引风机高压变频器改造研究

刘斌

摘要： 为减少故障和检修时间，延长锅炉引风机电机使用寿命，河北灵达环保电厂对锅炉引风机高压变频进行改造。介绍了高压变频改造的必要性和实施方案，阐述了高压变频改造后的效果，对类似情况下的高压变频器具有指导意义。

Abstract： In order to reduce malfunctions and maintenance time and prolong the service life of boiler induced draft fan motor， Hebei Lingda Environment-friendly Power Plant reforms the high-voltage frequency converter of boiler induced draft fan. This paper introduces the necessity and implementation programmes of high-voltage frequency conversion， and describes the effect of high-voltage frequency conversion reform， which is of guiding significance for high-voltage frequency converters in similar situations.

关键词： 高压变频器；引风机；改造方案

Key words： high-voltage frequency converter；induced draft fan；improvement plan

中图分类号：TN77 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）29-0053-02

1 设备概况

目前我公司引风机电机规格为250KW 10000V YKK-450-2型.变频器采用DFCVERT-MV高压大功率变频器，自投运以来出现运行不稳定，故障率较高的状况，故障类型主要分为控制系统故障和硬件系统故障两类，控制系统方面主要有“单元系统通讯故障”，硬件方面主要有“单元缺相故障，旁通运行”、“单元直流过压”、“单元直流欠压”“单元系统通讯故障”由于是单机运行风险比较大，因此对变频器运行的可靠性要求非常高，在此基础上进行改造。

2 主控系统改造

2.1 改造目的

现有功率单元控制板故障率较高，经常出现单元直流过压问题就是控制板设置的保护定值漂移所致，究其原因是因为板件设置的电位器工作不稳定，且没有功率单元测温功能，当冷却风扇停运后跳高压开关，稳定性较差。

2.2 改造方案

2.2.1 更换硬件：主控板、光纤。

2.2.2 升级软件：PLC软件、触摸屏、功率单元控制程序、296升级到7058配套软件，功率单元控制板和触摸屏修改软件程序。

2.2.3 实施方案

①现有主控系统设备，包括主板及端子板、光通子板及母板、光纤拆除。

②升级现有功率单元控制板程序为122控制板。

③将原连接功率单元和光通子板的光纤，由一对一改接同级三单元串联后连接主控板方式。

④根据硬件的变更，连接相应的二次连接线。

⑤对PLC软件、触摸屏、功率单元控制程序进行升级，并将主板程序由296升级到7058配套软件。

2.3 改造前后效果对比

2.3.1 技术参数对比，如表1。

2.3.2 逻辑功能对比，如表2。

3 瞬时停电再启动改造

3.1 改造目的

瞬停功能是指在主电源发生短时失电后，变频器能够不停机，当电源恢复时重新投入工作的功能，瞬停功能能够满足系统3～10秒的失电。

3.2 改造方案

①增加硬件：输出PT、输入变压器、瞬停板、PLC扩展模块；

②更新软件：瞬停板配套软件；

③实施方案：

1）当系统主电源消失后，瞬停检测板通过输入PT在10ms内检测到高压失电，使变频器进入瞬停状态。2）当系统主电源重新来到时，瞬停板检测到高压信号后，使主控进入来电状态，主控开始通过瞬停板检测电机残压信号，并用适当的电压和频率重新带动电机恢复到停电之前的状态。3）系统示意图：

3.3 改造前后效果对比

先前由于系统故障或厂用电系统方式切换时间超过100ms时，高压变频器跳高压开关，引起锅炉MFT停炉。改造后，可以实现高压断电不超过10s的情况下，高压变频器持续工作，自动跟踪系统电压和频率衰减情况，瞬停板检测电机残压信号，并用适当的电压和频率重新带动电机恢复到停电之前的状态。

4 软充电、低压调试改造

4.1 改造目的

软充电技术是将原有的功率单元高压分布充电改为集中低压充电，大大改善高压上电过程中对功率单元内部元器件的冲击，降低了功率单元的故障率。

并可以实现低压调试：在变频器故障切至工频工况下，可以将变频器切至低压调试模式，对变频器进行故障处理，并上电进行调试，确定故障排除后，再将电机切至变频运行，大大降低了故障处理时间。

