引風機高壓變頻器改造研究

劉斌

摘要： 為減少故障和檢修時間，延長鍋爐引風機電機使用壽命，河北靈達環保電廠對鍋爐引風機高壓變頻進行改造。介紹了高壓變頻改造的必要性和實施方案，闡述了高壓變頻改造后的效果，對類似情況下的高壓變頻器具有指導意義。

Abstract： In order to reduce malfunctions and maintenance time and prolong the service life of boiler induced draft fan motor， Hebei Lingda Environment-friendly Power Plant reforms the high-voltage frequency converter of boiler induced draft fan. This paper introduces the necessity and implementation programmes of high-voltage frequency conversion， and describes the effect of high-voltage frequency conversion reform， which is of guiding significance for high-voltage frequency converters in similar situations.

關鍵詞： 高壓變頻器；引風機；改造方案

Key words： high-voltage frequency converter；induced draft fan；improvement plan

中圖分類號：TN77 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）29-0053-02

1 設備概況

目前我公司引風機電機規格為250KW 10000V YKK-450-2型.變頻器采用DFCVERT-MV高壓大功率變頻器，自投運以來出現運行不穩定，故障率較高的狀況，故障類型主要分為控制系統故障和硬件系統故障兩類，控制系統方面主要有“單元系統通訊故障”，硬件方面主要有“單元缺相故障，旁通運行”、“單元直流過壓”、“單元直流欠壓”“單元系統通訊故障”由于是單機運行風險比較大，因此對變頻器運行的可靠性要求非常高，在此基礎上進行改造。

2 主控系統改造

2.1 改造目的

現有功率單元控制板故障率較高，經常出現單元直流過壓問題就是控制板設置的保護定值漂移所致，究其原因是因為板件設置的電位器工作不穩定，且沒有功率單元測溫功能，當冷卻風扇停運后跳高壓開關，穩定性較差。

2.2 改造方案

2.2.1 更換硬件：主控板、光纖。

2.2.2 升級軟件：PLC軟件、觸摸屏、功率單元控制程序、296升級到7058配套軟件，功率單元控制板和觸摸屏修改軟件程序。

2.2.3 實施方案

①現有主控系統設備，包括主板及端子板、光通子板及母板、光纖拆除。

②升級現有功率單元控制板程序為122控制板。

③將原連接功率單元和光通子板的光纖，由一對一改接同級三單元串聯后連接主控板方式。

④根據硬件的變更，連接相應的二次連接線。

⑤對PLC軟件、觸摸屏、功率單元控制程序進行升級，并將主板程序由296升級到7058配套軟件。

2.3 改造前后效果對比

2.3.1 技術參數對比，如表1。

2.3.2 邏輯功能對比，如表2。

3 瞬時停電再啟動改造

3.1 改造目的

瞬停功能是指在主電源發生短時失電后，變頻器能夠不停機，當電源恢復時重新投入工作的功能，瞬停功能能夠滿足系統3～10秒的失電。

3.2 改造方案

①增加硬件：輸出PT、輸入變壓器、瞬停板、PLC擴展模塊；

②更新軟件：瞬停板配套軟件；

③實施方案：

1）當系統主電源消失后，瞬停檢測板通過輸入PT在10ms內檢測到高壓失電，使變頻器進入瞬停狀態。2）當系統主電源重新來到時，瞬停板檢測到高壓信號后，使主控進入來電狀態，主控開始通過瞬停板檢測電機殘壓信號，并用適當的電壓和頻率重新帶動電機恢復到停電之前的狀態。3）系統示意圖：

3.3 改造前后效果對比

先前由于系統故障或廠用電系統方式切換時間超過100ms時，高壓變頻器跳高壓開關，引起鍋爐MFT停爐。改造后，可以實現高壓斷電不超過10s的情況下，高壓變頻器持續工作，自動跟蹤系統電壓和頻率衰減情況，瞬停板檢測電機殘壓信號，并用適當的電壓和頻率重新帶動電機恢復到停電之前的狀態。

4 軟充電、低壓調試改造

4.1 改造目的

軟充電技術是將原有的功率單元高壓分布充電改為集中低壓充電，大大改善高壓上電過程中對功率單元內部元器件的沖擊，降低了功率單元的故障率。

并可以實現低壓調試：在變頻器故障切至工頻工況下，可以將變頻器切至低壓調試模式，對變頻器進行故障處理，并上電進行調試，確定故障排除后，再將電機切至變頻運行，大大降低了故障處理時間。

