1 引言云浮发电厂#1发电机组的容量是125mw，2台送风机都采用档板调节，机组满负荷运行时，送风机档板开度为34%，电流为61a；机组低负荷时，送风机档板开度为30%，电流为48a。能量损失大，风机效率低。对调节风机档板的风量控制效果不好，送风自动调节系统投入率低。
2 变频改造方案#1炉送风机是2台双侧布置。变频改造前，送风机的风量调节由电动执行机构调节挡板来控制。送风机的电机型号及参数如下所示：型号：y500- 4- 6；额定频率：50hz；额定功率：1000kw；额定转速：900r/min；额定电压：6000v；额定电流：118.8a。选用的变频器是利德华福公司的hasvert-a06/130高压变频器。为了充分保证系统的可靠性，变频器同时加装工频旁路装置，变频器异常时，变频器停止运行，可以直接手动切换到工频下运行。工频旁路由3个高压隔离开关qs1、qs2和qs3组成，要求qs2不能与qs3同时闭合，在机械上实现互锁。变频运行时，qs1和 qs2闭合，qs3断开；工频运行时，qs3闭合，qs1和 qs2断开。其系统图如图1所示。
图1 高压变频调速系统图
为了实现变频器故障的保护，变频器对6kv开关qf进行联锁，一旦变频器故障，变频器跳开qf开关。工频旁路时，变频器应允许qf开关合闸，撤消对qf开关的跳闸信号，使电机能正常通过qf开关合闸，工频启动。
3 高压变频调速原理3.1 高压变频器的系统结构hasvert-a06/130高压变频器是由移相变压器、功率单元和控制器等组成，如图2所示。6000v系列高压变频器有15个功率单元，每5个功率单元串联构成一相。每个功率单元结构上完全一致，其电路结构图如图3所示，为基本的交-直-交三相输入单相输出逆变电路，可以互换，整流侧为二极管三相电桥，通过对igbt逆变电桥进行正弦pwm控制。
图2 高压变频调速系统结构图
图3 功率单元电路结构
3.2 高压变频器的输入、输出侧结构输入侧由移相变压器给每个单元供电，移相变压器的副边绕组分为三组，对3000v 系列高压变频器，构成24脉冲整流方式，这种多级移相的整流方式可以大大改善网侧的电流波形，使其负载下的网侧功率因数接近于1。输出侧由每个单元的u、v 输出端子相互串接而成星型接法给电机供电，通过对每个单元的pwm波形进行重组，可得到阶梯pwm波形。这种波形正弦度好， dv/dt小，可减少对电缆和电机绝缘的损坏，无须输出滤波器就可以使输出电缆长度很长，电机不需要降额使用，可直接用于旧设备的改造；同时，电机的谐波损耗大大减少，消除了由此引起的机械振动，减少了轴承和叶片的机械应力。当某个单元出现故障时，通过使其接触器触点k闭合，可将此单元旁路出系统，而不影响其他单元的运行，变频器降额运行，这样可减少很多场合下停机造成的损失。3.3 高压变频器的控制高压变频器控制器的核心由高速单片机来实现，精心设计的算法可以保证电机达到最优的运行性能。控制器还包括一台内置的plc，用于柜体内开关信号的逻辑处理，以及与现场各种操作信号和状态的协调，增强了系统的灵活性。控制器结构上采用vme标准箱形结构，各控制单元板采用fpga、cpld等大规模集成电路和表面焊接技术，系统具有极高的可靠性。另外，控制器与功率单元之间采用光纤通讯技术，低压部分和高压部分完全可靠隔离，系统具有极高的安全性，同时具有很好的抗电磁干扰性能。高压变频器的控制信号和输出信号是标准的数字信号(开关量)和模拟信号(直流4~20ma)，可以与dcs系统直接连接，其控制逻辑如图4所示。
图4 dcs系统对变频器的控制逻辑
采用高压变频器的数字量输出信号有待机状态、变频器运行状态、变频器轻故障、变频器重故障、变频器自检正常、远程控制状态；模拟量输出信号有转速控制；对高压变频器控制的信号有启动指令和停止指令，还有模拟量给定输入(直流4~20ma)。根据以上的信号，在dcs系统上对其控制增加了一部分逻辑控制。3.4 送风机调速系统控制原送风机调节风量控制采用风机入口档板调节来实现。由于档板调节风量特性极差,再加上档板控制的执行机构死区大,精度不高,在风量控制调节上有较大困难，更难实现风量调节的自动化调节系统的投入。经过对高压电机实现变频控制后,送风机调速系统的控制原理也做了相应的改变,改变后的送风调速系统的控制原理图如图5所示。采用风机转速调节使进入锅炉的送风量,调节特性大为好转,控制性能明显提高,对实现送风风量的自动调节系统的投入提供了可靠保障,在火电厂自动化控制方面取得较大成功。
图5 送风调速原理图
4 实际应用及效果4.1存在问题与解决方法改造完成后两个月，#1机组停止运行，在机组重新启动时，两侧送风机出现反转，经过检查认为是送风机启动后在低速运行其转动力矩较小，被引风机带动而引起反转，根据实际情况，修改其加速时间，使变频器在启动后3s内转速达到100 r/min,这样就可以增大其转动力矩，防止反转。锅炉风量控制原采用档板调节，精度差。现采用变频调节风机转速后，可控性提高，送风风量自动调节子系统的投入率也大大提高了。4.2改造前后节能效果对比改造前后的数据对比如附表所示。
从附表中可看出，在机组高负荷时可节能大约40%，低负荷时可节能大约58%，在低负荷时节能效果更好。
5 结束语在送风机上采用了高压变频器控制，不但节能效果明显，可控性好，而且实现了电机的软启动，延长了电机的寿命，值得推广应用。
作者简介胡开新(1967－) 火电厂热控工程师，从事发电厂检修管理工作。李龙添(1974－) 火电厂热控助理工程师，从事发电厂热控自动化检修工作。
参考文献（略）
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