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圖1 制排粉系統圖

        在運行過(guò)程中，排粉機擋板開(kāi)度僅在50%左右，節流損失大，浪費嚴重，為了降低廠(chǎng)用電率，減少機組運行成本，公司電廠(chǎng)領(lǐng)導決定在6號機組2臺排粉風(fēng)機上采用山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的2套560kW/6kV高壓變頻器進(jìn)行改造，改造取得了成功。
3.2新風(fēng)光高壓變頻調速系統
        鄒平齊星開(kāi)發(fā)區熱電有限公司6號機（155MW）排粉風(fēng)機改造選用風(fēng)光JD-BP37-560F高壓變頻器2臺、并配置手動(dòng)旁路柜，用于變頻/工頻切換。采用“一拖一”變頻控制。風(fēng)光JD-BP37-560F變頻器參數如表2所示。

具體來(lái)說(shuō)，風(fēng)光高壓變頻器除具有一般普通高壓變頻器的性能外，還具有以下突出特點(diǎn)：
(1)采用高速DSP作為中央處理器，運算速度更快，控制更精準。
(2)飛車(chē)啟動(dòng)功能。能夠識別電機的速度并在電機不停轉的情況下直接起動(dòng)。
(3)完整的工頻/變頻自動(dòng)互切技術(shù)?，F在的高壓變頻調速系統一般設置工頻旁路切換柜，變頻器發(fā)生故障時(shí)能使高壓電機轉至工頻運行，旁路切換有手動(dòng)旁路和自動(dòng)旁路切換兩種型式，手動(dòng)旁路需人工操作，適應于無(wú)備用裝置或不重要的運行工況，自動(dòng)旁路可在變頻器發(fā)生故障后直接自動(dòng)轉換至工頻運行。新風(fēng)光公司提供的自動(dòng)旁路切換柜，不僅可實(shí)現變頻故障情況下自動(dòng)由變頻轉換至工頻運行狀態(tài)，還可實(shí)現在變頻檢修完畢后由工頻瞬間轉換至變頻運行的功能，整個(gè)轉換過(guò)程不會(huì )對用戶(hù)設備的運行造成任何影響。
(4)旋轉中再啟動(dòng)功能。運行過(guò)程中高壓瞬時(shí)掉電3s內恢復，高壓變頻器不停機，高壓恢復后變頻自動(dòng)運行到掉電前的頻率。
(5)線(xiàn)電壓自動(dòng)均衡技術(shù)（星點(diǎn)漂移技術(shù)）。變頻器某相有單元故障后，為了使線(xiàn)電壓平衡，傳統的處理方法是將另外兩相的電壓也降至與故障相相同的電壓，而線(xiàn)電壓自動(dòng)均衡技術(shù)通過(guò)調整相與相之間的夾角，在相電壓輸出最大且不相等的前提下保證最大的線(xiàn)電壓均衡輸出。
(6)單元直流電壓檢測：實(shí)時(shí)顯示檢測系統的直流電壓，從而實(shí)現輸出電壓的優(yōu)化控制，降低諧波含量，保證輸出電壓的精度，提升系統控制性能，并可使保證運行維護人員實(shí)現對功率單元運行狀況的全面把握。
(7)單元內電解電容因采取了公司專(zhuān)利技術(shù)，可以將其使用壽命提高1倍。
(8)具備突發(fā)相間短路保護功能。如果由于設備原因及其他原因造成輸出短路，此時(shí)如果變頻器不具備相間短路保護功能，將會(huì )導致重大事故。變頻器在發(fā)生類(lèi)似問(wèn)題時(shí)能夠立即封鎖變頻器輸出，保護設備不受損害，避免事故的發(fā)生。
(9)限流功能：當變頻器輸出電流超過(guò)設定值，變頻器將自動(dòng)限制電流輸出，避免變頻器在加減速過(guò)程中或因負載突然變化而引起的過(guò)流保護，最大限度減少停機次數。
(10)故障自復位功能：當變頻器由于負載突變造成單元或是整機過(guò)電流保護時(shí)，可自動(dòng)復位，繼續運行。
3.3 排粉機變頻改造控制方案
        山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司的高壓變頻器的控制部分由DSP、人機界面和PLC共同構成。DSP實(shí)現PWM控制和功率單元的保護。人機界面提供友好的全中文監控界面，同時(shí)可以實(shí)現遠程監控和網(wǎng)絡(luò )化控制。內置PLC用于柜體內開(kāi)關(guān)信號的邏輯處理，可以和用戶(hù)現場(chǎng)靈活接口，滿(mǎn)足用戶(hù)的特殊需要。該高壓變頻器使用西門(mén)子S7-200系列PLC，具有較好的與DCS系統接口能力，根據風(fēng)機的特性運行要求以及高壓變頻器控制的具體要求采取了相應控制方案。
       變頻調速系統本體操作方面，采用DCS控制和RS485監控，提高了系統的安全性能。通過(guò)目前電廠(chǎng)已有的DCS對高壓變頻器運行狀態(tài)進(jìn)行控制，通過(guò)RS485通訊對高壓變頻器運行參數進(jìn)行多地監控。
        DCS系統與高壓變頻器之間的信號總共有12個(gè)，其中開(kāi)關(guān)量信號9個(gè)，模擬量信號有3個(gè)。具體信號如下。
       變頻調速系統接入發(fā)電機組現有的DCS系統。變頻器需要提供給DCS的開(kāi)關(guān)量輸出包括故障報警、就緒指示、運行指示、高壓合閘允許、聯(lián)跳高壓信號、排粉機旁路開(kāi)關(guān)合閘信號、變頻KM1合閘信號；DCS需要提供給變頻器的開(kāi)關(guān)量包括：變頻啟動(dòng)（干節點(diǎn)，閉合時(shí)有效）、變頻停止（干節點(diǎn)，閉合時(shí)有效）、變頻急停（干節點(diǎn)，閉合時(shí)有效）；DCS需要提供給變頻器的模擬量有：1路4～20mA的電流源輸出，用于排粉機頻率給定，作為變頻器的轉速給定值；用于變頻器需要提供給DCS的模擬量有：2路4～20mA的電流源輸出，模擬輸出對應的物理量為輸出頻率和輸出電流。
3.4排粉機變頻改造主回路
       為防止變頻器檢修或故障對生產(chǎn)的影響，本次采用的JD-BP37-560F型高壓變頻器采用“一拖一”控制方式，配置手動(dòng)工頻旁路，主回路接線(xiàn)如圖2所示。

