組停機(jī)解決方案

禹金龍，戴國(guó)偉，劉濤

（寧波鋼鐵有限公司，浙江寧波315807）

通過(guò)介紹寧波鋼鐵有限公司余能發(fā)電廠煤氣鍋爐的工藝情況，對(duì)風(fēng)機(jī)變頻器故障引起鍋爐停爐進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)事故的原因進(jìn)行了分析，闡述了解決方案及實(shí)施效果。

變頻器；故障；分析；措施

1 引言

寧波鋼鐵有限公司是一家鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，煉焦、煉鐵和煉鋼工藝生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量副產(chǎn)煤氣。為充分利用煤氣，余能發(fā)電廠建成一套135 MW汽輪發(fā)電機(jī)組，配備額定蒸發(fā)量為400 t/h的超高壓煤氣鍋爐。送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)是鍋爐設(shè)備最重要的輔機(jī)，為滿足變負(fù)荷機(jī)組的節(jié)能需要，鍋爐配備的4臺(tái)風(fēng)機(jī)均采用變頻調(diào)節(jié)。引風(fēng)機(jī)的任務(wù)是控制引風(fēng)量，同時(shí)克服尾部煙道的省煤器、空氣預(yù)熱器、煤氣加熱器及煙氣擋板的阻力，將爐膛的壓力控制在規(guī)定的范圍之內(nèi)，正常運(yùn)行時(shí)爐膛負(fù)壓保持在-20～-50 Pa。送風(fēng)機(jī)的任務(wù)是控制送風(fēng)量，同時(shí)克服空氣預(yù)熱器和助燃風(fēng)擋板的阻力，使送風(fēng)量與煤氣量保持合適的比例，實(shí)現(xiàn)鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)燃燒。

2 故障情況介紹

余能發(fā)電廠1#發(fā)電機(jī)組2011年8月底投產(chǎn)，截止2013年3月，累計(jì)發(fā)生17次風(fēng)機(jī)變頻器故障跳閘，其中6次引起鍋爐MFT動(dòng)作進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)，對(duì)公司的能耗指標(biāo)和生產(chǎn)成本造成重大影響。

3 事故原因分析

（1）風(fēng)機(jī)變頻器故障報(bào)警，風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖跳閘。

（2）送風(fēng)機(jī)變頻器故障跳閘后，引風(fēng)機(jī)頻率變化跟蹤不上負(fù)荷變化，調(diào)整引風(fēng)機(jī)頻率難以控制負(fù)壓。例如，2013年3月7日送風(fēng)機(jī)A故障跳閘后，僅僅29 s鍋爐MFT就動(dòng)作，隨后機(jī)組聯(lián)鎖停機(jī)。

（3）機(jī)組高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，送風(fēng)機(jī)變頻器故障跳閘后，助燃風(fēng)量迅速下降，爐膛負(fù)壓變大。隨著助燃風(fēng)壓力的降低，中上層燃燒器因風(fēng)壓低保護(hù)動(dòng)作聯(lián)鎖切除，更加劇了爐膛負(fù)壓的變化。

（4）舊版的風(fēng)機(jī)變頻器故障事故預(yù)案沒(méi)有經(jīng)過(guò)高負(fù)荷情況下變頻器發(fā)生故障的考驗(yàn)，需要完善。

4 解決方案及實(shí)施情況

4.1 “風(fēng)機(jī)變頻器故障報(bào)警”問(wèn)題

對(duì)發(fā)出故障報(bào)警的變頻器模塊進(jìn)行檢查并更換。用MR8847存儲(chǔ)記錄儀及FLUKE1760電力質(zhì)量記錄器對(duì)送風(fēng)機(jī)A變頻器的輸出電流、電壓、輸出電壓諧波進(jìn)行檢測(cè)，排除電源質(zhì)量影響的可能。將風(fēng)機(jī)變頻器故障定為重要報(bào)警信號(hào)，在工業(yè)電視監(jiān)視屏上集中顯示，并設(shè)置聲光報(bào)警，便于運(yùn)行人員盡早發(fā)現(xiàn)故障，及時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。

