分析火力發(fā)電機(jī)組空氣預(yù)熱器電氣系統(tǒng)的優(yōu)化改造

喻海濤

（湖北西塞山發(fā)電有限公司，湖北 黃石 435000）

引言

空氣預(yù)熱器簡稱空預(yù)器，是指在電廠鍋爐尾部煙道中，通過內(nèi)部散熱片將進(jìn)入鍋爐前的空氣進(jìn)行預(yù)熱，直至達(dá)到一定溫度受熱面。在火力發(fā)電機(jī)組中，通過空預(yù)器能夠促進(jìn)燃燒效率明顯改善，爐內(nèi)輻射傳熱效率也得到強(qiáng)化，通過爐內(nèi)熱損失的有效降低，能夠?qū)ε艧煖囟冗M(jìn)行有效控制，為火力發(fā)電機(jī)組的安全可靠運(yùn)行提供支持。在此種情況下，探討火力發(fā)電機(jī)組空氣預(yù)熱器電氣系統(tǒng)的優(yōu)化改造是非常必要的。

一、空預(yù)器輔助電機(jī)擴(kuò)容的可行性

發(fā)電廠鍋爐的安全可靠運(yùn)行，必須要確保各設(shè)備之間協(xié)調(diào)運(yùn)行，火力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過程中，主輔電機(jī)是空預(yù)器的主要配置。當(dāng)前空預(yù)器主電機(jī)為37kW，輔電機(jī)11kW，空預(yù)器正常運(yùn)行的過程中，要科學(xué)應(yīng)用主電機(jī)，并通過輔電機(jī)的協(xié)調(diào)配合來來為空預(yù)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供支持，有效應(yīng)對主電機(jī)故障，從而為整個火力發(fā)電機(jī)組的安全停機(jī)提供支持。以同型號機(jī)組和減速機(jī)廠家為對象進(jìn)行研究，輔電機(jī)容量要明顯小于主電機(jī)，此種情況下，一旦主電機(jī)出現(xiàn)故障，輔電機(jī)處于自啟狀態(tài)，但受到容量的制約，無法為空預(yù)器長期穩(wěn)定運(yùn)行提供支持，以機(jī)組RB或MFT為最后結(jié)果。若通過輔電機(jī)擴(kuò)容的方式，令其與主電機(jī)容量保持一致，則能夠在主電機(jī)出現(xiàn)故障并跳閘時，輔電機(jī)通過熱控邏輯實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖啟動，空預(yù)器額定轉(zhuǎn)速保持正常運(yùn)行狀態(tài)，這就能夠?yàn)榛鹆Πl(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行提供支持。

二、變頻器在空預(yù)器輔助電機(jī)的應(yīng)用

空預(yù)器轉(zhuǎn)軸的重量較大，在200t以上，工頻啟動的過程中會產(chǎn)生強(qiáng)烈的瞬時扭矩力，減速裝置在啟動過程中會出現(xiàn)晃動，減速裝置固定鋼架也是不可避免的，這就極易損壞減速裝置，甚至縮短其使用壽命。

就惦記工頻啟動的整體情況來看，其存在較大的啟動電流，待將工頻電源接于惦記之后，旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)保持額定同步轉(zhuǎn)速，電機(jī)轉(zhuǎn)子狀態(tài)為靜止，無論是轉(zhuǎn)子繞組還是磁場繞組，其相對速度較高，此種情況下會導(dǎo)致較大的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，相比于額定電流，定子電流能夠達(dá)到其4-7倍。不僅如此，電機(jī)工頻啟動存在較大的啟動沖擊，這與動態(tài)轉(zhuǎn)矩存在一定關(guān)系，啟動沖擊會對生產(chǎn)機(jī)械產(chǎn)生影響，甚至縮短其使用壽命。

就電機(jī)變頻啟動來看，其顯著特征在于，以預(yù)置加速時間相協(xié)調(diào)，頻率自最低頻率逐漸上升，啟動瞬間變頻器存在較低的輸出頻率，與此同時旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速較低，轉(zhuǎn)子繞組與旋轉(zhuǎn)磁場相對速度較低，此種情況所產(chǎn)生的啟動電流較小，具有一定可控性，與額定電流相接近。不僅如此，電機(jī)變頻啟動過程中，所產(chǎn)生的動態(tài)轉(zhuǎn)矩較小，因而所產(chǎn)生的啟動沖擊也比較小，實(shí)際加速過程相對平穩(wěn)，對于生產(chǎn)機(jī)械也不回產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊，有助于其使用功能的有效發(fā)揮。

