1引言
隨著節(jié)能降耗建設(shè)節(jié)能性社會(huì)日益深入人心，高壓大功率變頻調(diào)速技術(shù)的日益成熟，變頻調(diào)速技術(shù)在火電廠逐漸得到了廣泛應(yīng)用。近年來在送、引風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用比較普遍，但應(yīng)用中為確保可靠性多選用手動(dòng)工頻旁路系統(tǒng)，實(shí)踐證明這一方式雖有一定作用，但卻有著重大缺陷，其主要問題是切換時(shí)必須停止風(fēng)機(jī)運(yùn)行。而停止風(fēng)機(jī)運(yùn)行，則將減少30%-40%鍋爐出力，直接影響發(fā)電量，造成電量損失。
為確保風(fēng)機(jī)在變頻調(diào)速狀態(tài)下能夠無擾動(dòng)的、平穩(wěn)的、切換到工頻調(diào)速狀態(tài)下和在工頻運(yùn)行狀態(tài)下，無擾動(dòng)的、平穩(wěn)的、切換到變頻運(yùn)行狀態(tài)下，是非常必要的。日常維護(hù)保養(yǎng)和故障處理，均需要這一功能。
2引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速的主要技術(shù)要求
引風(fēng)機(jī)是火電廠鍋爐機(jī)組的重要輔機(jī)，一般每臺(tái)爐安裝兩臺(tái)，同時(shí)運(yùn)行，每臺(tái)風(fēng)機(jī)一般能滿足鍋爐額定出力60%的風(fēng)量需要。為了確保汽輪發(fā)電機(jī)組穩(wěn)發(fā)滿發(fā)，鍋爐機(jī)組則要保持出力穩(wěn)定。要保持鍋爐機(jī)組出力穩(wěn)定，引風(fēng)機(jī)則必須保持穩(wěn)定。從安全滿發(fā)的角度要求，引風(fēng)機(jī)一刻都不能停止運(yùn)行，停止運(yùn)行就將造成減負(fù)荷，就要減少發(fā)電量，就將造成故障和影響發(fā)電企業(yè)效益。這一客觀要求，對(duì)鍋爐引風(fēng)機(jī)提出了如下重要技術(shù)指標(biāo)。
（1）可靠性要求。用戶對(duì)電能的質(zhì)量要求是連續(xù)、穩(wěn)定和可靠的。發(fā)電廠的汽輪發(fā)電機(jī)組和鍋爐機(jī)組的運(yùn)行，則必須是連續(xù)、穩(wěn)定和可靠的。這就要求鍋爐引風(fēng)機(jī)必須安全穩(wěn)定，其可靠性必須是100%。
（2）可調(diào)解性要求。鍋爐機(jī)組的燃燒狀況是變化的。隨著電網(wǎng)的需要機(jī)組的負(fù)荷也要發(fā)生變化，鍋爐機(jī)組隨時(shí)需要調(diào)整，因此鍋爐引風(fēng)機(jī)也要隨著鍋爐出力和燃燒狀況進(jìn)行調(diào)節(jié)。
可靠性和調(diào)節(jié)性是引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速的重要技術(shù)指標(biāo)。
3 不同工頻旁路切換方式比較
為確保引風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行的可靠性，生產(chǎn)改造和新建擴(kuò)建項(xiàng)目中均設(shè)計(jì)有工頻旁路系統(tǒng)，其切換方式有二，一為刀閘切換的手動(dòng)旁路系統(tǒng)，一為開關(guān)切換的自動(dòng)旁路系統(tǒng)，現(xiàn)對(duì)兩種切換方式的優(yōu)缺點(diǎn)比較如下：
（1）刀閘切換的手動(dòng)旁路系統(tǒng)
刀閘切換的手動(dòng)旁路系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是初投資較省；其缺點(diǎn)是只能在斷開引風(fēng)機(jī)電源開關(guān)，停止引風(fēng)機(jī)運(yùn)行的情況下進(jìn)行變頻切工頻或工頻切變頻操作。眾所周知滿負(fù)荷運(yùn)行條件下，是不允許停止一臺(tái)引風(fēng)機(jī)的。只能在低負(fù)荷且經(jīng)過系統(tǒng)調(diào)度允許時(shí)才能進(jìn)行，否則將影響負(fù)荷造成故障或事故。運(yùn)行中停止一臺(tái)引風(fēng)機(jī)進(jìn)行切換，至少要減少鍋爐出力30-40%,亦即將影響發(fā)電機(jī)出力30-40%，這是運(yùn)行中所不允許的。這是刀閘切換手動(dòng)旁路系統(tǒng)的致命缺陷。