4.2 “送風(fēng)機(jī)變頻器故障跳閘后，調(diào)整引風(fēng)機(jī)頻率難以控制負(fù)壓”問(wèn)題

為簡(jiǎn)化變頻器故障后的工況變化，便于運(yùn)行人員采取正確的處理措施，完善風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖程序，取消風(fēng)機(jī)變頻器故障后的自動(dòng)復(fù)置及隨后的“飛車(chē)啟動(dòng)”功能，改為風(fēng)機(jī)變頻器故障后，跳開(kāi)相應(yīng)風(fēng)機(jī)高壓斷路器（即風(fēng)機(jī)跳閘）；送風(fēng)機(jī)/引風(fēng)機(jī)跳閘后，聯(lián)跳同側(cè)的引風(fēng)機(jī)/送風(fēng)機(jī)。

4.3 “機(jī)組高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)送風(fēng)機(jī)變頻器故障，助燃風(fēng)量及煤氣量迅速下降，加劇了爐膛負(fù)壓的變化”問(wèn)題

為避免燃燒器前風(fēng)壓的大幅度降低，增加送風(fēng)機(jī)跳閘后，聯(lián)鎖關(guān)閉該風(fēng)機(jī)的進(jìn)、出口擋板功能。為避免高負(fù)荷時(shí)煤氣量大幅度減少，在控制程序中增加了風(fēng)機(jī)跳閘后的燃燒器“層切”功能，即風(fēng)機(jī)跳閘后，保留下層4組燃燒器以及中層的一組燃燒器運(yùn)行，其余各組燃燒器全部聯(lián)鎖切除。這樣，在一臺(tái)風(fēng)機(jī)變頻器故障跳閘后，既能夠快速地將鍋爐降低至相對(duì)安全的負(fù)荷，又能夠避免爐膛負(fù)壓的大幅度變化。

4.4 完善《風(fēng)機(jī)變頻器故障事故預(yù)案》，組織運(yùn)行人員培訓(xùn)和演練

對(duì)原《風(fēng)機(jī)變頻器故障事故預(yù)案》進(jìn)行了修訂。主要內(nèi)容有：運(yùn)行人員根據(jù)報(bào)警畫(huà)面的報(bào)警情況以及DCS控制畫(huà)面的參數(shù)變化等信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)；鍋爐崗位確認(rèn)相關(guān)聯(lián)鎖動(dòng)作是否正常，燃燒器層切是否動(dòng)作，故障跳閘的送風(fēng)機(jī)出入口擋板是否關(guān)閉，否則，手動(dòng)干預(yù)；爐膛壓力偏離正常值較大時(shí)，將“爐膛壓力主控”切為手動(dòng)，通過(guò)調(diào)整引風(fēng)機(jī)頻率控制爐膛壓力；其他崗位人員配合控制好汽包水位及蒸汽溫度等參數(shù)；變頻器故障處理好后重新啟動(dòng)引、送風(fēng)機(jī)，逐步恢復(fù)機(jī)組負(fù)荷。

修訂后的《風(fēng)機(jī)變頻器故障事故預(yù)案》于2013年3月22日下發(fā)到運(yùn)行崗位。2013年3月27日機(jī)組定修，對(duì)風(fēng)機(jī)相關(guān)聯(lián)鎖程序進(jìn)行了修改。

5 實(shí)施效果

采取上述措施后，截至2014年1月底，10個(gè)月內(nèi)風(fēng)機(jī)變頻器又發(fā)生4次故障跳閘，均未引起機(jī)組停機(jī)。具體情況如下：

