一次风机变频切换工频要点分析

付跃军，张向群

(1.辽宁东科电力有限公司，辽宁 沈阳 110179；2.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006)

目前，火电机组年利用小时数减少，竞争压力增大，通过改造降低生产成本是提高企业竞争力的重要手段。李建强对300 MW机组一次风机变频改造后的经济性进行研究[1]，节电率高达54.56%，厂用电率下降0.57%，每年可实现利润407.752万元，节约标煤3109.54 t，预计CDM收益61.19万元，具有可观的效益；米子德等对一次风机变频可靠性进行分析，变频改造后噪音小，经济性及节能效果显著[2]；周玉国分析变频调节具有良好的调速性能和调节精度[3]。一次风机变频改造节电的同时，增加了系统不稳定性，为电厂稳定运行埋下隐患。很多电厂由于变频器故障，导致一次风机跳闸，被迫停炉，而变频器故障时，变频切换工频运行，能有效增加一次风机系统运行的安全系数[4]。

1 系统概述

某电厂锅炉由哈尔滨锅炉厂有限责任公司设计、制造，为亚临界、一次中间再热、自然循环汽包锅炉，采用平衡通风系统，最大连续蒸发量1050 t/h，过热蒸汽压力17.5 MPa。采用中速直吹式制粉系统，五用一备，配有2台双吸离心一次风机。锅炉主要技术参数见表1。

表1 锅炉主要技术参数

一次风机由成都鼓风机厂生产，型号GJ34546双吸双支撑的离心式风机，在锅炉0 m对称布置。一次风系统由大气吸气，经一次风机加压后分2路，1路经空气预热器加热成热一次风，并入热一次风母管；1路在一次风机与空气预热器之间直接引出，并入冷一次风母管。一次风机参数见表2。

表2 一次风机参数

2 变频切换工频操作过程

a.电气系统操作过程

一次风机变频器原理见图1。

图1 一次风机变频器原理

一次风机变频运行时，隔离开关QF、断路器KM1、KM2合闸，断路器KM3分闸。变频器故障时，KM1、KM2迅速断开，立即合KM3[5]，电气系统变频切换至工频供电方式[6]。

b.锅炉系统操作过程

一次风机变频运行时，为了减少节流损失，入口调节门全开，一次风机出力由变频调节；工频运行时，电动机全速运行，一次风机出力由入口调节门调节。当一次风机变频切换工频运行时，入口调节门全开，电动机转速迅速提高至全速，一次风机出力增加，一次风母管压力增大，瞬间进入炉膛的煤粉量增多，对锅炉稳定运行造成影响。为了减小扰动，控制一次风母管压力稳定，根源要控制一次风机变频切换工频后的一次风机出力不变。为了保证一次风机出力不变，进行锅炉冷态预备性试验，在一次风机出力相同时，得出变频模式风机频率与工频模式入口调节门开度的关系，如表3所示。

表3 风机频率与入口调节门开度的关系

c.热控系统操作过程

由于一次风机运行信号消失会触发RB功能[7]，所以在一次风机变频切换工频过程中，要保证一次风机运行，当切换失败时，再进行RB功能。因此在热控逻辑中，一次风机运行信号为QF及KM3合位或者QF、KM1、KM2合位并且变频器运行，延时2 s[8]。

一次风机变频切换工频时，由于切换瞬间出力增大，入口调节门迅速关闭到表3对应的与变频出力相同的位置，使一次风机出力与切换前相同。当入口调节门关到指定开度，系统状态与切换前相同，此时协调模式切换为机跟随模式，更有助于维持主蒸汽压力、温度稳定。

3 实际效果

当锅炉50%负荷时，人为发出变频器故障信号，变频切换工频运行前及切换过程中主要参数见表4。

表4 变频切换工频主要参数

在切换过程中，电气开关动作正确，未触发RB动作，锅炉一次风母管压力小幅波动后平稳，炉膛火焰明亮，炉膛负压可控，各制粉系统参数正常，变频切换工频试验成功[9]。

4 结束语

一次风机变频切换工频，最重要的是使一次风机切换前后的出力在最短的时间达到一致。要求电气开关动作迅速；热控自动调节功能完善、减少系统扰动；一次风系统母管压力稳定，保证燃烧稳定及锅炉安全运行。实践证明，一次风机变频器故障时，变频切换工频运行可行，配置热控自动调节功能使系统参数更平稳，系统稳定及可靠性增强。