4.2 改造方案

①增加硬件：兩組充電電阻（1歐、10歐各一組）、一個開關、兩個接觸器、配套電纜；

②實施方案：將所增加的硬件統一安裝在柜頂，改造示意圖如圖2。

4.3 改造前后效果對比

現有變頻器主電源上電是直接加在移相變壓器和變頻器功率單元上的，對功率單元內部整流元件、IGBT和逆變元件均有很大的沖擊，導致降低元器件的使用壽命，增大故障率。改造后采用軟充電方式，可大大減緩對單元內部各元件的沖擊，提高各元件的使用壽命和降低故障率。

低壓調試模式一改原來變頻器需要停運后才能故障檢測的模式，在變頻工頻運行狀態下，采用軟充電電壓對變頻器模擬上電，對設備進行檢查并通電試驗，提高設備的故障檢測效率。

5 工變自動切換改造

5.1 改造目的

工變切換是指在變頻器發生故障后，自動切換到工頻運行，在變頻器具備運行條件后，自動從工頻切換為變頻的功能，可以大大減少故障切換時間。

5.2 改造方案

①增加硬件：兩個旁通柜（內部配置：一臺高壓真空斷路器、兩臺高壓接觸器、一臺過電壓吸收器、PT、配套電纜）。

②實施方案：變切工：正常運行時，QF1和KM1合，QF2斷開，當出現重故障或者人工給切換指令時，變頻器斷開QF1和KM1，經過電機去磁時間后合上QF2，電機進入工頻運行狀態。工切變：人工給出切換指令，變頻器先合上QF1，變頻器進入預充電狀態，變頻器就緒以后自動運行并斷開QF2，當確認QF2斷開后合KM1，變頻器檢測電機的狀態，并以檢測到的轉速開始將電機帶回50Hz。改造后的系統圖如圖3。

不必停機檢修，從而滿足重要過程控制場合的實際需求。

6 結束語

經過變頻改造以后，節能效果非常明顯，而且啟動頻率低，轉速低，電流小且平穩。實現了軟啟動，避免了以前用工頻啟動時的大電流大轉矩對電機、電纜、開關及機械設備的沖擊。不僅延長了電機等設備的壽命，也減輕了軸承的磨損，提高了安全供電的可靠性。

參考文獻：

[1]劉志強，劉春曉，劉世雄.高壓變頻器在電廠鍋爐風機上的應用[J].神華科技，2010（03）.

[2]陳建行，劉茂山.高壓變頻器在壽光金太陽熱電廠輔機節能改造中的應用[J].變頻器世界，2010（12）.

[3]唐立滇.高壓變頻器在火力發電廠300MW機組引風機上的應用[J].變頻器世界，2008（05）.

[4]張彥利，房國強.中電壓大功率變頻器在火電廠的節能應用[J].電力電子，2003（01）.

[5]李呈斌，欒鳳傳.高壓大功率變頻器在火力發電廠的應用[J].電工技術，2007（11）.endprint

摘要： 為減少故障和檢修時間，延長鍋爐引風機電機使用壽命，河北靈達環保電廠對鍋爐引風機高壓變頻進行改造。介紹了高壓變頻改造的必要性和實施方案，闡述了高壓變頻改造后的效果，對類似情況下的高壓變頻器具有指導意義。

Abstract： In order to reduce malfunctions and maintenance time and prolong the service life of boiler induced draft fan motor， Hebei Lingda Environment-friendly Power Plant reforms the high-voltage frequency converter of boiler induced draft fan. This paper introduces the necessity and implementation programmes of high-voltage frequency conversion， and describes the effect of high-voltage frequency conversion reform， which is of guiding significance for high-voltage frequency converters in similar situations.

關鍵詞： 高壓變頻器；引風機；改造方案

Key words： high-voltage frequency converter；induced draft fan；improvement plan

中圖分類號：TN77 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）29-0053-02

1 設備概況

目前我公司引風機電機規格為250KW 10000V YKK-450-2型.變頻器采用DFCVERT-MV高壓大功率變頻器，自投運以來出現運行不穩定，故障率較高的狀況，故障類型主要分為控制系統故障和硬件系統故障兩類，控制系統方面主要有“單元系統通訊故障”，硬件方面主要有“單元缺相故障，旁通運行”、“單元直流過壓”、“單元直流欠壓”“單元系統通訊故障”由于是單機運行風險比較大，因此對變頻器運行的可靠性要求非常高，在此基礎上進行改造。

