高压变频器工变频在线切换优化

胡庭枝(中科(广东)炼化有限公司，广东 湛江 524076)

1 概述

某公司CFB锅炉装置的2台1250kW的引风机、2台为2800kW的一次风机电机均进行了带工变频在线切换的变频器改造，4台变频器均采用西门子罗宾康变频器。改造后节能效果良好，2台引风机电机每年可节约电量约为707万kWh，2台一次风机电机每年可节约电量约为1264万kWh，按0.7元/kWh计算，4台风机电机每年可节约电费约为1379.7万元。4台高压变频器在三年内共出现了4次故障，都是变频器散热风机和控制回路的故障，均成功从变频回路切换至工频回路运行，未造成CFB锅炉装置停运。但在修好变频器散热风机和控制回路的故障后，无法确保能从工频安全切换至变频运行，故不敢在CFB炉带正常负荷情况下从工频切至变频，无法继续实现节能增效的目的。

2 优化前高压变频器工变频在线切换情况

2.1 带变频器的一次系统图

这四台电机的高压变频器系统与高压开关断路器J1、J2、J3配合使用完成，以完成变频/工频之间互相转换。其一次系统图如图1所示。

图1 一次系统图

图中DL是指厂用电变电所内配出高压开关柜的断路器；变频进线J1、变频出线J2、工频旁路J3是指与变频器配合使用实现变频/工频转换的断路器；INV是指高压变频器。

2.2 高压变频器系统的变频器切换逻辑方案

四台电机的高压变频器系统的变频器切换逻辑方案统一如下：

(1)变频正常启动

变频正常启动如图2所示。

图2 变频正常启动

(2) DCS工频启动风机逻辑框图

DCS工频启动风机逻辑框图如图3所示。

图3 DCS工频启动风机逻辑框图

(3)手动变频转工频

手动变频转工频如图4所示。

图4 手动变频转工频

(4)变频故障转工频

变频故障转工频如图5所示。

图5 变频故障转工频

(5)手动工频转变频

手动工频转变频如图6所示。

图6 手动工频转变频

(6) DCS停风机逻辑框图

DCS停风机逻辑框图如图7所示。

图7 DCS停风机逻辑框图

2.3 断路器控制回路联锁功能

(1) 工频旁路J3与变频J1、J2断路器均具备电气闭锁功能，不能同时闭合。

(2)变频故障转工频：变频器故障信号发至J1柜，使中间继电器ZJ1得电，从而触发J1和J2跳闸线圈以及延时回路继电器SJ得电，延时继电器SJ的辅助触点闭合后，触发中间继电器ZJ3得电，进而使J3合闸回路导通，变频转工频完成。

(3) 工频转变频：由DCS发信号至J1柜，使中间继电器ZJ2得电，从而触发J3跳闸线圈以及J1和J2合闸线圈得电，J3分闸，J1和J2合闸后工频转变频完成。

3 主要优化措施

3.1 电气控制回路优化

(1) 工频旁路J3与变频出线J2断路器具备电气闭锁功能，不能同时闭合。取消工频旁路J3与变频进线J1断路器间的电气闭锁功能，两者能同时合闸。

(2)增加了DCS控制变频进线断路器J1合闸功能。

(3)变频故障转工频：变频器故障信号发至J1柜，使中间继电器ZJ1得电，从而触发J1和J2跳闸线圈以及延时回路继电器SJ得电，延时继电器SJ的辅助触点闭合后，触发中间继电器ZJ3得电，进而使J3合闸回路导通，变频转工频完成。

(4)工频转变频：由DCS发一信号至J1柜，使J1合闸，待变频器自检无故障再使使 J3分闸，延时后合上J2，J1和J2合闸后工频转变频完成。

具体修改前后的控制回路图，如图8所示。

图8 J1断路器控制回路图修改前后

3.2 变频器内部控制回路部分优化

在变频器相关器件柜出厂设计中，变压器柜有2台风扇、单元柜有2台风扇，共4台，每面柜内都有温度探头且设有温度联锁。其中任意1台风扇空开跳闸，变频器都会自动由变频切换为工频运行。为减少风扇空开跳闸对变频器的影响，通过更改二次回路和内部逻辑设置，实现变压器柜2台风扇或单元柜2台风扇空开同时跳闸，才由变频切换为工频运行。控制回路优化修改如图9所示。

图9 变频器内部控制回路图修改前后

3.3 其他优化

(1)将抗晃电时间延长从3s延长至9s。根据《DL 994-2006-T火力发电厂风机水泵用高压变频器》第6.22.3条“在电厂主电源断电后，厂用电网切换时，变频器应能保证9s内再次合闸后能够自动正常运行。”

(2)高压变频器控制电源从市电改为UPS供电。

(3)将变频切工频的切换时间从7s修改为5s。

(4)将变频切工频的关风门开度从30%修改为35%。

4 优化后实际切换情况

利用CFB炉停炉检修的机会，修改了控制回路接线、变频器逻辑和DCS逻辑。修改好后又发生了一次1#一次风机变频器散热风扇故障导致变频器报故障切换至工频运行，更换新散热风扇后进行了CFB锅炉装置带正常负荷情况下工频转变频的在线切换，切换成功。切换数据如表1所示。

5 结语

近几年降本增效、节能标准要求越来越高，高压变频器是一个很好的节能手段，但相应的电气运行风险增大、维护量增大很多，但变频器故障要能在线切换至工频回路，变频器故障处理好后要能从工频回路在线切换至变频回路才能满足连续生产的需要。但切换过程存在较大风险，必须想办法将风险降至最低，在可控范围内。定期做好切换试验，确保在线切换回路正常，为达到降本增效、节能目标而且又能保证电机及装置连续生产稳定运行。

表1 工频切变频数据