2013年5月7日03：59，送風(fēng)機(jī)A變頻器故障跳閘，引風(fēng)機(jī)A聯(lián)鎖跳閘，中上層燃燒器聯(lián)鎖切除，爐膛壓力最低降至-959 Pa（±1500 Pa時(shí)鍋爐停爐，機(jī)組聯(lián)鎖停機(jī)），機(jī)組負(fù)荷由120 MW降至54 MW，故障未導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)，發(fā)電負(fù)荷受到一定影響。

2013年5月8日22∶10，送風(fēng)機(jī)A變頻器故障跳閘，引風(fēng)機(jī)A聯(lián)鎖跳閘，當(dāng)時(shí)機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行，爐膛壓力及發(fā)電負(fù)荷等參數(shù)變化較小。

2013年5月9日07∶55，送風(fēng)機(jī)A變頻器故障跳閘，引風(fēng)機(jī)A聯(lián)鎖跳閘，中上層燃燒器聯(lián)鎖切除，爐膛壓力最低降至-900 Pa，機(jī)組負(fù)荷由126 MW降至63 MW，故障未導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)，發(fā)電負(fù)荷受到一定影響。

2013年12月9日14：55，引風(fēng)機(jī)A變頻器故障跳閘，送風(fēng)機(jī)A聯(lián)鎖跳閘，中上層燃燒器聯(lián)鎖切除，爐膛壓力最低降至-538 Pa，機(jī)組負(fù)荷由94 MW最低降至24 MW，故障未導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)，發(fā)電負(fù)荷受到一定影響。

6 效益分析

變頻器發(fā)生故障時(shí)機(jī)組的平均負(fù)荷按75 MW計(jì)算，每次停機(jī)影響生產(chǎn)時(shí)間為3個(gè)小時(shí)，那么，在過(guò)去一年中避免的4次停機(jī)事故至少帶來(lái)90萬(wàn)kW·h的發(fā)電效益，同時(shí)，減少高爐煤氣放散約270萬(wàn)m3。

7 結(jié)束語(yǔ)

在風(fēng)機(jī)變頻器缺陷沒(méi)有徹底消除的情況下，從故障報(bào)警、聯(lián)鎖程序、運(yùn)行調(diào)整等幾方面著手，采取措施，成功處理了4起變頻器故障跳閘事故，均避免了鍋爐停爐、機(jī)組停機(jī)事故的發(fā)生。特別是有兩次故障發(fā)生時(shí)機(jī)組負(fù)荷在120 MW以上，經(jīng)受住了機(jī)組高負(fù)荷運(yùn)行期間變頻器發(fā)生故障的考驗(yàn)。

[1]王建國(guó)，孫玲芳，張利輝.電廠熱工過(guò)程自動(dòng)控制[M].北京：中國(guó)電力出版社，2009.

[2]徐海，施利春.變頻器原理及應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010.

[3]黎冰.變頻器實(shí)用手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

[4]馮建軍.電廠鍋爐主保護(hù)設(shè)計(jì)問(wèn)題研究[J].科技向?qū)В?013，（15）：209.

[5]卜春德.變頻調(diào)速在鍋爐燃燒自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中國(guó)電力教育，2005，362-364.

Solutions to Shutdown of Generating Unit Caused by Failure of Frequency Converter for the Fan of Gas Boilers

YU Jinlong，DAI Guowei，LIU Tao
(Ningbo Iron and Steel Co.,Ltd.,Ningbo,Zhejiang 315807,China)

Through introduction of the process of gas boiler at the waste heat power generation plant of Ningbo Steel,the reason for the generator shutdown accident caused by boiler shutdown due to failure of fan frequency converter is analyzed and corresponding solutions and their implementation results are also presented.

frequency converter;failure;analysis;measure

TM921.51

B

1006-6764(2014)06-0014-02

2014－02－25

禹金龍（1980－），男，2003年畢業(yè)于東北大學(xué)熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)，工程師，現(xiàn)從事電廠鍋爐運(yùn)行專(zhuān)業(yè)技術(shù)工作。