高壓變頻調(diào)速在發(fā)電廠送風(fēng)機(jī)控制上的應(yīng)用

分類：技術(shù)教程日期：2012-02-14 00:00:00 來源：西部工控網(wǎng)

1 引言

　　云浮發(fā)電廠#1發(fā)電機(jī)組的容量是125mw，2臺(tái)送風(fēng)機(jī)都采用檔板調(diào)節(jié)，機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，送風(fēng)機(jī)檔板開度為34%，電流為61a；機(jī)組低負(fù)荷時(shí)，送風(fēng)機(jī)檔板開度為30%，電流為48a。能量損失大，風(fēng)機(jī)效率低。對(duì)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)檔板的風(fēng)量控制效果不好，送風(fēng)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)投入率低。

2 變頻改造方案

　　#1爐送風(fēng)機(jī)是2臺(tái)雙側(cè)布置。變頻改造前，送風(fēng)機(jī)的風(fēng)量調(diào)節(jié)由電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)擋板來控制。送風(fēng)機(jī)的電機(jī)型號(hào)及參數(shù)如下所示：

　　型號(hào)：y500- 4- 6；

　　額定頻率：50hz；

　　額定功率：1000kw；

　　額定轉(zhuǎn)速：900r/min；

　　額定電壓：6000v；

　　額定電流：118.8a。

　　選用的變頻器是利德華福公司的hasvert-a06/130高壓變頻器。為了充分保證系統(tǒng)的可靠性，變頻器同時(shí)加裝工頻旁路裝置，變頻器異常時(shí)，變頻器停止運(yùn)行，可以直接手動(dòng)切換到工頻下運(yùn)行。工頻旁路由3個(gè)高壓隔離開關(guān)qs1、qs2和qs3組成，要求qs2不能與qs3同時(shí)閉合，在機(jī)械上實(shí)現(xiàn)互鎖。變頻運(yùn)行時(shí)，qs1和qs2閉合，qs3斷開；工頻運(yùn)行時(shí)，qs3閉合，qs1和 qs2斷開。其系統(tǒng)圖如圖1所示。

　　為了實(shí)現(xiàn)變頻器故障的保護(hù)，變頻器對(duì)6kv開關(guān)qf進(jìn)行聯(lián)鎖，一旦變頻器故障，變頻器跳開qf開關(guān)。工頻旁路時(shí)，變頻器應(yīng)允許qf開關(guān)合閘，撤消對(duì)qf開關(guān)的跳閘信號(hào)，使電機(jī)能正常通過qf開關(guān)合閘，工頻啟動(dòng)。

3 高壓變頻調(diào)速原理

　　3.1 高壓變頻器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　hasvert-a06/130高壓變頻器是由移相變壓器、功率單元和控制器等組成，如圖2所示。6000v系列高壓變頻器有15個(gè)功率單元，每5個(gè)功率單元串聯(lián)構(gòu)成一相。每個(gè)功率單元結(jié)構(gòu)上完全一致，其電路結(jié)構(gòu)圖如圖3所示，為基本的交-直-交三相輸入單相輸出逆變電路，可以互換，整流側(cè)為二極管三相電橋，通過對(duì)igbt逆變電橋進(jìn)行正弦pwm控制。

　　3.2 高壓變頻器的輸入、輸出側(cè)結(jié)構(gòu)

　　輸入側(cè)由移相變壓器給每個(gè)單元供電，移相變壓器的副邊繞組分為三組，對(duì)3000v系列高壓變頻器，構(gòu)成24脈沖整流方式，這種多級(jí)移相的整流方式可以大大改善網(wǎng)側(cè)的電流波形，使其負(fù)載下的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近于1。輸出側(cè)由每個(gè)單元的u、v輸出端子相互串接而成星型接法給電機(jī)供電，通過對(duì)每個(gè)單元的pwm波形進(jìn)行重組，可得到階梯pwm波形。這種波形正弦度好，dv/dt小，可減少對(duì)電纜和電機(jī)絕緣的損壞，無須輸出濾波器就可以使輸出電纜長(zhǎng)度很長(zhǎng)，電機(jī)不需要降額使用，可直接用于舊設(shè)備的改造；同時(shí)，電機(jī)的諧波損耗大大減少，消除了由此引起的機(jī)械振動(dòng)，減少了軸承和葉片的機(jī)械應(yīng)力。