4.2 改造方案

①增加硬件：两组充电电阻（1欧、10欧各一组）、一个开关、两个接触器、配套电缆；

②实施方案：将所增加的硬件统一安装在柜顶，改造示意图如图2。

4.3 改造前后效果对比

现有变频器主电源上电是直接加在移相变压器和变频器功率单元上的，对功率单元内部整流元件、IGBT和逆变元件均有很大的冲击，导致降低元器件的使用寿命，增大故障率。改造后采用软充电方式，可大大减缓对单元内部各元件的冲击，提高各元件的使用寿命和降低故障率。

低压调试模式一改原来变频器需要停运后才能故障检测的模式，在变频工频运行状态下，采用软充电电压对变频器模拟上电，对设备进行检查并通电试验，提高设备的故障检测效率。

5 工变自动切换改造

5.1 改造目的

工变切换是指在变频器发生故障后，自动切换到工频运行，在变频器具备运行条件后，自动从工频切换为变频的功能，可以大大减少故障切换时间。

5.2 改造方案

①增加硬件：两个旁通柜（内部配置：一台高压真空断路器、两台高压接触器、一台过电压吸收器、PT、配套电缆）。

②实施方案：变切工：正常运行时，QF1和KM1合，QF2断开，当出现重故障或者人工给切换指令时，变频器断开QF1和KM1，经过电机去磁时间后合上QF2，电机进入工频运行状态。工切变：人工给出切换指令，变频器先合上QF1，变频器进入预充电状态，变频器就绪以后自动运行并断开QF2，当确认QF2断开后合KM1，变频器检测电机的状态，并以检测到的转速开始将电机带回50Hz。改造后的系统图如图3。

不必停机检修，从而满足重要过程控制场合的实际需求。

6 结束语

经过变频改造以后，节能效果非常明显，而且启动频率低，转速低，电流小且平稳。实现了软启动，避免了以前用工频启动时的大电流大转矩对电机、电缆、开关及机械设备的冲击。不仅延长了电机等设备的寿命，也减轻了轴承的磨损，提高了安全供电的可靠性。

参考文献：

[1]刘志强，刘春晓，刘世雄.高压变频器在电厂锅炉风机上的应用[J].神华科技，2010（03）.

[2]陈建行，刘茂山.高压变频器在寿光金太阳热电厂辅机节能改造中的应用[J].变频器世界，2010（12）.

[3]唐立滇.高压变频器在火力发电厂300MW机组引风机上的应用[J].变频器世界，2008（05）.

[4]张彦利，房国强.中电压大功率变频器在火电厂的节能应用[J].电力电子，2003（01）.

[5]李呈斌，栾凤传.高压大功率变频器在火力发电厂的应用[J].电工技术，2007（11）.endprint

摘要： 为减少故障和检修时间，延长锅炉引风机电机使用寿命，河北灵达环保电厂对锅炉引风机高压变频进行改造。介绍了高压变频改造的必要性和实施方案，阐述了高压变频改造后的效果，对类似情况下的高压变频器具有指导意义。

Abstract： In order to reduce malfunctions and maintenance time and prolong the service life of boiler induced draft fan motor， Hebei Lingda Environment-friendly Power Plant reforms the high-voltage frequency converter of boiler induced draft fan. This paper introduces the necessity and implementation programmes of high-voltage frequency conversion， and describes the effect of high-voltage frequency conversion reform， which is of guiding significance for high-voltage frequency converters in similar situations.

关键词： 高压变频器；引风机；改造方案

Key words： high-voltage frequency converter；induced draft fan；improvement plan

中图分类号：TN77 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）29-0053-02

1 设备概况

目前我公司引风机电机规格为250KW 10000V YKK-450-2型.变频器采用DFCVERT-MV高压大功率变频器，自投运以来出现运行不稳定，故障率较高的状况，故障类型主要分为控制系统故障和硬件系统故障两类，控制系统方面主要有“单元系统通讯故障”，硬件方面主要有“单元缺相故障，旁通运行”、“单元直流过压”、“单元直流欠压”“单元系统通讯故障”由于是单机运行风险比较大，因此对变频器运行的可靠性要求非常高，在此基础上进行改造。