（2）開關(guān)切換的自動(dòng)旁路系統(tǒng)
開關(guān)切換的自動(dòng)旁路系統(tǒng)，主要缺點(diǎn)是初投資較高（只是開關(guān)與刀閘的價(jià)差）其優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)行中變頻切工頻和工頻切變頻，這一切換過程是平穩(wěn)的，無擾動(dòng)的，不影響風(fēng)機(jī)運(yùn)行，不影響鍋爐負(fù)荷的，是完全適應(yīng)引風(fēng)機(jī)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行需要的，是值得推廣應(yīng)用的。
實(shí)現(xiàn)變頻與工頻的自動(dòng)切換的關(guān)鍵技術(shù)是切換過程中的同期問題，只有具有飛車啟動(dòng)功能的變頻器和工頻變頻切換控制軟件系統(tǒng)，才能實(shí)現(xiàn)變頻與工頻的自動(dòng)切換。
4 東方日立變頻器能夠?qū)崿F(xiàn)工頻變自動(dòng)切換
發(fā)電廠鍋爐引風(fēng)機(jī)傳統(tǒng)調(diào)節(jié)方式是擋板調(diào)節(jié)、雙速電機(jī)配合擋板調(diào)節(jié)、液力偶合器調(diào)節(jié)。近年來某些運(yùn)行中的火電廠（國電朝陽發(fā)電廠、富春江熱電廠、四川白馬電廠、大唐淮北電廠、國電云南宣威發(fā)電公司等）從降低引風(fēng)機(jī)單耗，降低廠用，提高調(diào)節(jié)精度出發(fā)，陸續(xù)進(jìn)行變頻調(diào)速改造，收到了較好效果。但新建、擴(kuò)建電廠在變頻器的應(yīng)用上還有著距離和誤區(qū)。（這主要是缺乏相應(yīng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，片面考慮初投資，不考慮投運(yùn)后年運(yùn)行費(fèi)對(duì)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的影響所造成的）大唐長春第二熱電有限責(zé)任公司三期擴(kuò)建設(shè)計(jì)中，對(duì)雙速電機(jī)、液力偶合器和變頻器進(jìn)行了充分比較論證結(jié)論是：“從降低引風(fēng)機(jī)單耗，降低年運(yùn)行費(fèi)用，降低發(fā)電成本，從“大力節(jié)約能源資源，加快建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)”考慮選用變頻器進(jìn)行引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)是經(jīng)濟(jì)的，是可取的”。從而決定引風(fēng)機(jī)選擇變頻調(diào)速。
高壓變頻器國際國內(nèi)品牌眾多，歸結(jié)起來按其輸出電壓方式分可分為高高型和高低高型；按其中間環(huán)節(jié)類型分可分為電壓源和電流源型；按其電路結(jié)構(gòu)分可分為三電平、SCR/SGCT電流源逆變器型和功率單元電壓串聯(lián)結(jié)構(gòu)型。究竟哪種類型更適合應(yīng)用到引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速呢？經(jīng)過比較東方日立生產(chǎn)的 DHVECTOL-HI、DHVECTOL-DI高高型單元串聯(lián)多電平電壓型變頻器，其主要技術(shù)特點(diǎn)是：整體效率高，可達(dá)97%（含輸入移相變壓器）；輸入電流諧波＜4%，輸出電流諧波＜2%，無諧波傷害，對(duì)電機(jī)和電纜絕緣無損傷；魯棒型無速度傳感失量控制；125% 1分鐘過載能力；中、英文語言界面；滿載輸出可以承受30%的電網(wǎng)電壓下降繼續(xù)運(yùn)行；瞬停再啟動(dòng)功能，允許瞬停時(shí)間≤5秒；飛車啟動(dòng)功能，電動(dòng)機(jī)不帶電惰走時(shí)，可自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行；工頻自動(dòng)旁路功能，即工頻變頻可實(shí)現(xiàn)互切，且連鎖風(fēng)機(jī)擋板保持爐膛負(fù)壓穩(wěn)定在允許范圍，這一功能是引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速所必不可少的。
