分析火力发电机组空气预热器电气系统的优化改造

喻海涛

（湖北西塞山发电有限公司，湖北 黄石 435000）

引言

空气预热器简称空预器，是指在电厂锅炉尾部烟道中，通过内部散热片将进入锅炉前的空气进行预热，直至达到一定温度受热面。在火力发电机组中，通过空预器能够促进燃烧效率明显改善，炉内辐射传热效率也得到强化，通过炉内热损失的有效降低，能够对排烟温度进行有效控制，为火力发电机组的安全可靠运行提供支持。在此种情况下，探讨火力发电机组空气预热器电气系统的优化改造是非常必要的。

一、空预器辅助电机扩容的可行性

发电厂锅炉的安全可靠运行，必须要确保各设备之间协调运行，火力发电机组运行过程中，主辅电机是空预器的主要配置。当前空预器主电机为37kW，辅电机11kW，空预器正常运行的过程中，要科学应用主电机，并通过辅电机的协调配合来来为空预器正常运转提供支持，有效应对主电机故障，从而为整个火力发电机组的安全停机提供支持。以同型号机组和减速机厂家为对象进行研究，辅电机容量要明显小于主电机，此种情况下，一旦主电机出现故障，辅电机处于自启状态，但受到容量的制约，无法为空预器长期稳定运行提供支持，以机组RB或MFT为最后结果。若通过辅电机扩容的方式，令其与主电机容量保持一致，则能够在主电机出现故障并跳闸时，辅电机通过热控逻辑实现联锁启动，空预器额定转速保持正常运行状态，这就能够为火力发电机组的正常运行提供支持。

二、变频器在空预器辅助电机的应用

空预器转轴的重量较大，在200t以上，工频启动的过程中会产生强烈的瞬时扭矩力，减速装置在启动过程中会出现晃动，减速装置固定钢架也是不可避免的，这就极易损坏减速装置，甚至缩短其使用寿命。

就惦记工频启动的整体情况来看，其存在较大的启动电流，待将工频电源接于惦记之后，旋转磁场的旋转保持额定同步转速，电机转子状态为静止，无论是转子绕组还是磁场绕组，其相对速度较高，此种情况下会导致较大的感应电动势和感应电流，相比于额定电流，定子电流能够达到其4-7倍。不仅如此，电机工频启动存在较大的启动冲击，这与动态转矩存在一定关系，启动冲击会对生产机械产生影响，甚至缩短其使用寿命。

就电机变频启动来看，其显著特征在于，以预置加速时间相协调，频率自最低频率逐渐上升，启动瞬间变频器存在较低的输出频率，与此同时旋转磁场转速较低，转子绕组与旋转磁场相对速度较低，此种情况所产生的启动电流较小，具有一定可控性，与额定电流相接近。不仅如此，电机变频启动过程中，所产生的动态转矩较小，因而所产生的启动冲击也比较小，实际加速过程相对平稳，对于生产机械也不回产生强烈的冲击，有助于其使用功能的有效发挥。

就变频器的组成情况来看，其主要包括整流、滤波、逆变控制单元、驱动单元等，所输出电压和频率主要依靠内部IGBT开断来实现，结合实际需求出发，可对输出电源电压进行提供，更好的进行调速和调频，具有一定可操作性。以变频器为支持来启动空预器辅电机，能够保证加速的平滑性和稳定性，将启动电流有效降低，启动过程中所产生的瞬间扭矩力较小，这就能够令空预器生产机械所受到的冲击明显减小，有助于空预器设备的安全可靠运行，对于火力发电机组的稳定运行也至关重要。

三、空预器辅电机控制回路的设计思路

在火力发电机组中，为有效实现空预器电气系统优化改造，要明确空预器辅电机控制回路的设计方法。以ABBA CS510型变频器为支持，谐波的降低主要通过变感式电抗器来实现，这一过程中变感式电抗器的超越模式、循环软起等功能均得到有效发挥。电气回路中，转换开关的设置以“工频/变频”为主，也就是说，分别采用变频器启动方式和工频启动方式，此种方式下整个电气系统运行更具灵活性和便捷性。在控制回路中，工频运行方式与变频运行方式之间为相互闭锁模式，此种设计方式下，能够令辅电机运行更具稳定性。空预器启动过程中必须要保证操作的规范性，以变频启动方式对辅电机进行启动，由0逐渐上升至50Hz，控制柜转换开关至工频，之后对主电机进行启动，辅电机退出运行，空预器主电机额定转速运行即可实现。

四、空预器运行方式的逻辑定义优化

在空预器运行过程中，热控逻辑定义中，以“变频器运行”为辅电机运行信号，或者以“辅电机工频运行”为辅电机运行信号，而以“主电机电源开关接触器吸合”为主电机运行信号，通过主辅电机的协调配合，就相关联锁逻辑来看，若辅电机运行信号出现丢失，联锁延时1s，则主电机实现联锁启动，分别与变频器运行时变频器故障和变频切工频后工频跳闸存在相关关系。若主电机运行信号丢失且存在1s延时，辅电机通过联锁启动，这与主电机故障后辅电机就地控制柜切换至变频位置存在相关关系，与变频切工频位置后工频故障跳闸延时1s也存在相关关系。此种情况下，可实现主-辅电机变频方式、主-辅电机工频方式、辅电机变频方式-主电机运行相互之间灵活切换，这就为空预器稳定运行提供可靠支持，对于整个火力发电机组的安全稳定运行也具有重要意义。

结语

通过以上分析可知，对于空预器来说，工频启动过程中所产生的瞬间扭矩力会导致减速装置及固定架出现晃动，严重情况下可能会损坏减速装置。在火力发电机组运行过程中，通过优化改造空气预热器电气系统，能够优化热控逻辑，促进主辅电机之间灵活切换，这就能够为整个火力发电机组的稳定可靠运行提供有力支持，具有一定推广意义。