摘要本文介绍了高压变频器在300MW循环流化床锅炉一次风机上的应用，通过风机变频调速改造，实现降低厂用电，降低噪音，减小风道振动。
前言
火力发电厂辅机的经济运行，关系着厂用电率的高低。火电厂锅炉风机，特别是一次风机在运行中普遍存在能耗高、噪音大、风道振动的问题，尤其是循环流化床锅炉更为显著。
1 设备概况
辽宁调兵山煤矸石发电有限责任公司2*300MW机组为上海锅炉厂制造的大型循环流化床锅炉，锅炉型号SG-1065/17.5-M804。风烟系统采用双引风机、双一次风机、双二次风机布置。一次风机采用入口挡板调节控制风量，即使满负荷运行，一次风机入口挡板开度也不到30%，风机全速运行，大量的能量消耗在节流损失中，并且风机运行时风道振动和噪音很大，为解决上述问题，经反复调研论证，选用东方日立(成都)电控设备有限公司的HI系列高压变频器，对#1、2炉一次风机进行变频改造，以实现降低厂用电，提高风机效率，降低噪音，减小风道振动。
1.1 一次风机设备简述
一次风机电动机技术参数为：电机型号STMKK560-4S，容量3000KW，额定电压6KV，额定转速1482r/min，额定电流332A，绝缘等级F级，上海电机厂生产。
一次风机技术参数为：风机型号GJ34942，形式双吸离心式风机，额定流量305400Nm3/h，全压28170.56Pa，额定转速1490r/min，输入轴功率(kW)771.8～1039，成都电力机械厂生产。
1.2 高压变频器设备简述
东方日立(成都)电控设备有限公司生产的HI系列DHVECTOL-DI03550/06型单元串联多电平电压源型高压变频器属于电压源型高压变频器，采用直接高高变换的方式，技术方案采用单元串联多电平电压源型，结构采用多个变频器单元串联叠加输出的方式，变频器的控制方式采用多级PWM叠加技术，变频器输出电压由所有单元输出叠加而成，波形非常接近于正玄波，谐波含量很低，极大的减小了对交流电机的谐波污染，实现优质的可变频变压的电压和电流输出。具有高效率、高功率因数低谐波特点，整机效率≥97%，功率因数≥0.96，输出电流不平衡度﹤0.7%,输出谐波﹤3%。设备由移相变压器单元、工频旁路单元、变频功率单元三部分组成。
2 改造方案介绍
2.1 电气一次回路变化
如图1，改造方案采用一拖一方案保留原系统所有设备,将高压变频器串入高压电机回路。同时设有旁路功能，一次风机变频运行时，入口调节挡板全开，一次风通过改变一次风机电机转速来调节，变频器出现故障时，风机跳闸后，手动切换至工频定速运行，调节挡板同时也参与一次风压控制。风机变频运行向工频定速运行切换时，应停运一次风机，手动切换一次回路后，按原方式投入运行。
2.2 变频方式启动一次风机
在变频器旁通柜上手动操作隔离刀闸QS1合闸，再操作隔离刀闸QS2合到变频位置，变频器自动检测到隔离刀闸QS1、QS2处于变频位置后，且变频器自身无故障状态，变频器发出允许启动状态，表示变频器已经准备好，可以给变频器发运行指令。DCS判断机组允许启动一次风机，且启动条件均满足时，运行人员给变频发运行指令。变频器收到运行指令后，变频器自动开始给功率单元充电，充电时间为40秒，充电完成后，变频器发出高压合闸指令(变频器通过合闸继电器常开点送到高压开关柜)，控制高压开关QF1合闸。高压开关QF1合闸后，变频器延时7秒钟开始输出PWM，电机从0Hz开始运行至设置频率。初始频率定为20HZ。调整DCS给变频器的给定频率模拟量(4～20mA)的大小，变频器根据此模拟量的值调整变频器的输出频率。从而调整变频器的转速。
2.3 变频方式停止一次风机
变频运行时，给变频器发停机指令。变频器收到停机指令，变频器从当前运行频率开始降速，当降到0Hz时，变频器发出高压开关分闸指令(变频器通过分闸继电器常闭点送到高压开关柜)，控制高压开关分断。
2.4 工频方式启、停一次风机
工频方式启、停一次风机与原方式相同，只需将一次回路切至变频器旁路。
2.5 一次风机加装变频器后差动保护的处理
该厂一次风机电机6KV开关柜装有北京四方的主保护和独立差动保护装置。一次风机电机加装变频器后，中性点电流互感器与电源处电流互感器所处的一次系统发生变化，无法满足差动保护投入条件。要求当电动机变频运行时，电机差动保护退出;当电动机工频运行时，电机差动保护投入。
实现方法：将旁路柜切换刀闸QS1及QS2辅助开关接点串入保护装置投退回路中，实现自动投退，无需人工操作。
3 使用变频器的效益分析
(1)节约厂用电效果明显。2013年7月一次风机工频方式下与今年同期在相同环境温度下一次风机变频方式下比较，以说明变频器的节能效果，见表1。
在今年平均负荷低于去年同期情况下，一次风机耗电率仍比去年低很多，节能效果明显，如表2。
机组200MW运行，一次风机消耗电量每小时将节约460A×1.732×6.2KV×0.88-320A×1.732×6.2KV×0.96=1048KW.h，运行时间按2013年全年运行小时数6799h(利用小时4680h，负荷率68.83%)，电价0.4044元/kWh计算，年节约电费290万元，全厂两台机组可节约电费580万元，一年多的时间即能收回成本。
(2)电机功率因数由0.88提高到0.96，降低了设备损耗，提高了设备利用率。
(3)异步电机启动电流很大，达到额定电流的5-7倍，对厂用电形成冲击，同时冲击转矩对电机和风机使用寿命存在很大不利，风机变频改造后，电机实现了软启动，消除了对电网和负载的冲击，避免产生操作过电压而损伤电机绝缘，延长了电动机和风机的使用寿命。
(4)低负荷下转速降低，减少了机械部分的磨损和振动，延长了风机大修周期，从而节省了大量的检修费用。降低了风机运行时的噪音和风道振动。
(5)可获得高精度的调节效益。使用变频器后调节精度高，投运实践证明，变频直接控制远比档板控制精度高，且运行稳定，进而取得高产优质的可观经济效果，其价值大于节电效果。
4 结束语
火电厂风机、水泵所消耗的能源占厂用电的3/4，如何节能降耗、降低厂用电率已经成为火电企业提高竞争力的一件大事，实践已经证明变频调节是一个行之有效的办法，火电厂已经走在各行业的前列。中国具有节能潜力的电机至少有1.8亿千瓦，如果这些风机、水泵都能采用变频调速，那将给我国节约多少能源。
原标题：300MW循环流化床锅炉一次风机变频改造的应用
