摘要：本文分析了600MW火力發電機組雙引風機的工藝及可靠性要求，介紹了Zinvert系列高壓變頻調試系統在湖南大唐華銀金竹山火力發電分公司#1爐雙引風機變頻改造的技術方案及節能效果的應用情況，為高壓變頻調速系統在600MW火力發電機組的雙引風機的應用上提供了一定的經驗。
關鍵詞：高壓變頻調速系統 600MW機組雙引風機 節能
1、項目概況
大唐華銀金竹山火力發電分公司位于冷水江市，隸屬于華銀電力股份公司，現有#1機組、#2機組、#3機組投入運行，總裝機容量1800MW，并留有四號機擴建場地。該公司#1、#2爐采用了兩臺東方鍋爐股份公司生產的DG2030/17.6-Ⅱ3型鍋爐，其主要技術特征為亞臨界參數、自然循環、雙拱爐膛、中間一次再熱、尾部雙煙道、平衡通風、露天布置、全鋼結構、全懸吊結構、固態排渣、“W”火焰鍋爐，能燃燒劣質無煙煤。鍋爐分別對稱配置2臺動葉可調送風機、2臺動葉可調一次風機和2臺靜葉可調軸流式引風機。
其發電機組正常運行時，鍋爐的爐膛壓力依靠風煙系統中的引、送風機來調整，工頻情況下的調整方法是：風機正常啟動后，根據鍋爐的負荷情況，調節引風機的前導靜葉開度以達到爐膛基本保持負壓，當機組負荷達到400MW以上時，調節好引A、B引風機的的電流，使其偏差在10A以內，然后就把引風機的前導靜葉設為自動，根據爐膛設定的目標壓力，經過PID計算后DCS自動給定調節引風機的前導靜葉開度。
2、600MW機組引風機的變頻改造情況
目前大唐華銀金竹山火力發電分公司的3臺600MW爐的引風機都采用直接串工頻啟動，沒有任何的軟啟裝置。由于國家節能降耗和引風機實際調節要求，經過大唐華銀電力股份有限公司的領導專家對國內高壓變頻調速系統的技術考察，最終采用了廣州智光電氣股份有限公司的Zinvert-A8H4150/06Y高壓變頻調速裝置，對其#1爐的兩臺引風機進行改造。
2.1 #1爐引風機電機和風機參數
表1 電機和風機參數配置表
2.2 高壓變頻調速系統的參數配置
表2 高壓變頻調速系統參數配置表
2.3 高壓變頻調速系統改造方案
#1爐的兩臺引風機配置兩臺一拖一的高壓變頻調速系統，分別控制控制A、B引風機。通過高壓變頻調節引風機的風量，使其滿足生產需要。高壓變頻調速系統改造后一次圖如下：
圖1 高壓變頻調速系統一次主接線圖
變頻狀態，刀閘K1閉合，刀閘K2打到變頻位置，工頻狀態，刀閘K1分開，刀閘K2打到工頻位置。其中刀閘K1、刀閘K2是變頻器內部手動隔離刀閘， J是變頻器內部的真空接觸器。刀閘K1、K2只有在無高壓、變頻器停止狀態和接觸器J斷開情況下才能手動操作。真空接觸器J在變頻器送高壓后1秒，自動閉合，在變頻器停止，并且分斷高壓后的5秒，接觸器J自動分開。
圖2 高壓變頻調速系統現場運行圖 圖3 高壓變頻調速系統控制的風機圖
2.4 高壓變頻調速系統DCS邏輯和控制方式
2.4.1 高壓變頻調速系統DCS邏輯
1) 引風機的運行狀態信號：變頻狀態，采用高壓變頻的運行狀態信號、刀閘K1、刀閘K2的變頻狀態節點信號相與后的信號作為引風機的運行信號；工頻狀態，采用6KV高壓開關柜的合閘輔助接點和高壓變頻刀閘K2的工頻狀態節點信號相與后的信號作為引風機的運行信號。在變頻狀態，同時如果高壓變頻的運行狀態信號丟失，延時4S后沒有恢復，則引風機運行信號丟失。引風機運行信號丟失后，系統則RB保護。
2) 引風機的跳閘狀態信號：高壓變頻的跳閘信號是由一個繼電器動作，控制兩個相同節點發出跳閘信號，其中一個跳閘信號直接接到6KV高壓開關柜的跳閘回路中起保護跳閘作用。另一個跳閘信號則接到后臺DCS做邏輯和狀態顯示。
高壓變頻發給DCS的跳閘脈沖信號、刀閘K2變頻狀態節點信號相與后的信號去觸發邏輯觸發器發出高電平信號，作為備用的6KV高壓開關跳閘信號。當高壓變頻重新啟動后，采用高壓變頻運行狀態信號、6KV高壓開關柜的合閘輔助接點信號、刀閘K2的變頻狀態節點信號相與后，去復位觸發器的電平信號。
2.4.2 高壓變頻調速系統的DCS端控制方式
高壓變頻的遠程啟動、停止、緊急停、復位操作，各狀態量和頻率的給定、反饋等都送到了DCS端并做到了操作畫面上，可以在DCS畫面上通過手動操作啟停高壓變頻，頻率可以手動輸入或者自動PID調節兩種方式給定。自動PID給定頻率的方式為：首先啟動高壓變頻，引風機的靜葉手動調節到30%左右，兩臺變頻同時手動給定頻率是高壓變頻運行到30HZ，然后微調頻率，使A、B引風機的電流平衡（電流相差在10A以內，如果電流偏差太大，會造成引風機搶風，失速）后，兩臺高壓變頻投自動（系統PID調節），隨著鍋爐負荷的增加，開始調節A、B引風機前導靜葉開度，直到靜葉開度調節到90%以上。投入自動后，可以設置高壓變頻的目標壓力和頻率偏差以達到PID的準確控制。
