1 引風機變頻擴容改造背景

600MW及以下等級火力發(fā)電機組引風機在多年前已經采用變頻調速調節(jié)方式。多年的運行經驗表明，采用變頻調速調節(jié)方式不僅較其他調節(jié)方式具有更優(yōu)良的節(jié)能效果，更加優(yōu)異的調節(jié)性能，而且其運行可靠性完全可以滿足火電廠生產的要求。

伴隨著經濟高速發(fā)展，環(huán)境污染問題愈發(fā)引起政府和社會的高度關注，2011年7月環(huán)境保護部和國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局聯(lián)合發(fā)布了《火電廠大氣污染物排放標準（GB 13223－2011）》，對火電生產的排放指標的要求大幅提高。火電廠原來配置的除塵和脫硫系統(tǒng)已經達不到電力行業(yè)最新的排放指標要求，對原有機組環(huán)保和風煙系統(tǒng)進行擴容改造迫在眉睫。過去幾年中電廠積累的高壓變頻器成功運行和維護經驗，堅定了電廠應用高壓變頻器的信心。大量電廠在環(huán)保系統(tǒng)和引風機擴容改造過程中，選擇了引風機變頻調節(jié)方式。相對與小容量的引風機變頻改造而言，采用具有成熟現場改造運行經驗的引風機變頻調速成套解決方案將更有利于大容量引風機在擴容后穩(wěn)定運行。

淮北國安電力有限公司分別于2008年5月和2009年8月對兩臺320MW國產火力發(fā)電機組一次風機和引風機進行了變頻調速改造。改造完成后，引風機綜合節(jié)電率超過30%。在以后幾年的運行中，變頻器運行穩(wěn)定，達到了預期的經濟運行指標。2013年11月該公司新增脫銷系統(tǒng)，并采用廣州智光電氣股份有限公司的火電廠引風機變頻調速成套解決方案將#1機組原2×1800kW引風機及其配套變頻器擴容至2×2300kW。系統(tǒng)投運以來，取得了良好的環(huán)保和經濟運行效果。

淮北國安電廠新引風機變頻器

大唐華銀金竹山電廠分別與2009年11月和2010年6月對三臺600MW火力發(fā)電機組引風機進行了變頻調速改造，引風機綜合節(jié)電率近30%。2012年12月金竹山電廠采用廣州智光電氣股份有限公司的火電廠引風機變頻調速成套解決方案完成了#1機組引風機及變頻器擴容改造工作；2013年7月金竹山電廠采用相同的技術方案完成了#2機組引風機及變頻器擴容改造工作。兩臺機組引風機擴容改造工作完成以來，設備運行穩(wěn)定，排放及節(jié)能指標均達到了預期效果。

金竹山電廠新引風機變頻改造現場

2 引風機變頻擴容改造成套技術方案

2.1 新引風機主回路

如上圖所示，6kV電源由進線開關QF1提供，經過進線刀閘QS1到高壓變頻裝置，變頻經過QS2輸出至電動機，當QS1閉合，QS2、QS3斷開時，高壓變頻可進行空載試運行；同時6kV電源還可以直接經過旁路刀閘QS3啟動電機，在變頻退出工作時，引風機系統(tǒng)仍可以運行，操作順序為：變頻一旦出現故障，將發(fā)信號發(fā)送給進線斷路器QF1，QF1斷開，手動斷開QS1、QS2,同時閉合QS2，再閉合進線斷路器QF1，通過旁路啟動電機；其中QS1、QS2與QS3之間有機械和電氣閉鎖，防止出現誤操作；所有刀閘均配有電磁鎖，并配有強解鎖鑰匙，以備緊急之需；所有刀閘的合閘位置、分閘位置接點信號都遠傳至DCS，每個刀閘配有4常開4常閉輔助接點；旁路柜安裝有帶電顯示器及工頻、變頻運行狀態(tài)指示燈。

