330 MW機組引風機變頻調速改造分析

韓赫，王曉鳳

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330 MW機組引風機變頻調速改造分析

韓赫，王曉鳳

（華電漯河發電有限公司，河南 漯河 462000）

變頻調速裝置在330 MW機組中的應用，可在保證高壓變頻裝置自身運行穩定的基礎上，提升整體機組風機及電動機的啟動性能，促使機組引風機設備使用年限得到有效延長。以330 MW機組引風機為研究對象，通過對330 MW機組引風機變頻調速系統組成的分析，介紹了簡單的330 MW機組引風機變頻調速改造方案，并對330 MW機組引風機變頻調速改造效益進行了簡單闡述。

330 MW機組；引風機；變頻調速；額定電流

某發電企業2#燃煤機組設計功率為330 MW，該鍋爐配有2臺AN25e6（13）靜葉可調軸流式引風機，每臺引風機均配有YKK系列電動機。引風機額定風量為250 m3/s，額定功率、額定電流、額定電壓分別為2 100 kW、238 A、6 kV。本文根據該引風機使用要求，在以往風機靜葉調節風量的基礎上，增設了幾臺高壓變頻設備，具體改造方案如下。

1 系統組成

一般而言，330 MW機組引風機高壓變頻調速系統主要包括控制柜、變壓器柜、功率柜等模塊。其中，控制柜由內置高速單片機、人機界面、PLC組成。高速單片機可以為功率單元、PMW控制提供保護，而人機界面則可以通過全面文字圖像展示，為遠程網絡監控提供有效的幫助，內置PLC可以控制柜內各項邏輯信號的有序運行，保證良好的現場用戶信息交互。而變壓器則使用西門S7-201系列PLC，其可以與DCS系統接口實現高效的數據傳輸。功率柜為整體330 MW引風機高壓變頻調速系統功率控制模塊，其主要從開關量信號、模擬量信號2個方面對引風機高壓變頻調速系統功率進行合理調控。

2 改造方案

2.1 330 MW機組引風機變頻調速要求

在330 MW機組引風機以往的運行過程中，要求鍋爐運行額定爐膛負壓在±50 Pa，而由于該330 MW機組內部燃料為可調節轉速的給粉設備一次風量供給，在實際運行過程中，如果引風機入口靜葉擋板無法靈活運行，則會阻礙整體機組電動執行模塊的運行[1]。因此，在該330 MW機組引風機變頻調速改造之初，需要以保證整體變頻調速系統運行穩定為前提，即采用引風機高速變頻調速系統代替以往靜葉調速系統。綜合考慮高速變頻調速系統抗干擾能力、容量、環境適應能力等因素，確定了整體330 MW機組引風機變頻調速控制改造基礎架構。

2.2 330 MW機組引風機變頻調速方案設計

330 MW機組引風機變頻調速方案主要包括電氣一次系統改造、DCS系統與變頻設備接口設計、軟件設計3個模塊。在電氣一次系統設計過程中，需要依據“一拖一”的原則，采用DHVECTOL-DI0460/10代替以往靜葉調速系統，該機組變頻調速電氣一次系統如圖1所示。

圖1 330 MW機組變頻調速一次系統

DCS系統與變頻器接口方案設計主要依據變頻器自身控制邏輯特點，結合分散控制系統接口需要，在DCS系統與變頻設備之間設置28個信號。其中，開關量信號與模擬量信號配比為6∶2.每臺引風機高速變頻系統開關量信號主要為工頻運行狀態、故障報警、請求運行狀態、DI、高壓合閘允許狀態、變頻器輕故障或重故障狀態、變頻輸入開關已合閘信號、變頻輸出開關已分閘信號、工頻變頻切換信號、變頻旁路開關已分閘或合閘信號等；而DCS系統與變頻器接口方案中模擬量主要包括電機電流、給定頻率、運行轉速、AI、AO等模塊。通過對上述定義邏輯進行組態遙控，可促使機組引風機具備高速變頻控制的功能。

