1、 工程概況
大唐國際盤山發(fā)電公司現(xiàn)有2臺發(fā)電機組，均為600MW機組。兩臺機組鍋爐分別裝有兩臺一次風機，風量調(diào)節(jié)為入口擋板調(diào)節(jié)方式，由于這樣的調(diào)節(jié)方法僅僅是改變通道的流通阻力，而驅(qū)動源的輸出功率并沒有改變，節(jié)流損失相當大，浪費了大量電能，致使廠用電率高，發(fā)電成本不易降低。同時，電機啟動時會產(chǎn)生5～7倍的沖擊電流，對電機構(gòu)成損害。
變頻調(diào)速系統(tǒng)以其節(jié)能效益顯著，調(diào)速精度高、范圍寬，電力電子保護功能完善，及易于實現(xiàn)自動通信等特點，得到了廣大用戶和市場的認可。在運行的安全可靠性、安裝使用便利性、維修維護簡易性等方面，也給使用者帶來了極大的好處，使之成為企業(yè)電機節(jié)能方式的首選。
為了節(jié)能降耗、提高機組調(diào)節(jié)性能，電廠經(jīng)多方考察認證，決定采用北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的2400KW/6KV變頻調(diào)速系統(tǒng)。該項目主要設(shè)備包括：高壓變頻器4臺、強制式密閉冷卻裝置2套、空水冷卻系統(tǒng)4套。系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)一次風機設(shè)備的變頻調(diào)速運行，維持風壓穩(wěn)定，系統(tǒng)具備完善的閉鎖、聯(lián)鎖和設(shè)備保護等功能。變頻器滿足DCS原有控制邏輯的接口及控制需要，能夠根據(jù)單臺鍋爐運行工況、運行方式等信息自動實現(xiàn)兩變、兩工、單臺變頻或單臺工頻的風壓自動調(diào)節(jié)控制功能。
2、 一次風機變頻系統(tǒng)方案
大唐盤山發(fā)電有限責任公司#3、#4爐一次風機為2400kW電動機。通過對現(xiàn)有一次風機動力系統(tǒng)的研究、分析，綜合其中存在的問題，以“先保證系統(tǒng)安全可靠，結(jié)構(gòu)合理，提供最佳性價比方案”的原則對系統(tǒng)進行改造方案設(shè)計。(以#3爐為例)
系統(tǒng)主要功能：
1) #3爐31一次風機變頻運行、#3爐32一次風機變頻運行;
2) #3爐31一次風機工頻運行、#3爐32一次風機工頻備用;
3)單工頻運行;
4)單變頻運行;
5)變頻運行方式下，風壓自動轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié);
6)工頻運行方式下，風壓自動閥門調(diào)節(jié);
系統(tǒng)采用一拖一手動工/變頻切換方案，它是由3個高壓隔離開關(guān)1G、2G和3G組成(見上圖)。變頻運行時，1G和3G閉合，3G斷開;工頻運行時，2G閉合，1G和3G斷開。
高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，具有下列功能：
1)電機拖動風機可實現(xiàn)軟起動(起動電流從零到額定值平滑過渡、無沖擊)和軟制動。
2)可實現(xiàn)線性調(diào)速，系統(tǒng)調(diào)頻范圍0～50Hz。
3)調(diào)速區(qū)段內(nèi)的設(shè)備調(diào)節(jié)和優(yōu)化控制由機組DCS完成，DCS負責采集模擬量、開關(guān)量等信號，變頻器輸出的模擬量、開關(guān)量信號全部進入DCS系統(tǒng)，形成閉環(huán)控制，同時實現(xiàn)相關(guān)輔機聯(lián)鎖功能等。
4)系統(tǒng)設(shè)有就地和遠方兩種控制途徑，就地控制是在變頻器處通過變頻器觸摸屏進行操作或應(yīng)急處理;遠方控制是在控制室內(nèi)進行，分為兩種工作方式：一種為遠方手動方式，在這種工作方式下，操作員通過DCS系統(tǒng)的CRT手動給定信號，調(diào)節(jié)變頻器，改變電機轉(zhuǎn)速，達到調(diào)節(jié)風量的目的;一種方式為遠方自動方式，在這種工作方式下，轉(zhuǎn)速給定是在DCS系統(tǒng)中根據(jù)工況運用相關(guān)算法進行運算，得出相應(yīng)風壓值，轉(zhuǎn)換成對應(yīng)頻率值，輸出給變頻器，調(diào)節(jié)風機的速度，使系統(tǒng)參數(shù)跟隨給定值變化，從而達到自動調(diào)節(jié)風量的目的。