2 主控系统改造

2.1 改造目的

现有功率单元控制板故障率较高，经常出现单元直流过压问题就是控制板设置的保护定值漂移所致，究其原因是因为板件设置的电位器工作不稳定，且没有功率单元测温功能，当冷却风扇停运后跳高压开关，稳定性较差。

2.2 改造方案

2.2.1 更换硬件：主控板、光纤。

2.2.2 升级软件：PLC软件、触摸屏、功率单元控制程序、296升级到7058配套软件，功率单元控制板和触摸屏修改软件程序。

2.2.3 实施方案

①现有主控系统设备，包括主板及端子板、光通子板及母板、光纤拆除。

②升级现有功率单元控制板程序为122控制板。

③将原连接功率单元和光通子板的光纤，由一对一改接同级三单元串联后连接主控板方式。

④根据硬件的变更，连接相应的二次连接线。

⑤对PLC软件、触摸屏、功率单元控制程序进行升级，并将主板程序由296升级到7058配套软件。

2.3 改造前后效果对比

2.3.1 技术参数对比，如表1。

2.3.2 逻辑功能对比，如表2。

3 瞬时停电再启动改造

3.1 改造目的

瞬停功能是指在主电源发生短时失电后，变频器能够不停机，当电源恢复时重新投入工作的功能，瞬停功能能够满足系统3～10秒的失电。

3.2 改造方案

①增加硬件：输出PT、输入变压器、瞬停板、PLC扩展模块；

②更新软件：瞬停板配套软件；

③实施方案：

1）当系统主电源消失后，瞬停检测板通过输入PT在10ms内检测到高压失电，使变频器进入瞬停状态。2）当系统主电源重新来到时，瞬停板检测到高压信号后，使主控进入来电状态，主控开始通过瞬停板检测电机残压信号，并用适当的电压和频率重新带动电机恢复到停电之前的状态。3）系统示意图：

3.3 改造前后效果对比

先前由于系统故障或厂用电系统方式切换时间超过100ms时，高压变频器跳高压开关，引起锅炉MFT停炉。改造后，可以实现高压断电不超过10s的情况下，高压变频器持续工作，自动跟踪系统电压和频率衰减情况，瞬停板检测电机残压信号，并用适当的电压和频率重新带动电机恢复到停电之前的状态。

4 软充电、低压调试改造

4.1 改造目的

软充电技术是将原有的功率单元高压分布充电改为集中低压充电，大大改善高压上电过程中对功率单元内部元器件的冲击，降低了功率单元的故障率。

并可以实现低压调试：在变频器故障切至工频工况下，可以将变频器切至低压调试模式，对变频器进行故障处理，并上电进行调试，确定故障排除后，再将电机切至变频运行，大大降低了故障处理时间。

4.2 改造方案

①增加硬件：两组充电电阻（1欧、10欧各一组）、一个开关、两个接触器、配套电缆；

②实施方案：将所增加的硬件统一安装在柜顶，改造示意图如图2。

4.3 改造前后效果对比

现有变频器主电源上电是直接加在移相变压器和变频器功率单元上的，对功率单元内部整流元件、IGBT和逆变元件均有很大的冲击，导致降低元器件的使用寿命，增大故障率。改造后采用软充电方式，可大大减缓对单元内部各元件的冲击，提高各元件的使用寿命和降低故障率。

低压调试模式一改原来变频器需要停运后才能故障检测的模式，在变频工频运行状态下，采用软充电电压对变频器模拟上电，对设备进行检查并通电试验，提高设备的故障检测效率。

5 工变自动切换改造

5.1 改造目的

工变切换是指在变频器发生故障后，自动切换到工频运行，在变频器具备运行条件后，自动从工频切换为变频的功能，可以大大减少故障切换时间。

5.2 改造方案

①增加硬件：两个旁通柜（内部配置：一台高压真空断路器、两台高压接触器、一台过电压吸收器、PT、配套电缆）。

②实施方案：变切工：正常运行时，QF1和KM1合，QF2断开，当出现重故障或者人工给切换指令时，变频器断开QF1和KM1，经过电机去磁时间后合上QF2，电机进入工频运行状态。工切变：人工给出切换指令，变频器先合上QF1，变频器进入预充电状态，变频器就绪以后自动运行并断开QF2，当确认QF2断开后合KM1，变频器检测电机的状态，并以检测到的转速开始将电机带回50Hz。改造后的系统图如图3。