 
圖2 手動(dòng)旁路柜主回路

      手動(dòng)旁路中，共有3個(gè)高壓隔離開(kāi)關(guān)K1、K2、K3，當K1、K2閉合，K3斷開(kāi)時(shí)，6kV電源經(jīng)隔離刀閘K1到高壓變頻裝置，變頻裝置輸出經(jīng)K2送至電動(dòng)機，電動(dòng)機變頻運行；一旦變頻裝置出現故障，可斷開(kāi)隔離刀閘K1、K2，合上K3，在工頻電源下啟動(dòng)電機運行，此時(shí)變頻器從高壓中隔離出來(lái)，便于檢修、維護和調試。隔離刀閘K1、K2、K3之間具有閉鎖和防止誤操作功能。
        高壓變頻器和上級進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜設置連鎖，當上級進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜斷路器處于合閘位置時(shí)，絕不允許操作變頻器旁路高壓隔離開(kāi)關(guān)，以防出現拉弧現象，確保操作的安全性，當出現嚴重的故障時(shí)，及時(shí)跳開(kāi)上級開(kāi)關(guān)柜斷路器保護高壓變頻器和電機。
       利用原有DCS控制系統的預留點(diǎn)，將高壓變頻器有關(guān)信號接入原有DCS控制系統，實(shí)現了遠方/就地控制功能。當高壓變頻器出現故障時(shí)，將故障信息發(fā)送給DCS，以便于及時(shí)排除故障。在排粉機高壓變頻器操作程序如下：
（1）正常啟動(dòng)時(shí)，先合閘排粉機高壓開(kāi)關(guān)，然后啟動(dòng)變頻器運行。
（2）正常停止時(shí)，先停止變頻器運行，然后由變頻器發(fā)出排粉機高壓開(kāi)關(guān)跳閘指令。
（3）變頻器故障急停時(shí)，聯(lián)跳排粉機高壓開(kāi)關(guān)。
（4）排粉機高壓開(kāi)關(guān)故障跳閘時(shí)，變頻器自動(dòng)失電跳閘，停止運行。
3.5排粉風(fēng)機變頻改造效果
      本項目排粉風(fēng)機變頻改造項目于2013年8月12日正式投入運行，至今運行正常。利用高壓變頻器對排粉機電機進(jìn)行變頻控制，實(shí)現排粉機的變負荷調節，解決了擋板調節線(xiàn)性差等難以控制的缺點(diǎn)。
電廠(chǎng)節能服務(wù)中心對6號機排粉風(fēng)機正常運行時(shí)參數實(shí)際測量如下：排粉風(fēng)機工頻運行，輸入電壓6.05kV，電機電流52A，功率因數為0.8，電機實(shí)際功率435.9kW；排粉風(fēng)機變頻運行，運行頻率為39.3Hz，輸入電壓6.05kV，輸出電壓4.76kV，輸入電流21.0A，輸出電流37.1A，功率因數為0.97，電機實(shí)際功率213.4kW；電機功率減小222.5kW。按照每臺排粉風(fēng)機年運行小時(shí)數為7200h，年節省電量大約為160.2萬(wàn)kW·h，電價(jià)按照0.50元/kW·h計，則一臺排粉風(fēng)機變頻改造的年收益約為80.1萬(wàn)元。兩臺排粉風(fēng)機變頻改造后年節約電費160萬(wàn)元左右。
4結束語(yǔ)
        在電廠(chǎng)風(fēng)機泵類(lèi)上應用變頻調速技術(shù)，不僅節能效果明顯，而且提高了設備運行可靠性和經(jīng)濟性，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。隨著(zhù)我國“十二五”對節能減排工作的日益重視，變頻器用于電力行業(yè)的風(fēng)機、泵類(lèi)等設備節電效果顯著(zhù)，而且性能穩定、可靠性高，具有重要的推廣意義。