330 MW机组引风机变频调速改造分析

韩赫，王晓凤



330 MW机组引风机变频调速改造分析

韩赫，王晓凤

（华电漯河发电有限公司，河南 漯河 462000）

变频调速装置在330 MW机组中的应用，可在保证高压变频装置自身运行稳定的基础上，提升整体机组风机及电动机的启动性能，促使机组引风机设备使用年限得到有效延长。以330 MW机组引风机为研究对象，通过对330 MW机组引风机变频调速系统组成的分析，介绍了简单的330 MW机组引风机变频调速改造方案，并对330 MW机组引风机变频调速改造效益进行了简单阐述。

330 MW机组；引风机；变频调速；额定电流

某发电企业2#燃煤机组设计功率为330 MW，该锅炉配有2台AN25e6（13）静叶可调轴流式引风机，每台引风机均配有YKK系列电动机。引风机额定风量为250 m3/s，额定功率、额定电流、额定电压分别为2 100 kW、238 A、6 kV。本文根据该引风机使用要求，在以往风机静叶调节风量的基础上，增设了几台高压变频设备，具体改造方案如下。

1 系统组成

一般而言，330 MW机组引风机高压变频调速系统主要包括控制柜、变压器柜、功率柜等模块。其中，控制柜由内置高速单片机、人机界面、PLC组成。高速单片机可以为功率单元、PMW控制提供保护，而人机界面则可以通过全面文字图像展示，为远程网络监控提供有效的帮助，内置PLC可以控制柜内各项逻辑信号的有序运行，保证良好的现场用户信息交互。而变压器则使用西门S7-201系列PLC，其可以与DCS系统接口实现高效的数据传输。功率柜为整体330 MW引风机高压变频调速系统功率控制模块，其主要从开关量信号、模拟量信号2个方面对引风机高压变频调速系统功率进行合理调控。

2 改造方案

2.1 330 MW机组引风机变频调速要求

在330 MW机组引风机以往的运行过程中，要求锅炉运行额定炉膛负压在±50 Pa，而由于该330 MW机组内部燃料为可调节转速的给粉设备一次风量供给，在实际运行过程中，如果引风机入口静叶挡板无法灵活运行，则会阻碍整体机组电动执行模块的运行[1]。因此，在该330 MW机组引风机变频调速改造之初，需要以保证整体变频调速系统运行稳定为前提，即采用引风机高速变频调速系统代替以往静叶调速系统。综合考虑高速变频调速系统抗干扰能力、容量、环境适应能力等因素，确定了整体330 MW机组引风机变频调速控制改造基础架构。

2.2 330 MW机组引风机变频调速方案设计

330 MW机组引风机变频调速方案主要包括电气一次系统改造、DCS系统与变频设备接口设计、软件设计3个模块。在电气一次系统设计过程中，需要依据“一拖一”的原则，采用DHVECTOL-DI0460/10代替以往静叶调速系统，该机组变频调速电气一次系统如图1所示。

图1 330 MW机组变频调速一次系统

DCS系统与变频器接口方案设计主要依据变频器自身控制逻辑特点，结合分散控制系统接口需要，在DCS系统与变频设备之间设置28个信号。其中，开关量信号与模拟量信号配比为6∶2.每台引风机高速变频系统开关量信号主要为工频运行状态、故障报警、请求运行状态、DI、高压合闸允许状态、变频器轻故障或重故障状态、变频输入开关已合闸信号、变频输出开关已分闸信号、工频变频切换信号、变频旁路开关已分闸或合闸信号等；而DCS系统与变频器接口方案中模拟量主要包括电机电流、给定频率、运行转速、AI、AO等模块。通过对上述定义逻辑进行组态遥控，可促使机组引风机具备高速变频控制的功能。

