韓赫，王曉鳳

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330 MW機(jī)組引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速改造分析

韓赫，王曉鳳

（華電漯河發(fā)電有限公司，河南 漯河 462000）

變頻調(diào)速裝置在330 MW機(jī)組中的應(yīng)用，可在保證高壓變頻裝置自身運(yùn)行穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，提升整體機(jī)組風(fēng)機(jī)及電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能，促使機(jī)組引風(fēng)機(jī)設(shè)備使用年限得到有效延長(zhǎng)。以330 MW機(jī)組引風(fēng)機(jī)為研究對(duì)象，通過對(duì)330 MW機(jī)組引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)組成的分析，介紹了簡(jiǎn)單的330 MW機(jī)組引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速改造方案，并對(duì)330 MW機(jī)組引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速改造效益進(jìn)行了簡(jiǎn)單闡述。

330 MW機(jī)組；引風(fēng)機(jī)；變頻調(diào)速；額定電流

某發(fā)電企業(yè)2#燃煤機(jī)組設(shè)計(jì)功率為330 MW，該鍋爐配有2臺(tái)AN25e6（13）靜葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機(jī)，每臺(tái)引風(fēng)機(jī)均配有YKK系列電動(dòng)機(jī)。引風(fēng)機(jī)額定風(fēng)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(jù)該引風(fēng)機(jī)使用要求，在以往風(fēng)機(jī)靜葉調(diào)節(jié)風(fēng)量的基礎(chǔ)上，增設(shè)了幾臺(tái)高壓變頻設(shè)備，具體改造方案如下。

1 系統(tǒng)組成

一般而言，330 MW機(jī)組引風(fēng)機(jī)高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)主要包括控制柜、變壓器柜、功率柜等模塊。其中，控制柜由內(nèi)置高速單片機(jī)、人機(jī)界面、PLC組成。高速單片機(jī)可以為功率單元、PMW控制提供保護(hù)，而人機(jī)界面則可以通過全面文字圖像展示，為遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控提供有效的幫助，內(nèi)置PLC可以控制柜內(nèi)各項(xiàng)邏輯信號(hào)的有序運(yùn)行，保證良好的現(xiàn)場(chǎng)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(tǒng)接口實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)傳輸。功率柜為整體330 MW引風(fēng)機(jī)高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)功率控制模塊，其主要從開關(guān)量信號(hào)、模擬量信號(hào)2個(gè)方面對(duì)引風(fēng)機(jī)高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)功率進(jìn)行合理調(diào)控。

2 改造方案

2.1 330 MW機(jī)組引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速要求

在330 MW機(jī)組引風(fēng)機(jī)以往的運(yùn)行過程中，要求鍋爐運(yùn)行額定爐膛負(fù)壓在±50 Pa，而由于該330 MW機(jī)組內(nèi)部燃料為可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的給粉設(shè)備一次風(fēng)量供給，在實(shí)際運(yùn)行過程中，如果引風(fēng)機(jī)入口靜葉擋板無(wú)法靈活運(yùn)行，則會(huì)阻礙整體機(jī)組電動(dòng)執(zhí)行模塊的運(yùn)行[1]。因此，在該330 MW機(jī)組引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速改造之初，需要以保證整體變頻調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定為前提，即采用引風(fēng)機(jī)高速變頻調(diào)速系統(tǒng)代替以往靜葉調(diào)速系統(tǒng)。綜合考慮高速變頻調(diào)速系統(tǒng)抗干擾能力、容量、環(huán)境適應(yīng)能力等因素，確定了整體330 MW機(jī)組引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速控制改造基礎(chǔ)架構(gòu)。

2.2 330 MW機(jī)組引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速方案設(shè)計(jì)

330 MW機(jī)組引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速方案主要包括電氣一次系統(tǒng)改造、DCS系統(tǒng)與變頻設(shè)備接口設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)3個(gè)模塊。在電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，需要依據(jù)“一拖一”的原則，采用DHVECTOL-DI0460/10代替以往靜葉調(diào)速系統(tǒng)，該機(jī)組變頻調(diào)速電氣一次系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 330 MW機(jī)組變頻調(diào)速一次系統(tǒng)

