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圖1 制排粉系統(tǒng)圖

        在運行過程中，排粉機擋板開度僅在50%左右，節(jié)流損失大，浪費嚴(yán)重，為了降低廠用電率，減少機組運行成本，公司電廠領(lǐng)導(dǎo)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高壓變頻器進行改造，改造取得了成功。
3.2新風(fēng)光高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)
        鄒平齊星開發(fā)區(qū)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(shù)如表2所示。

具體來說，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：
(1)采用高速DSP作為中央處理器，運算速度更快，控制更精準(zhǔn)。
(2)飛車啟動功能。能夠識別電機的速度并在電機不停轉(zhuǎn)的情況下直接起動。
(3)完整的工頻/變頻自動互切技術(shù)。現(xiàn)在的高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)一般設(shè)置工頻旁路切換柜，變頻器發(fā)生故障時能使高壓電機轉(zhuǎn)至工頻運行，旁路切換有手動旁路和自動旁路切換兩種型式，手動旁路需人工操作，適應(yīng)于無備用裝置或不重要的運行工況，自動旁路可在變頻器發(fā)生故障后直接自動轉(zhuǎn)換至工頻運行。新風(fēng)光公司提供的自動旁路切換柜，不僅可實現(xiàn)變頻故障情況下自動由變頻轉(zhuǎn)換至工頻運行狀態(tài)，還可實現(xiàn)在變頻檢修完畢后由工頻瞬間轉(zhuǎn)換至變頻運行的功能，整個轉(zhuǎn)換過程不會對用戶設(shè)備的運行造成任何影響。
(4)旋轉(zhuǎn)中再啟動功能。運行過程中高壓瞬時掉電3s內(nèi)恢復(fù)，高壓變頻器不停機，高壓恢復(fù)后變頻自動運行到掉電前的頻率。
(5)線電壓自動均衡技術(shù)（星點漂移技術(shù)）。變頻器某相有單元故障后，為了使線電壓平衡，傳統(tǒng)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，而線電壓自動均衡技術(shù)通過調(diào)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電壓均衡輸出。
(6)單元直流電壓檢測：實時顯示檢測系統(tǒng)的直流電壓，從而實現(xiàn)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(tǒng)控制性能，并可使保證運行維護人員實現(xiàn)對功率單元運行狀況的全面把握。
(7)單元內(nèi)電解電容因采取了公司專利技術(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(shè)備原因及其他原因造成輸出短路，此時如果變頻器不具備相間短路保護功能，將會導(dǎo)致重大事故。變頻器在發(fā)生類似問題時能夠立即封鎖變頻器輸出，保護設(shè)備不受損害，避免事故的發(fā)生。
(9)限流功能：當(dāng)變頻器輸出電流超過設(shè)定值，變頻器將自動限制電流輸出，避免變頻器在加減速過程中或因負(fù)載突然變化而引起的過流保護，最大限度減少停機次數(shù)。
(10)故障自復(fù)位功能：當(dāng)變頻器由于負(fù)載突變造成單元或是整機過電流保護時，可自動復(fù)位，繼續(xù)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(gòu)成。DSP實現(xiàn)PWM控制和功率單元的保護。人機界面提供友好的全中文監(jiān)控界面，同時可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)化控制。內(nèi)置PLC用于柜體內(nèi)開關(guān)信號的邏輯處理，可以和用戶現(xiàn)場靈活接口，滿足用戶的特殊需要。該高壓變頻器使用西門子S7-200系列PLC，具有較好的與DCS系統(tǒng)接口能力，根據(jù)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(yīng)控制方案。
       變頻調(diào)速系統(tǒng)本體操作方面，采用DCS控制和RS485監(jiān)控，提高了系統(tǒng)的安全性能。通過目前電廠已有的DCS對高壓變頻器運行狀態(tài)進行控制，通過RS485通訊對高壓變頻器運行參數(shù)進行多地監(jiān)控。
        DCS系統(tǒng)與高壓變頻器之間的信號總共有12個，其中開關(guān)量信號9個，模擬量信號有3個。具體信號如下。
       變頻調(diào)速系統(tǒng)接入發(fā)電機組現(xiàn)有的DCS系統(tǒng)。變頻器需要提供給DCS的開關(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、排粉機旁路開關(guān)合閘信號、變頻KM1合閘信號；DCS需要提供給變頻器的開關(guān)量包括：變頻啟動（干節(jié)點，閉合時有效）、變頻停止（干節(jié)點，閉合時有效）、變頻急停（干節(jié)點，閉合時有效）；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(zhuǎn)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(yīng)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，配置手動工頻旁路，主回路接線如圖2所示。

 
圖2 手動旁路柜主回路

      手動旁路中，共有3個高壓隔離開關(guān)K1、K2、K3，當(dāng)K1、K2閉合，K3斷開時，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送至電動機，電動機變頻運行；一旦變頻裝置出現(xiàn)故障，可斷開隔離刀閘K1、K2，合上K3，在工頻電源下啟動電機運行，此時變頻器從高壓中隔離出來，便于檢修、維護和調(diào)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線開關(guān)柜設(shè)置連鎖，當(dāng)上級進線開關(guān)柜斷路器處于合閘位置時，絕不允許操作變頻器旁路高壓隔離開關(guān)，以防出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象，確保操作的安全性，當(dāng)出現(xiàn)嚴(yán)重的故障時，及時跳開上級開關(guān)柜斷路器保護高壓變頻器和電機。
       利用原有DCS控制系統(tǒng)的預(yù)留點，將高壓變頻器有關(guān)信號接入原有DCS控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了遠(yuǎn)方/就地控制功能。當(dāng)高壓變頻器出現(xiàn)故障時，將故障信息發(fā)送給DCS，以便于及時排除故障。在排粉機高壓變頻器操作程序如下：
（1）正常啟動時，先合閘排粉機高壓開關(guān)，然后啟動變頻器運行。
（2）正常停止時，先停止變頻器運行，然后由變頻器發(fā)出排粉機高壓開關(guān)跳閘指令。
（3）變頻器故障急停時，聯(lián)跳排粉機高壓開關(guān)。
（4）排粉機高壓開關(guān)故障跳閘時，變頻器自動失電跳閘，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行變頻控制，實現(xiàn)排粉機的變負(fù)荷調(diào)節(jié)，解決了擋板調(diào)節(jié)線性差等難以控制的缺點。
電廠節(jié)能服務(wù)中心對6號機排粉風(fēng)機正常運行時參數(shù)實際測量如下：排粉風(fēng)機工頻運行，輸入電壓6.05kV，電機電流52A，功率因數(shù)為0.8，電機實際功率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(shù)為0.97，電機實際功率213.4kW；電機功率減小222.5kW。按照每臺排粉風(fēng)機年運行小時數(shù)為7200h，年節(jié)省電量大約為160.2萬kW·h，電價按照0.50元/kW·h計，則一臺排粉風(fēng)機變頻改造的年收益約為80.1萬元。兩臺排粉風(fēng)機變頻改造后年節(jié)約電費160萬元左右。
4結(jié)束語
        在電廠風(fēng)機泵類上應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，不僅節(jié)能效果明顯，而且提高了設(shè)備運行可靠性和經(jīng)濟性，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。隨著我國“十二五”對節(jié)能減排工作的日益重視，變頻器用于電力行業(yè)的風(fēng)機、泵類等設(shè)備節(jié)電效果顯著，而且性能穩(wěn)定、可靠性高，具有重要的推廣意義。