就變頻器的組成情況來看，其主要包括整流、濾波、逆變控制單元、驅(qū)動單元等，所輸出電壓和頻率主要依靠內(nèi)部IGBT開斷來實(shí)現(xiàn)，結(jié)合實(shí)際需求出發(fā)，可對輸出電源電壓進(jìn)行提供，更好的進(jìn)行調(diào)速和調(diào)頻，具有一定可操作性。以變頻器為支持來啟動空預(yù)器輔電機(jī)，能夠保證加速的平滑性和穩(wěn)定性，將啟動電流有效降低，啟動過程中所產(chǎn)生的瞬間扭矩力較小，這就能夠令空預(yù)器生產(chǎn)機(jī)械所受到的沖擊明顯減小，有助于空預(yù)器設(shè)備的安全可靠運(yùn)行，對于火力發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行也至關(guān)重要。

三、空預(yù)器輔電機(jī)控制回路的設(shè)計思路

在火力發(fā)電機(jī)組中，為有效實(shí)現(xiàn)空預(yù)器電氣系統(tǒng)優(yōu)化改造，要明確空預(yù)器輔電機(jī)控制回路的設(shè)計方法。以ABBA CS510型變頻器為支持，諧波的降低主要通過變感式電抗器來實(shí)現(xiàn)，這一過程中變感式電抗器的超越模式、循環(huán)軟起等功能均得到有效發(fā)揮。電氣回路中，轉(zhuǎn)換開關(guān)的設(shè)置以“工頻/變頻”為主，也就是說，分別采用變頻器啟動方式和工頻啟動方式，此種方式下整個電氣系統(tǒng)運(yùn)行更具靈活性和便捷性。在控制回路中，工頻運(yùn)行方式與變頻運(yùn)行方式之間為相互閉鎖模式，此種設(shè)計方式下，能夠令輔電機(jī)運(yùn)行更具穩(wěn)定性。空預(yù)器啟動過程中必須要保證操作的規(guī)范性，以變頻啟動方式對輔電機(jī)進(jìn)行啟動，由0逐漸上升至50Hz，控制柜轉(zhuǎn)換開關(guān)至工頻，之后對主電機(jī)進(jìn)行啟動，輔電機(jī)退出運(yùn)行，空預(yù)器主電機(jī)額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行即可實(shí)現(xiàn)。

四、空預(yù)器運(yùn)行方式的邏輯定義優(yōu)化

在空預(yù)器運(yùn)行過程中，熱控邏輯定義中，以“變頻器運(yùn)行”為輔電機(jī)運(yùn)行信號，或者以“輔電機(jī)工頻運(yùn)行”為輔電機(jī)運(yùn)行信號，而以“主電機(jī)電源開關(guān)接觸器吸合”為主電機(jī)運(yùn)行信號，通過主輔電機(jī)的協(xié)調(diào)配合，就相關(guān)聯(lián)鎖邏輯來看，若輔電機(jī)運(yùn)行信號出現(xiàn)丟失，聯(lián)鎖延時1s，則主電機(jī)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖啟動，分別與變頻器運(yùn)行時變頻器故障和變頻切工頻后工頻跳閘存在相關(guān)關(guān)系。若主電機(jī)運(yùn)行信號丟失且存在1s延時，輔電機(jī)通過聯(lián)鎖啟動，這與主電機(jī)故障后輔電機(jī)就地控制柜切換至變頻位置存在相關(guān)關(guān)系，與變頻切工頻位置后工頻故障跳閘延時1s也存在相關(guān)關(guān)系。此種情況下，可實(shí)現(xiàn)主-輔電機(jī)變頻方式、主-輔電機(jī)工頻方式、輔電機(jī)變頻方式-主電機(jī)運(yùn)行相互之間靈活切換，這就為空預(yù)器穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠支持，對于整個火力發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行也具有重要意義。

結(jié)語

通過以上分析可知，對于空預(yù)器來說，工頻啟動過程中所產(chǎn)生的瞬間扭矩力會導(dǎo)致減速裝置及固定架出現(xiàn)晃動，嚴(yán)重情況下可能會損壞減速裝置。在火力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過程中，通過優(yōu)化改造空氣預(yù)熱器電氣系統(tǒng)，能夠優(yōu)化熱控邏輯，促進(jìn)主輔電機(jī)之間靈活切換，這就能夠?yàn)檎麄€火力發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定可靠運(yùn)行提供有力支持，具有一定推廣意義。