在330 MW機組引風機變頻調速系統軟件設計過程中，可從工頻、變頻2個方面對2臺引風機信號進行邏輯合成。其中，工頻運行信號主要通過引風機電源開關合閘及變頻器旁路開關合閘2個信號合成；而變頻運行信號則需要從引風機電源開關合閘入手，將變頻器輸入開關合閘與其輸出開關合閘進行綜合控制。在此基礎上，可根據引風機工頻或變頻信號變化，確定機組引風機運行或停止信號發出及具體控制措施。在機組引風機變頻控制信號處理結束之后，可依據2臺引風機變頻順啟動、順停運邏輯要求，增設變頻器緊急跳電源開關邏輯信號、事故按鈕跳變頻器硬接線信號。與此同時，還需要在終端引風系統中增設變頻及工頻控制操作器、引風機變頻順啟動按鈕、緊急停運按鈕、聲音報警復位按鈕、工頻或變頻方式選擇按鈕及各種故障狀態指示按鈕等相關控制開關。

2.3 330 MW機組引風機變頻調速方案調控

在330 MW機組引風機常規檢修階段，對整體機組引風機高速變頻調速系統進行了靜態調試，并對調試環節發現的風險隱患進行了及時修整[2]。在具體操作過程中，針對機組內部2臺引風機工頻、變頻自平衡的要求，在工頻/變頻調節器設置的基礎上，增設了糾偏邏輯，為2臺引風機偏差在調節器調節方式下穩定、合理運行提供了有效依據。同時，由于在引風機變頻調速系統運行過程中，變頻器速度調節在引風機入口擋板電動執行機構動作之前，因此，在原有EMG電動執行機構運行基礎上，需要采用DMC-250-B3-90型電動執行模塊，結合對應工頻、變頻PID調節器參數的重新調試，有效提高機組引風機變頻器的運行速度。通過對機組引風機高速變頻調速裝置自運行冷態調試、冷態RB調試及冷條PID參數調整，保證了330 MW機組引風機高速調試系統送風機、引風機及電氣一次送風系統的穩定運行。

3 改造效益分析

3.1 改造節能效益

2#機組引風機高壓變頻改造運行效益對比如表1所示。

表1 2機組引風機高壓變頻改造運行效益對比

狀態日期間隔/d發電量/kW·h日平均負荷/ kW·h引風機總耗電量/ kW·h引風機耗電率/ kW·h-1節能電量 /（kW·h/d） 改造前60 6.125×10626.5136.851.658 79 874 改造后6.158×10624.4821.451.142 1

由表1可知，在2#機組發電負荷一致的情況下，增設變頻器前期，引風機每天均耗電量為36.85 kW·h，而在引風機高壓變頻改造之后，引風機每天均耗電量為21.45 kW·h，可節約電量9 874 kW·h/d。如果該機組引風機全年運行依照280 d計算，則在增設變頻調速器之后，相較于引風機靜葉調速方式而言，引風機全年運行可節約電量2 764 720 kW·h。

3.2 改造經濟效益

本次機組引風機變頻器改造費用為400萬元，設備安裝及調試費用為30萬元，共投資430萬元。而通過機組變頻器節能改造每年可節約運行費用150萬元，預計使用2.2年可回收投資成本。同時通過機組引風機高壓變頻改造，啟動時電機從0回轉到以往轉數，可有效控制啟動轉矩對電機機械強度的不利影響，在保證機組引風機保護性能穩定的同時，也可以有效延長引風機使用年限[3]。

4 總結

綜上所述，在發電企業發展過程中，節能降耗成為電力企業經濟效益提升的首要目標。因此，針對電力企業現有330 MW機組引風機運行情況，需要利用風機高效變頻技術，對引風機變頻控制硬件、軟件系統進行優化設置，從而保證機組引風機變頻、工頻的合理調換。在提高機組引風機變頻改造節能效益的同時，也可以為電力資源生產的穩定、安全提供充足的保障。

［1］閆桂林.330 MW機組引風機變頻調速改造分析［J］.廣東科技，2016，25（06）：33-34.

［2］李剛.330 MW機組引風機變頻器“工頻”“變頻”自動切換改造［J］.科技經濟導刊，2015（08）：12-14.

［3］陳珣，段學農，汪毅剛.某電廠330 MW機組鍋爐引風機改造選型的經濟性和安全性分析［J］.節能，2014，33（02）：35-39.

2095－6835（2018）21－0124－02

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.21.124

〔編輯：張思楠〕