5)信息傳遞：變頻器可以實現(xiàn)同機組DCS系統(tǒng)的雙向信息傳遞，可完成自診斷、報警和接收指令的功能。變頻器可提供給DCS系統(tǒng)如下參量：輸出轉(zhuǎn)速、輸出電流、變頻器溫度等反饋信息,通過4～20mA電流源模擬量輸出。提供的開關(guān)量有：變頻器報警及故障信息、啟停狀態(tài)信息、高壓開關(guān)控制信號(高壓合閘允許、高壓開關(guān)緊急分斷)等。變頻器接收的DCS的模擬量信號為遠控轉(zhuǎn)速給定，開關(guān)量為遠方啟/停、高壓就緒信號等。
6)完備的保護功能：變頻器內(nèi)保護配置齊全，有運行中開門、冷卻風扇停運、變頻器過熱、輸入電壓過低、負載超速、功率單元異常、接地等各種類型報警檢測功能，并完全具備對自身及電機的保護功能。
7)安全運行保障：
a.機組運行過程中，由于各種原因發(fā)生廠用電切換，會造成控制電源消失，變頻器兩路電源可自動切換。
b.當變頻器出現(xiàn)單元故障，變頻器可將故障單元旁路，并降額運行，避免不必要的停機。
c.當變頻器整體故障或控制電源消失或按下緊急停機按鈕時，高壓變頻器高壓開關(guān)跳閘，切斷電源，同時參與聯(lián)鎖。
8)系統(tǒng)的變頻風機實現(xiàn)變頻供電和電網(wǎng)供電相互切換運行，可手動切換，當變頻器發(fā)生異常后，風機仍需要運行，這時可將電機切換到工頻電網(wǎng)起動。
9)變頻風機具有互鎖功能，確保同一電機不出現(xiàn)變頻、工頻同時驅(qū)動，具有完善的保護、報警功能(包括信號檢測系統(tǒng)在內(nèi))。
3、 變頻冷卻系統(tǒng)方案
高壓變頻器對運行環(huán)境溫度通常要求在0～40℃，環(huán)境粉塵含量低于950ppm。過高的溫度會造成變頻器溫度過熱保護而跳閘，粉塵含量過高導致變頻器通風濾網(wǎng)更換清洗維護量過高，增加維護費用。因此，采用何種冷卻方式和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。
按照高壓變頻器運行效率96%進行計算：變頻器的最大散熱功率為：變頻額定功率×4%。根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，綜合考慮冷卻系統(tǒng)的投資和運營成本、設(shè)備維護量、無故障運行時間等因素，最終決定采用綜合散熱的方案：空水冷+強制密閉冷+室內(nèi)空調(diào)
即：在冬天等環(huán)境溫度較低的情況下，利用電廠內(nèi)自身的冷卻水資源，就可以滿足變頻器的散熱要求;當進入夏季時，由于環(huán)境溫度的升高和電廠負荷的增加，利用空水冷加強制密閉冷的方式可以迅速高效的將變頻器散發(fā)的熱量排出室內(nèi)，以保證設(shè)備的安全運行;為了應(yīng)對極端、特殊情況，在變頻器室內(nèi)另外又布置了兩臺5P空調(diào)，以備不時之需。布置圖如下：
3#機組31一次風機變頻器室改造后布局
4、節(jié)能分析計算
3)節(jié)能計算
通過流體力學的基本定律可知：風機、泵類設(shè)備均屬平方轉(zhuǎn)矩負載，其轉(zhuǎn)速n與流量Q，壓力H以及軸功率P具有如下關(guān)系：Q∝n ，H∝n2，P∝n3;即，流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。即當電機轉(zhuǎn)速降為額定轉(zhuǎn)速的80%時，調(diào)速系統(tǒng)(高壓變頻器+電機)從電網(wǎng)側(cè)吸收功率約降為額定轉(zhuǎn)速時的51%，因此，若工藝要求系統(tǒng)風量下降即一次風機轉(zhuǎn)速下降時，節(jié)能效果十分明顯。
用戶通過近一年的觀察、比較，根據(jù)四季負荷變化平均下來，一年按7000小時計算，一臺引風機的高壓變頻器可以節(jié)能2902200kW，按發(fā)電成本電價0.2553元/kWh計算，一臺一年節(jié)約74.1萬元，4臺一年可節(jié)約電費296.4萬元。
5、 結(jié)論
大唐盤山電廠600MW機組一次風機變頻改造的成功，為今后大型機組上應(yīng)用國產(chǎn)高壓變頻器提供了良好的應(yīng)用經(jīng)驗，同時也證明了北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的高壓變頻器技術(shù)先進、性能穩(wěn)定，能夠完全滿足現(xiàn)場的需求。其中的綜合性散熱方案，大大降低了散熱所需的電能，降低了運行維護費用，值得大力推廣。
（轉(zhuǎn)載）