2 主控系統改造

2.1 改造目的

現有功率單元控制板故障率較高，經常出現單元直流過壓問題就是控制板設置的保護定值漂移所致，究其原因是因為板件設置的電位器工作不穩定，且沒有功率單元測溫功能，當冷卻風扇停運后跳高壓開關，穩定性較差。

2.2 改造方案

2.2.1 更換硬件：主控板、光纖。

2.2.2 升級軟件：PLC軟件、觸摸屏、功率單元控制程序、296升級到7058配套軟件，功率單元控制板和觸摸屏修改軟件程序。

2.2.3 實施方案

①現有主控系統設備，包括主板及端子板、光通子板及母板、光纖拆除。

②升級現有功率單元控制板程序為122控制板。

③將原連接功率單元和光通子板的光纖，由一對一改接同級三單元串聯后連接主控板方式。

④根據硬件的變更，連接相應的二次連接線。

⑤對PLC軟件、觸摸屏、功率單元控制程序進行升級，并將主板程序由296升級到7058配套軟件。

2.3 改造前后效果對比

2.3.1 技術參數對比，如表1。

2.3.2 邏輯功能對比，如表2。

3 瞬時停電再啟動改造

3.1 改造目的

瞬停功能是指在主電源發生短時失電后，變頻器能夠不停機，當電源恢復時重新投入工作的功能，瞬停功能能夠滿足系統3～10秒的失電。

3.2 改造方案

①增加硬件：輸出PT、輸入變壓器、瞬停板、PLC擴展模塊；

②更新軟件：瞬停板配套軟件；

③實施方案：

1）當系統主電源消失后，瞬停檢測板通過輸入PT在10ms內檢測到高壓失電，使變頻器進入瞬停狀態。2）當系統主電源重新來到時，瞬停板檢測到高壓信號后，使主控進入來電狀態，主控開始通過瞬停板檢測電機殘壓信號，并用適當的電壓和頻率重新帶動電機恢復到停電之前的狀態。3）系統示意圖：

3.3 改造前后效果對比

先前由于系統故障或廠用電系統方式切換時間超過100ms時，高壓變頻器跳高壓開關，引起鍋爐MFT停爐。改造后，可以實現高壓斷電不超過10s的情況下，高壓變頻器持續工作，自動跟蹤系統電壓和頻率衰減情況，瞬停板檢測電機殘壓信號，并用適當的電壓和頻率重新帶動電機恢復到停電之前的狀態。

4 軟充電、低壓調試改造

4.1 改造目的

軟充電技術是將原有的功率單元高壓分布充電改為集中低壓充電，大大改善高壓上電過程中對功率單元內部元器件的沖擊，降低了功率單元的故障率。

并可以實現低壓調試：在變頻器故障切至工頻工況下，可以將變頻器切至低壓調試模式，對變頻器進行故障處理，并上電進行調試，確定故障排除后，再將電機切至變頻運行，大大降低了故障處理時間。

4.2 改造方案

①增加硬件：兩組充電電阻（1歐、10歐各一組）、一個開關、兩個接觸器、配套電纜；

②實施方案：將所增加的硬件統一安裝在柜頂，改造示意圖如圖2。

4.3 改造前后效果對比

現有變頻器主電源上電是直接加在移相變壓器和變頻器功率單元上的，對功率單元內部整流元件、IGBT和逆變元件均有很大的沖擊，導致降低元器件的使用壽命，增大故障率。改造后采用軟充電方式，可大大減緩對單元內部各元件的沖擊，提高各元件的使用壽命和降低故障率。

低壓調試模式一改原來變頻器需要停運后才能故障檢測的模式，在變頻工頻運行狀態下，采用軟充電電壓對變頻器模擬上電，對設備進行檢查并通電試驗，提高設備的故障檢測效率。

5 工變自動切換改造

5.1 改造目的

工變切換是指在變頻器發生故障后，自動切換到工頻運行，在變頻器具備運行條件后，自動從工頻切換為變頻的功能，可以大大減少故障切換時間。

5.2 改造方案

①增加硬件：兩個旁通柜（內部配置：一臺高壓真空斷路器、兩臺高壓接觸器、一臺過電壓吸收器、PT、配套電纜）。

②實施方案：變切工：正常運行時，QF1和KM1合，QF2斷開，當出現重故障或者人工給切換指令時，變頻器斷開QF1和KM1，經過電機去磁時間后合上QF2，電機進入工頻運行狀態。工切變：人工給出切換指令，變頻器先合上QF1，變頻器進入預充電狀態，變頻器就緒以后自動運行并斷開QF2，當確認QF2斷開后合KM1，變頻器檢測電機的狀態，并以檢測到的轉速開始將電機帶回50Hz。改造后的系統圖如圖3。