3、改造效果分析
由于#1爐在設計時，其引風機電機和風機的選型偏大，所以在選配高壓變頻調速系統時，是按照#1爐引風機的長期運行工況電流選配。同時由于鍋爐對煤質要求不高，只要煤的標準熱量達到3000～5500大卡都可以燃燒，就造成了不同的煤質對引風機的風量要求不一樣，在低煤質燃燒時，引風機的電流比較大，高煤質燃燒時，引風機的電流較小，所以#1爐的引風機對高壓變頻調速系統的電流變化情況和運行的穩定性提出了很高的要求。廣州智光電氣股份有限公司的Zinvert系列高壓變頻調速系統的自有專利技術SCP抗短路技術和核心STT技術，使得設備抗干擾力和電壓、電流擾動適應力很強，同時還有完善的輸入側電壓、電流和輸出側的電機馬達綜合保護對引風機的穩定運行提供了有力保障。
根據電廠內部調度，#1爐的運行負荷是一直在波動的，一般在白天的時候負荷在450MW到500MW之間，在晚上，負荷在500MW到550MW之間，運行在滿負荷的時間較少。在2009年11月11～11月20日運行期間，高壓變頻調速系統的運行頻率和節能測試數據記錄， 在不同負荷下的數據如下表：
表3 高壓變頻調速系統參數配置表
表4 高壓變頻調速系統參數配置表
根據大唐華銀金竹山電廠內部采用的數據：電壓為6.3KV，工頻的功率因素為0.85，所以可以計算以上兩個負荷的改造前后的節能情況：
在508.5MW負荷時，工頻運行狀態下引風機的功耗為：
A：6.3×209.766×0.85×1.732＝1945.55KW；
B：6.3×205.664×0.85×1.732＝1907.5KW；
高壓變頻調試系統改造后運行狀態下引風機的功耗為：
A：6.3×111.3×0.982×1.732＝1192.6；
B：6.3×109.6×0.982×1.732＝1174.38KW；
根據電廠的實際情況，#1爐引風機按照年運行4000小時計算，按照電廠的上網電價0.4212元/度，其年節約電費為：
A:（1945.55-1192.6）×0.4212×4000＝126.8570萬元；
B：（1907.5-1174.38）×0.4212×4000＝123.5160萬元；
在508.5MW負荷時，工頻運行狀態下引風機的功耗為：
A：6.3×248.438×0.85×1.732＝2304.23KW；
B：6.3×245.133×0.85×1.732＝2273.57KW；
高壓變頻調試系統改造后運行狀態下引風機的功耗為：
A：6.3×155.9×0.982×1.732＝1670.5KW；
B：6.3×157.6×0.982×1.732＝1688.71KW；
根據電廠的實際情況，#1爐引風機按照年運行4000小時計算，按照電廠的上網電價0.4元/度，其年節約電費為：
A:（2304.23-1670.5）×0.4212×4000＝106.7708萬元；
B：（2273.57-1688.71）×0.4212×4000＝98.5372萬元；
根據以上的數據可以看出，#1爐在一年中只允許167天左右的變頻改造節能效果就非常的明顯，如果年發電時間增加到200天，其單臺變頻的節約電費將增加20萬元左右。同時，#1爐運行的負荷越低，其高壓變頻的節能效果也就越好。采用高壓變頻調速系統改造除了非常好的節電效果外，同時還帶了以下的效益：
1) 緩解了由于燃燒煤質的差別造成的引風機電流波動大的情況，使得引風機的輸入電流平穩的增加減少，不會大范圍的突變；
2) 提高了在網側的功率因素，功率因素由工頻的0.85提高到了0.982，同時也提高了功率因素的穩定性；
3) 采用高壓變頻調速系統后，實現了電機的軟啟，啟動電流在450A以下，避免了電機工頻啟動時1000多安培電流對電機的沖擊，也避免了對電網的沖擊，電機的使用壽命也得到增加；
4、總結
通過對大唐華銀金竹山發電分公司#1爐的A、B引風機改造后，高壓變頻的運行狀態很好，控制調節方便，并且不同負荷的生產需要，另外其顯著的節能效果，降低了廠用電率，節約成本，提高了市場競爭力。
參考文獻：
[1] 金竹山電廠內部網#1爐數據統計，湖南，大唐華銀金竹山火力發電分公司；
[2] ZINVERT系列高壓變頻調速系統培訓教材，廣州，廣州智光電機有限公司。