DCS系統(tǒng)與變頻器接口方案設(shè)計(jì)主要依據(jù)變頻器自身控制邏輯特點(diǎn)，結(jié)合分散控制系統(tǒng)接口需要，在DCS系統(tǒng)與變頻設(shè)備之間設(shè)置28個(gè)信號(hào)。其中，開關(guān)量信號(hào)與模擬量信號(hào)配比為6∶2.每臺(tái)引風(fēng)機(jī)高速變頻系統(tǒng)開關(guān)量信號(hào)主要為工頻運(yùn)行狀態(tài)、故障報(bào)警、請(qǐng)求運(yùn)行狀態(tài)、DI、高壓合閘允許狀態(tài)、變頻器輕故障或重故障狀態(tài)、變頻輸入開關(guān)已合閘信號(hào)、變頻輸出開關(guān)已分閘信號(hào)、工頻變頻切換信號(hào)、變頻旁路開關(guān)已分閘或合閘信號(hào)等；而DCS系統(tǒng)與變頻器接口方案中模擬量主要包括電機(jī)電流、給定頻率、運(yùn)行轉(zhuǎn)速、AI、AO等模塊。通過對(duì)上述定義邏輯進(jìn)行組態(tài)遙控，可促使機(jī)組引風(fēng)機(jī)具備高速變頻控制的功能。

在330 MW機(jī)組引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)過程中，可從工頻、變頻2個(gè)方面對(duì)2臺(tái)引風(fēng)機(jī)信號(hào)進(jìn)行邏輯合成。其中，工頻運(yùn)行信號(hào)主要通過引風(fēng)機(jī)電源開關(guān)合閘及變頻器旁路開關(guān)合閘2個(gè)信號(hào)合成；而變頻運(yùn)行信號(hào)則需要從引風(fēng)機(jī)電源開關(guān)合閘入手，將變頻器輸入開關(guān)合閘與其輸出開關(guān)合閘進(jìn)行綜合控制。在此基礎(chǔ)上，可根據(jù)引風(fēng)機(jī)工頻或變頻信號(hào)變化，確定機(jī)組引風(fēng)機(jī)運(yùn)行或停止信號(hào)發(fā)出及具體控制措施。在機(jī)組引風(fēng)機(jī)變頻控制信號(hào)處理結(jié)束之后，可依據(jù)2臺(tái)引風(fēng)機(jī)變頻順啟動(dòng)、順停運(yùn)邏輯要求，增設(shè)變頻器緊急跳電源開關(guān)邏輯信號(hào)、事故按鈕跳變頻器硬接線信號(hào)。與此同時(shí)，還需要在終端引風(fēng)系統(tǒng)中增設(shè)變頻及工頻控制操作器、引風(fēng)機(jī)變頻順啟動(dòng)按鈕、緊急停運(yùn)按鈕、聲音報(bào)警復(fù)位按鈕、工頻或變頻方式選擇按鈕及各種故障狀態(tài)指示按鈕等相關(guān)控制開關(guān)。

2.3 330 MW機(jī)組引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速方案調(diào)控

在330 MW機(jī)組引風(fēng)機(jī)常規(guī)檢修階段，對(duì)整體機(jī)組引風(fēng)機(jī)高速變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了靜態(tài)調(diào)試，并對(duì)調(diào)試環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)隱患進(jìn)行了及時(shí)修整[2]。在具體操作過程中，針對(duì)機(jī)組內(nèi)部2臺(tái)引風(fēng)機(jī)工頻、變頻自平衡的要求，在工頻/變頻調(diào)節(jié)器設(shè)置的基礎(chǔ)上，增設(shè)了糾偏邏輯，為2臺(tái)引風(fēng)機(jī)偏差在調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)方式下穩(wěn)定、合理運(yùn)行提供了有效依據(jù)。同時(shí)，由于在引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行過程中，變頻器速度調(diào)節(jié)在引風(fēng)機(jī)入口擋板電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作之前，因此，在原有EMG電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行基礎(chǔ)上，需要采用DMC-250-B3-90型電動(dòng)執(zhí)行模塊，結(jié)合對(duì)應(yīng)工頻、變頻PID調(diào)節(jié)器參數(shù)的重新調(diào)試，有效提高機(jī)組引風(fēng)機(jī)變頻器的運(yùn)行速度。通過對(duì)機(jī)組引風(fēng)機(jī)高速變頻調(diào)速裝置自運(yùn)行冷態(tài)調(diào)試、冷態(tài)RB調(diào)試及冷條PID參數(shù)調(diào)整，保證了330 MW機(jī)組引風(fēng)機(jī)高速調(diào)試系統(tǒng)送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)及電氣一次送風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3 改造效益分析