不必停機檢修，從而滿足重要過程控制場合的實際需求。

6 結束語

經過變頻改造以后，節能效果非常明顯，而且啟動頻率低，轉速低，電流小且平穩。實現了軟啟動，避免了以前用工頻啟動時的大電流大轉矩對電機、電纜、開關及機械設備的沖擊。不僅延長了電機等設備的壽命，也減輕了軸承的磨損，提高了安全供電的可靠性。

參考文獻：

[1]劉志強，劉春曉，劉世雄.高壓變頻器在電廠鍋爐風機上的應用[J].神華科技，2010（03）.

[2]陳建行，劉茂山.高壓變頻器在壽光金太陽熱電廠輔機節能改造中的應用[J].變頻器世界，2010（12）.

[3]唐立滇.高壓變頻器在火力發電廠300MW機組引風機上的應用[J].變頻器世界，2008（05）.

[4]張彥利，房國強.中電壓大功率變頻器在火電廠的節能應用[J].電力電子，2003（01）.

[5]李呈斌，欒鳳傳.高壓大功率變頻器在火力發電廠的應用[J].電工技術，2007（11）.endprint

摘要： 為減少故障和檢修時間，延長鍋爐引風機電機使用壽命，河北靈達環保電廠對鍋爐引風機高壓變頻進行改造。介紹了高壓變頻改造的必要性和實施方案，闡述了高壓變頻改造后的效果，對類似情況下的高壓變頻器具有指導意義。

Abstract： In order to reduce malfunctions and maintenance time and prolong the service life of boiler induced draft fan motor， Hebei Lingda Environment-friendly Power Plant reforms the high-voltage frequency converter of boiler induced draft fan. This paper introduces the necessity and implementation programmes of high-voltage frequency conversion， and describes the effect of high-voltage frequency conversion reform， which is of guiding significance for high-voltage frequency converters in similar situations.

關鍵詞： 高壓變頻器；引風機；改造方案

Key words： high-voltage frequency converter；induced draft fan；improvement plan

中圖分類號：TN77 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）29-0053-02

1 設備概況

目前我公司引風機電機規格為250KW 10000V YKK-450-2型.變頻器采用DFCVERT-MV高壓大功率變頻器，自投運以來出現運行不穩定，故障率較高的狀況，故障類型主要分為控制系統故障和硬件系統故障兩類，控制系統方面主要有“單元系統通訊故障”，硬件方面主要有“單元缺相故障，旁通運行”、“單元直流過壓”、“單元直流欠壓”“單元系統通訊故障”由于是單機運行風險比較大，因此對變頻器運行的可靠性要求非常高，在此基礎上進行改造。

2 主控系統改造

2.1 改造目的

現有功率單元控制板故障率較高，經常出現單元直流過壓問題就是控制板設置的保護定值漂移所致，究其原因是因為板件設置的電位器工作不穩定，且沒有功率單元測溫功能，當冷卻風扇停運后跳高壓開關，穩定性較差。

2.2 改造方案

2.2.1 更換硬件：主控板、光纖。

2.2.2 升級軟件：PLC軟件、觸摸屏、功率單元控制程序、296升級到7058配套軟件，功率單元控制板和觸摸屏修改軟件程序。

2.2.3 實施方案

①現有主控系統設備，包括主板及端子板、光通子板及母板、光纖拆除。

②升級現有功率單元控制板程序為122控制板。

③將原連接功率單元和光通子板的光纖，由一對一改接同級三單元串聯后連接主控板方式。

④根據硬件的變更，連接相應的二次連接線。

⑤對PLC軟件、觸摸屏、功率單元控制程序進行升級，并將主板程序由296升級到7058配套軟件。

2.3 改造前后效果對比

2.3.1 技術參數對比，如表1。

2.3.2 邏輯功能對比，如表2。

3 瞬時停電再啟動改造

3.1 改造目的

瞬停功能是指在主電源發生短時失電后，變頻器能夠不停機，當電源恢復時重新投入工作的功能，瞬停功能能夠滿足系統3～10秒的失電。

3.2 改造方案

①增加硬件：輸出PT、輸入變壓器、瞬停板、PLC擴展模塊；

②更新軟件：瞬停板配套軟件；

③實施方案：

1）當系統主電源消失后，瞬停檢測板通過輸入PT在10ms內檢測到高壓失電，使變頻器進入瞬停狀態。2）當系統主電源重新來到時，瞬停板檢測到高壓信號后，使主控進入來電狀態，主控開始通過瞬停板檢測電機殘壓信號，并用適當的電壓和頻率重新帶動電機恢復到停電之前的狀態。3）系統示意圖：