不必停机检修，从而满足重要过程控制场合的实际需求。

6 结束语

经过变频改造以后，节能效果非常明显，而且启动频率低，转速低，电流小且平稳。实现了软启动，避免了以前用工频启动时的大电流大转矩对电机、电缆、开关及机械设备的冲击。不仅延长了电机等设备的寿命，也减轻了轴承的磨损，提高了安全供电的可靠性。

参考文献：

[1]刘志强，刘春晓，刘世雄.高压变频器在电厂锅炉风机上的应用[J].神华科技，2010（03）.

[2]陈建行，刘茂山.高压变频器在寿光金太阳热电厂辅机节能改造中的应用[J].变频器世界，2010（12）.

[3]唐立滇.高压变频器在火力发电厂300MW机组引风机上的应用[J].变频器世界，2008（05）.

[4]张彦利，房国强.中电压大功率变频器在火电厂的节能应用[J].电力电子，2003（01）.

[5]李呈斌，栾凤传.高压大功率变频器在火力发电厂的应用[J].电工技术，2007（11）.endprint

摘要： 为减少故障和检修时间，延长锅炉引风机电机使用寿命，河北灵达环保电厂对锅炉引风机高压变频进行改造。介绍了高压变频改造的必要性和实施方案，阐述了高压变频改造后的效果，对类似情况下的高压变频器具有指导意义。

Abstract： In order to reduce malfunctions and maintenance time and prolong the service life of boiler induced draft fan motor， Hebei Lingda Environment-friendly Power Plant reforms the high-voltage frequency converter of boiler induced draft fan. This paper introduces the necessity and implementation programmes of high-voltage frequency conversion， and describes the effect of high-voltage frequency conversion reform， which is of guiding significance for high-voltage frequency converters in similar situations.

关键词： 高压变频器；引风机；改造方案

Key words： high-voltage frequency converter；induced draft fan；improvement plan

中图分类号：TN77 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）29-0053-02

1 设备概况

目前我公司引风机电机规格为250KW 10000V YKK-450-2型.变频器采用DFCVERT-MV高压大功率变频器，自投运以来出现运行不稳定，故障率较高的状况，故障类型主要分为控制系统故障和硬件系统故障两类，控制系统方面主要有“单元系统通讯故障”，硬件方面主要有“单元缺相故障，旁通运行”、“单元直流过压”、“单元直流欠压”“单元系统通讯故障”由于是单机运行风险比较大，因此对变频器运行的可靠性要求非常高，在此基础上进行改造。

2 主控系统改造

2.1 改造目的

现有功率单元控制板故障率较高，经常出现单元直流过压问题就是控制板设置的保护定值漂移所致，究其原因是因为板件设置的电位器工作不稳定，且没有功率单元测温功能，当冷却风扇停运后跳高压开关，稳定性较差。

2.2 改造方案

2.2.1 更换硬件：主控板、光纤。

2.2.2 升级软件：PLC软件、触摸屏、功率单元控制程序、296升级到7058配套软件，功率单元控制板和触摸屏修改软件程序。

2.2.3 实施方案

①现有主控系统设备，包括主板及端子板、光通子板及母板、光纤拆除。

②升级现有功率单元控制板程序为122控制板。

③将原连接功率单元和光通子板的光纤，由一对一改接同级三单元串联后连接主控板方式。

④根据硬件的变更，连接相应的二次连接线。

⑤对PLC软件、触摸屏、功率单元控制程序进行升级，并将主板程序由296升级到7058配套软件。

2.3 改造前后效果对比

2.3.1 技术参数对比，如表1。

2.3.2 逻辑功能对比，如表2。

3 瞬时停电再启动改造

3.1 改造目的

瞬停功能是指在主电源发生短时失电后，变频器能够不停机，当电源恢复时重新投入工作的功能，瞬停功能能够满足系统3～10秒的失电。

3.2 改造方案

①增加硬件：输出PT、输入变压器、瞬停板、PLC扩展模块；

②更新软件：瞬停板配套软件；

③实施方案：

1）当系统主电源消失后，瞬停检测板通过输入PT在10ms内检测到高压失电，使变频器进入瞬停状态。2）当系统主电源重新来到时，瞬停板检测到高压信号后，使主控进入来电状态，主控开始通过瞬停板检测电机残压信号，并用适当的电压和频率重新带动电机恢复到停电之前的状态。3）系统示意图：

