内蒙乌达电厂高压变频在锅炉风机上的应用

一、 用户概述
　　乌达电厂隶属于中国华电集团公司，现有2×150MW火力发电机组，属于热电联产机组，于2005年3月、6月正式发电投产，未来还将新建2×600MW热电联产机组。乌达地区盛产煤矿，该区域电厂发电成本较低，效益显著。乌达热电厂目前锅炉的引风机采用液粘调速器、一次风机均采用风门挡板调节方式。由于液粘调速器效率低下，故障率高，维护复杂;风门挡板调节方式节流损失较大，现以锅炉的这两种风机为改造对象对其变频调速节能改造节电分析。
　　二、锅炉风机工艺
　　乌达热电厂锅炉分别配置引风机功率为1400kW两台，一次风机功率为1800kW两台。由于机组较小又属于热电联产，所以正常生产时，基本全天满负荷稳定生产运行无变化，只是在大小修时，会因为停炉而减负荷运行。电厂实行分时上网电价，峰价0.24元/kWh，谷价0.20元/kWh，均价0.22元/kWh。
　　锅炉（ 145 MW负荷）风机运行数据
　　从上述表中可看出，由于上述风机电动机设计有一定裕度，风机风门开度较小有较大裕量，正常生产过程中，风门档板两侧必定形成较大的风压差，造成较大的节流损失。
　　2、变频改造系统描述
　　本次改造对上述风机进行变频改造，对一台风机新增一台高压变频器，即总共配置2台变频器，将变频器接入到原有的风机电机与高压开关柜中。正常情况下，每台变频器拖动单台风机电机运行，其接线图下图所示（图中QF为原高压开关）。
　　6kV电源经变频装置输入刀闸QS1到高压变频装置，变频装置输出经出线刀闸QS2送至电动机;6kV电源还可经旁路刀闸QS3直接起动电动机。进出线刀闸和旁路刀闸的作用是：一旦变频装置出现故障，即可马上断开进出线刀闸QS2，将变频装置隔离，手动合旁路刀闸QS3，在工频电源下起动电机运行。以上进线柜刀闸与变频装置配套供货。
　　注：QF保留用户原高压进线开关柜，QS1、QS2、QS3与变频器配套供货。进线柜的QS1、QS2机械互锁、防止误操作。
　　3、变频器的可靠性设计
　　火力发电厂的风机的运行可靠性对锅炉运行的影响至关重要，为此，变频器本体在设计上从以下几方面保障变频器的可靠运行。
　　（1） 变压器采用干式变压器并配置自控风冷
　　（2） 采用功率单元串联技术，用成熟的低压变频技术实现高压变频输出
　　（3） 采用特制的绝缘型材及板材，充分保证绝缘要求
　　（4） 脉宽调制波形发生器采用FPGA硬件生成，避免了软件死机的缺陷
　　（5） 功率单元采用单元故障旁路措施，大大提高变频器的整体可靠性
　　（6） 控制与功率单元间采用光纤通讯，可靠性及抗干扰性大大提高
　　（7） 逻辑控制采用西门子PLC及触摸屏，极大提高了工作可靠性
　　（8） 功率单元电力电子器件采用进口品牌器件，并大裕量选型
　　（9） 单元柜采用独特的并联风道，配以德国原装进口风机
　　（10） 控制回路电源采用双电源，其中一路取自变频器主回路，可自动切换
　　（11） 控制回路及旁路回路均配置高性能UPS，保证掉电15分钟不影响正常工作
　　4、变频改造后生产工艺控制
　　正常时，在控制室通过调节高压变频器的目标给定频率（通过4～20mA信号输出到高压变频器）来调节风量。
　　异常时，即变频器出现故障而又无法自动排除时，变频器自动跳机，如为自动工频切换，则变频器内的操作为：QS2分真空接触器，QS3自动合真空接触器，变频器转为工频运行;如为手动工频切换，则QS2分闸后，送一跳闸信号至开关柜断路器DL，使DL联锁跳闸，同时输出一故障信号至中控室。
　　三、设备参数
　　1、电机铭牌数据
　　（1）锅炉引风机
　　电机型号：YKK630-2-6
　　电机功率：1400kW 额定电压：6kV
　　额定电流：164.2A 功率因数：0.86
　　额定转速：990r/min 调节方式：液粘调速器（转速比为90%）
　　输入转速990 r/min，输出转速要求900 r/min左右
　　液粘调速器
　　型号：NT-14C 额定扭矩：14000NM
　　输入转速：1000 r/min 调速范围：30～100%
　　（2）锅炉一次风机
　　电机型号：YKK630-4
　　电机功率：1800kW 额定电压：6KV
　　额定电流：206A 功率因数：0.86
　　额定转速：1495r/min 调节方式：风门（百叶窗式阀门，显示开度为45%，但有两片叶片已固定死全开）简单换算后开度为60%
　　出口流量：10万m3/h 额定出口流量：195751m3/h
　　入口流量：13万m3/h 出口风压：24153Pa