3.3 改造前后效果對比

先前由于系統故障或廠用電系統方式切換時間超過100ms時，高壓變頻器跳高壓開關，引起鍋爐MFT停爐。改造后，可以實現高壓斷電不超過10s的情況下，高壓變頻器持續工作，自動跟蹤系統電壓和頻率衰減情況，瞬停板檢測電機殘壓信號，并用適當的電壓和頻率重新帶動電機恢復到停電之前的狀態。

4 軟充電、低壓調試改造

4.1 改造目的

軟充電技術是將原有的功率單元高壓分布充電改為集中低壓充電，大大改善高壓上電過程中對功率單元內部元器件的沖擊，降低了功率單元的故障率。

并可以實現低壓調試：在變頻器故障切至工頻工況下，可以將變頻器切至低壓調試模式，對變頻器進行故障處理，并上電進行調試，確定故障排除后，再將電機切至變頻運行，大大降低了故障處理時間。

4.2 改造方案

①增加硬件：兩組充電電阻（1歐、10歐各一組）、一個開關、兩個接觸器、配套電纜；

②實施方案：將所增加的硬件統一安裝在柜頂，改造示意圖如圖2。

4.3 改造前后效果對比

現有變頻器主電源上電是直接加在移相變壓器和變頻器功率單元上的，對功率單元內部整流元件、IGBT和逆變元件均有很大的沖擊，導致降低元器件的使用壽命，增大故障率。改造后采用軟充電方式，可大大減緩對單元內部各元件的沖擊，提高各元件的使用壽命和降低故障率。

低壓調試模式一改原來變頻器需要停運后才能故障檢測的模式，在變頻工頻運行狀態下，采用軟充電電壓對變頻器模擬上電，對設備進行檢查并通電試驗，提高設備的故障檢測效率。

5 工變自動切換改造

5.1 改造目的

工變切換是指在變頻器發生故障后，自動切換到工頻運行，在變頻器具備運行條件后，自動從工頻切換為變頻的功能，可以大大減少故障切換時間。

5.2 改造方案

①增加硬件：兩個旁通柜（內部配置：一臺高壓真空斷路器、兩臺高壓接觸器、一臺過電壓吸收器、PT、配套電纜）。

②實施方案：變切工：正常運行時，QF1和KM1合，QF2斷開，當出現重故障或者人工給切換指令時，變頻器斷開QF1和KM1，經過電機去磁時間后合上QF2，電機進入工頻運行狀態。工切變：人工給出切換指令，變頻器先合上QF1，變頻器進入預充電狀態，變頻器就緒以后自動運行并斷開QF2，當確認QF2斷開后合KM1，變頻器檢測電機的狀態，并以檢測到的轉速開始將電機帶回50Hz。改造后的系統圖如圖3。

不必停機檢修，從而滿足重要過程控制場合的實際需求。

6 結束語

經過變頻改造以后，節能效果非常明顯，而且啟動頻率低，轉速低，電流小且平穩。實現了軟啟動，避免了以前用工頻啟動時的大電流大轉矩對電機、電纜、開關及機械設備的沖擊。不僅延長了電機等設備的壽命，也減輕了軸承的磨損，提高了安全供電的可靠性。

參考文獻：

[1]劉志強，劉春曉，劉世雄.高壓變頻器在電廠鍋爐風機上的應用[J].神華科技，2010（03）.

[2]陳建行，劉茂山.高壓變頻器在壽光金太陽熱電廠輔機節能改造中的應用[J].變頻器世界，2010（12）.

[3]唐立滇.高壓變頻器在火力發電廠300MW機組引風機上的應用[J].變頻器世界，2008（05）.

[4]張彥利，房國強.中電壓大功率變頻器在火電廠的節能應用[J].電力電子，2003（01）.

[5]李呈斌，欒鳳傳.高壓大功率變頻器在火力發電廠的應用[J].電工技術，2007（11）.endprint