3.3 改造前后效果对比

先前由于系统故障或厂用电系统方式切换时间超过100ms时，高压变频器跳高压开关，引起锅炉MFT停炉。改造后，可以实现高压断电不超过10s的情况下，高压变频器持续工作，自动跟踪系统电压和频率衰减情况，瞬停板检测电机残压信号，并用适当的电压和频率重新带动电机恢复到停电之前的状态。

4 软充电、低压调试改造

4.1 改造目的

软充电技术是将原有的功率单元高压分布充电改为集中低压充电，大大改善高压上电过程中对功率单元内部元器件的冲击，降低了功率单元的故障率。

并可以实现低压调试：在变频器故障切至工频工况下，可以将变频器切至低压调试模式，对变频器进行故障处理，并上电进行调试，确定故障排除后，再将电机切至变频运行，大大降低了故障处理时间。

4.2 改造方案

①增加硬件：两组充电电阻（1欧、10欧各一组）、一个开关、两个接触器、配套电缆；

②实施方案：将所增加的硬件统一安装在柜顶，改造示意图如图2。

4.3 改造前后效果对比

现有变频器主电源上电是直接加在移相变压器和变频器功率单元上的，对功率单元内部整流元件、IGBT和逆变元件均有很大的冲击，导致降低元器件的使用寿命，增大故障率。改造后采用软充电方式，可大大减缓对单元内部各元件的冲击，提高各元件的使用寿命和降低故障率。

低压调试模式一改原来变频器需要停运后才能故障检测的模式，在变频工频运行状态下，采用软充电电压对变频器模拟上电，对设备进行检查并通电试验，提高设备的故障检测效率。

5 工变自动切换改造

5.1 改造目的

工变切换是指在变频器发生故障后，自动切换到工频运行，在变频器具备运行条件后，自动从工频切换为变频的功能，可以大大减少故障切换时间。

5.2 改造方案

①增加硬件：两个旁通柜（内部配置：一台高压真空断路器、两台高压接触器、一台过电压吸收器、PT、配套电缆）。

②实施方案：变切工：正常运行时，QF1和KM1合，QF2断开，当出现重故障或者人工给切换指令时，变频器断开QF1和KM1，经过电机去磁时间后合上QF2，电机进入工频运行状态。工切变：人工给出切换指令，变频器先合上QF1，变频器进入预充电状态，变频器就绪以后自动运行并断开QF2，当确认QF2断开后合KM1，变频器检测电机的状态，并以检测到的转速开始将电机带回50Hz。改造后的系统图如图3。

不必停机检修，从而满足重要过程控制场合的实际需求。

6 结束语

经过变频改造以后，节能效果非常明显，而且启动频率低，转速低，电流小且平稳。实现了软启动，避免了以前用工频启动时的大电流大转矩对电机、电缆、开关及机械设备的冲击。不仅延长了电机等设备的寿命，也减轻了轴承的磨损，提高了安全供电的可靠性。

参考文献：

[1]刘志强，刘春晓，刘世雄.高压变频器在电厂锅炉风机上的应用[J].神华科技，2010（03）.

[2]陈建行，刘茂山.高压变频器在寿光金太阳热电厂辅机节能改造中的应用[J].变频器世界，2010（12）.

[3]唐立滇.高压变频器在火力发电厂300MW机组引风机上的应用[J].变频器世界，2008（05）.

[4]张彦利，房国强.中电压大功率变频器在火电厂的节能应用[J].电力电子，2003（01）.

[5]李呈斌，栾凤传.高压大功率变频器在火力发电厂的应用[J].电工技术，2007（11）.endprint