2.2 變頻器室建筑方案

在#1爐A、B引風機之間空地上修建一間單層磚混結構的變頻器小室，將A、B引風機變頻器均安裝在同一間13×10m（長×寬）變頻器小室。兩臺高壓變頻裝置布置在一個房間內，變頻裝置為面對面布置，中間預留2000mm的距離便于進行變頻裝置的操作；變頻裝置后面留有1500mm的檢修通道，左右各留有1500mm的空間，所需冷卻設備分散布置于小室周邊。

金竹山#1機組新變頻器室

2.3 變頻器室冷卻方案

采用電力空調運行存在以下弊端：

1、電力空調維護量較大。變頻器室建于引風機旁，緊挨除塵器，灰塵較大，空調室外機需要經常清灰，以保證制冷效果良好。

2、電力空調存在制冷劑泄漏問題，不僅污染環(huán)境，而且泄漏不易被發(fā)現，需要經常檢查空調實際制冷效果，添加制冷劑。

3、空調電源穩(wěn)定性，對變頻器運行穩(wěn)定性影響較大。變頻器運行過程中，空調電源故障易造成變頻器過溫，甚至超溫跳閘危及機組運行安全。

4、空調啟停與變頻器啟停難以實現自動同步，運行維護較繁瑣。變頻器停止運行后，如空調繼續(xù)運行可能造成變頻器凝露（夏天此現象尤易發(fā)生），危及變頻器再次安全投運，因此變頻器停止運行后10分鐘內，應停止空調運行。

新變頻器室仍位于引風機旁，為避免電力空調散熱方式存在的弊端，建議新引風機變頻室采用2×110kW，2×130kW(可補償式)空氣水冷換熱器,對變頻器小室進行分散式冷卻。采用此散熱方式的主要優(yōu)點如下。

1、考慮夏季冷卻水溫度高達35℃，開啟補償工作模式滿足系統(tǒng)冷卻工作要求，冬季所有換熱器均工作在普通模式下降低冷卻能耗。冷卻水管道采用無縫鋼管連接，外部防腐處理，室外連接管道做保溫處理。

2、空水冷卻系統(tǒng)帶有獨立的檢測和控制系統(tǒng)，能夠提供完善的控制與保護。整個變頻室內設有多個溫度探測裝置，實時監(jiān)控室內溫度，信號可遠傳至DCS，變頻器室溫度控制較電力空調散熱方式精準。

3、空水冷卻裝置與變頻器處于密封狀態(tài)，其工作不受外界灰塵影響，水冷換熱器無需經常清灰等維護工作即可達到良好的散熱效果。

4、空水冷換熱器內壓較空調低，易密封，不易發(fā)生滲漏，即使漏水也不會造成環(huán)境污染。空水冷冷卻裝置不僅設計有淋水板，能夠完成自動排水，而且還安裝了漏水檢測系統(tǒng)，在空水冷系統(tǒng)漏水時及時向DCS系統(tǒng)報警告知，滲漏易及早發(fā)現。

5、空水冷卻裝置設計有緊急排風口，可在冷卻水系統(tǒng)故障（包括空水冷系統(tǒng)電源故障）時打開，確保變頻能夠在一定時間內正常運行，為檢修贏得寶貴時間，又不影響機組運行。

6、空水冷系統(tǒng)啟停與變頻器啟停準同步。即變頻器啟動時，空水冷系統(tǒng)自動啟動，變頻器停止運行時，空水冷系統(tǒng)延時5分鐘停止運行，有效控制變頻器溫度，延長器件使用壽命。

金竹山#1機組新變頻器水冷系統(tǒng)

3 實施效果

智光電氣引風機變頻調速成套解決方案在多個現場成功實施，變頻器及配套系統(tǒng)經歷了酷暑和嚴寒的考驗，設備穩(wěn)定運行不僅為在其他現場推廣積累了寶貴的經驗，而且驗證了技術方案的可行性和合理性。

4 總結

智光電氣的引風機變頻調速成套解決方案在多臺600MW和300MW機組成功應用，不僅為此方案在其他現場推廣積累了寶貴的經驗，而且驗證了技術方案的可行性和合理性，必將在未來的300MW以上火力發(fā)電機組引風機擴容改造中做出突出貢獻。