5 工頻自動(dòng)旁路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用
應(yīng)用DHVECTOL-HI、DHVECTOL-DI變頻器和東方日立工頻變頻互切控制軟件設(shè)計(jì)了工頻自動(dòng)旁路系統(tǒng)
其主要功能是變頻切工頻，工頻切變頻，切換過程中聯(lián)鎖風(fēng)機(jī)擋板至相應(yīng)位置且保持爐膛負(fù)壓穩(wěn)定在允許范圍。
5.1工頻自動(dòng)旁路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及動(dòng)作說明：
（1）QS1、QS2為隔離開關(guān)；QF1、QF2為真空斷路器；KM1為真空接觸器。
（2）QS1、QS2與QF1、KM1閉鎖，即QS1、QS2斷開時(shí)，QF1、KM1合不上。
（3）QF2和KM1互鎖，QF2和QF1不互鎖。
（4）變頻切換工頻過程：先斷QF1，再斷KM1;然后合QF2，電機(jī)工頻運(yùn)行，檢修變頻器時(shí)斷刀閘QS1、QS2。
（5）工頻切換變頻過程：先合刀閘QS1、QS2，然后合QF1，再斷QF2,最后合KM1,電機(jī)變頻運(yùn)行。 5.3、工變頻互切程序
5.3.1、手動(dòng)切換程序
（1）變頻切工頻
當(dāng)前吸風(fēng)機(jī)為變頻運(yùn)行方式，欲切至工頻方式運(yùn)行，首先切除爐膛負(fù)壓自動(dòng)，手動(dòng)逐漸增加變頻器轉(zhuǎn)速給定指令，同時(shí)關(guān)吸風(fēng)機(jī)擋板門，在此過程中必須保持爐膛負(fù)壓在規(guī)定的范圍內(nèi)，直至吸風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到工頻額定轉(zhuǎn)速，此時(shí)手動(dòng)停止變頻運(yùn)行，啟動(dòng)工頻運(yùn)行，工頻啟動(dòng)正常后，爐膛負(fù)壓采用調(diào)整擋板開度控制，切換完畢。
（2）工頻切變頻
當(dāng)前吸風(fēng)機(jī)為工頻運(yùn)行方式，欲切至變頻方式運(yùn)行，首先切除爐膛負(fù)壓自動(dòng)，手動(dòng)控制，先將變頻器轉(zhuǎn)速給定指令增加至工頻額定轉(zhuǎn)速，停止工頻運(yùn)行，啟動(dòng)變頻運(yùn)行，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值時(shí)，手動(dòng)逐漸開擋板門，同時(shí)相應(yīng)減小變頻給定指令，此過程必須保持爐膛負(fù)壓在規(guī)定的范圍內(nèi)，當(dāng)擋板門全開時(shí)，切換完畢。
5.3.2、自動(dòng)切換程序
（1）變頻故障切工頻
故障切換僅限于變頻故障停機(jī)時(shí)切工頻，此方式應(yīng)設(shè)置“變頻故障聯(lián)鎖工頻”按鈕，變頻運(yùn)行方式時(shí)投入此按鈕，當(dāng)變頻器故障跳閘信號(hào)傳送至DCS系統(tǒng)中時(shí)，DCS系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)工頻，工頻啟動(dòng)過程中DCS系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)擋板門，在關(guān)擋板門過程中維持爐膛負(fù)壓在規(guī)定范圍內(nèi)，切換結(jié)束后切除“變頻故障聯(lián)鎖工頻”按鈕。
（2）工頻自動(dòng)切換至變頻
工頻自動(dòng)切換至變頻，投入“自動(dòng)切換按鈕”，DCS系統(tǒng)切除爐膛負(fù)壓自動(dòng)，進(jìn)入工頻自動(dòng)切變頻狀態(tài)，先將變頻轉(zhuǎn)速給定升至額定轉(zhuǎn)速，停止工頻運(yùn)行，啟動(dòng)變頻運(yùn)行，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值時(shí)，自動(dòng)逐漸開擋板門，同時(shí)相應(yīng)減小變頻給定指令，降低變頻轉(zhuǎn)速，此過程保持爐膛負(fù)壓在規(guī)定的范圍內(nèi)，當(dāng)擋板門全開時(shí)，切換完畢。