　　當(dāng)某個(gè)單元出現(xiàn)故障時(shí)，通過使其接觸器觸點(diǎn)k閉合，可將此單元旁路出系統(tǒng)，而不影響其他單元的運(yùn)行，變頻器降額運(yùn)行，這樣可減少很多場(chǎng)合下停機(jī)造成的損失。

　　3.3 高壓變頻器的控制

　　高壓變頻器控制器的核心由高速單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)，精心設(shè)計(jì)的算法可以保證電機(jī)達(dá)到最優(yōu)的運(yùn)行性能。控制器還包括一臺(tái)內(nèi)置的plc，用于柜體內(nèi)開關(guān)信號(hào)的邏輯處理，以及與現(xiàn)場(chǎng)各種操作信號(hào)和狀態(tài)的協(xié)調(diào)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性。控制器結(jié)構(gòu)上采用vme標(biāo)準(zhǔn)箱形結(jié)構(gòu)，各控制單元板采用fpga、cpld等大規(guī)模集成電路和表面焊接技術(shù)，系統(tǒng)具有極高的可靠性。另外，控制器與功率單元之間采用光纖通訊技術(shù)，低壓部分和高壓部分完全可靠隔離，系統(tǒng)具有極高的安全性，同時(shí)具有很好的抗電磁干擾性能。

　　高壓變頻器的控制信號(hào)和輸出信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號(hào)（開關(guān)量）和模擬信號(hào)（直流4~20ma），可以與dcs系統(tǒng)直接連接，其控制邏輯如圖4所示。

　　采用高壓變頻器的數(shù)字量輸出信號(hào)有待機(jī)狀態(tài)、變頻器運(yùn)行狀態(tài)、變頻器輕故障、變頻器重故障、變頻器自檢正常、遠(yuǎn)程控制狀態(tài)；模擬量輸出信號(hào)有轉(zhuǎn)速控制；對(duì)高壓變頻器控制的信號(hào)有啟動(dòng)指令和停止指令，還有模擬量給定輸入（直流4~20ma）。根據(jù)以上的信號(hào)，在dcs系統(tǒng)上對(duì)其控制增加了一部分邏輯控制。

　3.4 送風(fēng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)控制

　　原送風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)風(fēng)量控制采用風(fēng)機(jī)入口檔板調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)。由于檔板調(diào)節(jié)風(fēng)量特性極差，再加上檔板控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)死區(qū)大，精度不高，在風(fēng)量控制調(diào)節(jié)上有較大困難，更難實(shí)現(xiàn)風(fēng)量調(diào)節(jié)的自動(dòng)化調(diào)節(jié)系統(tǒng)的投入。

　　經(jīng)過對(duì)高壓電機(jī)實(shí)現(xiàn)變頻控制后，送風(fēng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的控制原理也做了相應(yīng)的改變，改變后的送風(fēng)調(diào)速系統(tǒng)的控制原理圖如圖5所示。采用風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)使進(jìn)入鍋爐的送風(fēng)量，調(diào)節(jié)特性大為好轉(zhuǎn)，控制性能明顯提高，對(duì)實(shí)現(xiàn)送風(fēng)風(fēng)量的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的投入提供了可靠保障，在火電廠自動(dòng)化控制方面取得較大成功。

4 實(shí)際應(yīng)用及效果

　　4.1存在問題與解決方法

　　改造完成后兩個(gè)月，#1機(jī)組停止運(yùn)行，在機(jī)組重新啟動(dòng)時(shí)，兩側(cè)送風(fēng)機(jī)出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，經(jīng)過檢查認(rèn)為是送風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后在低速運(yùn)行其轉(zhuǎn)動(dòng)力矩較小，被引風(fēng)機(jī)帶動(dòng)而引起反轉(zhuǎn)，根據(jù)實(shí)際情況，修改其加速時(shí)間，使變頻器在啟動(dòng)后3s內(nèi)轉(zhuǎn)速達(dá)到100r/min，這樣就可以增大其轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，防止反轉(zhuǎn)。

　　鍋爐風(fēng)量控制原采用檔板調(diào)節(jié)，精度差。現(xiàn)采用變頻調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速后，可控性提高，送風(fēng)風(fēng)量自動(dòng)調(diào)節(jié)子系統(tǒng)的投入率也大大提高了。

　　4.2改造前后節(jié)能效果對(duì)比

　　改造前后的數(shù)據(jù)對(duì)比如附表所示。