3.1 改造節(jié)能效益

2#機(jī)組引風(fēng)機(jī)高壓變頻改造運(yùn)行效益對(duì)比如表1所示。

表1 2機(jī)組引風(fēng)機(jī)高壓變頻改造運(yùn)行效益對(duì)比

狀態(tài)日期間隔/d發(fā)電量/kW·h日平均負(fù)荷/ kW·h引風(fēng)機(jī)總耗電量/ kW·h引風(fēng)機(jī)耗電率/ kW·h-1節(jié)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(jī)組發(fā)電負(fù)荷一致的情況下，增設(shè)變頻器前期，引風(fēng)機(jī)每天均耗電量為36.85 kW·h，而在引風(fēng)機(jī)高壓變頻改造之后，引風(fēng)機(jī)每天均耗電量為21.45 kW·h，可節(jié)約電量9 874 kW·h/d。如果該機(jī)組引風(fēng)機(jī)全年運(yùn)行依照280 d計(jì)算，則在增設(shè)變頻調(diào)速器之后，相較于引風(fēng)機(jī)靜葉調(diào)速方式而言，引風(fēng)機(jī)全年運(yùn)行可節(jié)約電量2 764 720 kW·h。

3.2 改造經(jīng)濟(jì)效益

本次機(jī)組引風(fēng)機(jī)變頻器改造費(fèi)用為400萬(wàn)元，設(shè)備安裝及調(diào)試費(fèi)用為30萬(wàn)元，共投資430萬(wàn)元。而通過機(jī)組變頻器節(jié)能改造每年可節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用150萬(wàn)元，預(yù)計(jì)使用2.2年可回收投資成本。同時(shí)通過機(jī)組引風(fēng)機(jī)高壓變頻改造，啟動(dòng)時(shí)電機(jī)從0回轉(zhuǎn)到以往轉(zhuǎn)數(shù)，可有效控制啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩對(duì)電機(jī)機(jī)械強(qiáng)度的不利影響，在保證機(jī)組引風(fēng)機(jī)保護(hù)性能穩(wěn)定的同時(shí)，也可以有效延長(zhǎng)引風(fēng)機(jī)使用年限[3]。

4 總結(jié)

綜上所述，在發(fā)電企業(yè)發(fā)展過程中，節(jié)能降耗成為電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益提升的首要目標(biāo)。因此，針對(duì)電力企業(yè)現(xiàn)有330 MW機(jī)組引風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況，需要利用風(fēng)機(jī)高效變頻技術(shù)，對(duì)引風(fēng)機(jī)變頻控制硬件、軟件系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置，從而保證機(jī)組引風(fēng)機(jī)變頻、工頻的合理調(diào)換。在提高機(jī)組引風(fēng)機(jī)變頻改造節(jié)能效益的同時(shí)，也可以為電力資源生產(chǎn)的穩(wěn)定、安全提供充足的保障。

［1］閆桂林.330 MW機(jī)組引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速改造分析［J］.廣東科技，2016，25（06）：33-34.

［2］李剛.330 MW機(jī)組引風(fēng)機(jī)變頻器“工頻”“變頻”自動(dòng)切換改造［J］.科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2015（08）：12-14.

［3］陳珣，段學(xué)農(nóng)，汪毅剛.某電廠330 MW機(jī)組鍋爐引風(fēng)機(jī)改造選型的經(jīng)濟(jì)性和安全性分析［J］.節(jié)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〕