在330 MW机组引风机变频调速系统软件设计过程中，可从工频、变频2个方面对2台引风机信号进行逻辑合成。其中，工频运行信号主要通过引风机电源开关合闸及变频器旁路开关合闸2个信号合成；而变频运行信号则需要从引风机电源开关合闸入手，将变频器输入开关合闸与其输出开关合闸进行综合控制。在此基础上，可根据引风机工频或变频信号变化，确定机组引风机运行或停止信号发出及具体控制措施。在机组引风机变频控制信号处理结束之后，可依据2台引风机变频顺启动、顺停运逻辑要求，增设变频器紧急跳电源开关逻辑信号、事故按钮跳变频器硬接线信号。与此同时，还需要在终端引风系统中增设变频及工频控制操作器、引风机变频顺启动按钮、紧急停运按钮、声音报警复位按钮、工频或变频方式选择按钮及各种故障状态指示按钮等相关控制开关。

2.3 330 MW机组引风机变频调速方案调控

在330 MW机组引风机常规检修阶段，对整体机组引风机高速变频调速系统进行了静态调试，并对调试环节发现的风险隐患进行了及时修整[2]。在具体操作过程中，针对机组内部2台引风机工频、变频自平衡的要求，在工频/变频调节器设置的基础上，增设了纠偏逻辑，为2台引风机偏差在调节器调节方式下稳定、合理运行提供了有效依据。同时，由于在引风机变频调速系统运行过程中，变频器速度调节在引风机入口挡板电动执行机构动作之前，因此，在原有EMG电动执行机构运行基础上，需要采用DMC-250-B3-90型电动执行模块，结合对应工频、变频PID调节器参数的重新调试，有效提高机组引风机变频器的运行速度。通过对机组引风机高速变频调速装置自运行冷态调试、冷态RB调试及冷条PID参数调整，保证了330 MW机组引风机高速调试系统送风机、引风机及电气一次送风系统的稳定运行。

3 改造效益分析

3.1 改造节能效益

2#机组引风机高压变频改造运行效益对比如表1所示。

表1 2机组引风机高压变频改造运行效益对比

状态日期间隔/d发电量/kW·h日平均负荷/ kW·h引风机总耗电量/ kW·h引风机耗电率/ kW·h-1节能电量 /（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#机组发电负荷一致的情况下，增设变频器前期，引风机每天均耗电量为36.85 kW·h，而在引风机高压变频改造之后，引风机每天均耗电量为21.45 kW·h，可节约电量9 874 kW·h/d。如果该机组引风机全年运行依照280 d计算，则在增设变频调速器之后，相较于引风机静叶调速方式而言，引风机全年运行可节约电量2 764 720 kW·h。

3.2 改造经济效益

本次机组引风机变频器改造费用为400万元，设备安装及调试费用为30万元，共投资430万元。而通过机组变频器节能改造每年可节约运行费用150万元，预计使用2.2年可回收投资成本。同时通过机组引风机高压变频改造，启动时电机从0回转到以往转数，可有效控制启动转矩对电机机械强度的不利影响，在保证机组引风机保护性能稳定的同时，也可以有效延长引风机使用年限[3]。

4 总结

综上所述，在发电企业发展过程中，节能降耗成为电力企业经济效益提升的首要目标。因此，针对电力企业现有330 MW机组引风机运行情况，需要利用风机高效变频技术，对引风机变频控制硬件、软件系统进行优化设置，从而保证机组引风机变频、工频的合理调换。在提高机组引风机变频改造节能效益的同时，也可以为电力资源生产的稳定、安全提供充足的保障。

［1］闫桂林.330 MW机组引风机变频调速改造分析［J］.广东科技，2016，25（06）：33-34.

［2］李刚.330 MW机组引风机变频器“工频”“变频”自动切换改造［J］.科技经济导刊，2015（08）：12-14.

［3］陈珣，段学农，汪毅刚.某电厂330 MW机组锅炉引风机改造选型的经济性和安全性分析［J］.节能，2014，33（02）：35-39.

2095－6835（2018）21－0124－02

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.21.124

〔编辑：张思楠〕