摘要：本文分析了600MW火力发电机组双引风机的工艺及可靠性要求，介绍了Zinvert系列高压变频调试系统在湖南大唐华银金竹山火力发电分公司#1炉双引风机变频改造的技术方案及节能效果的应用情况，为高压变频调速系统在600MW火力发电机组的双引风机的应用上提供了一定的经验。
关键词：高压变频调速系统 600MW机组双引风机 节能
1、项目概况
大唐华银金竹山火力发电分公司位于冷水江市，隶属于华银电力股份公司，现有#1机组、#2机组、#3机组投入运行，总装机容量1800MW，并留有四号机扩建场地。该公司#1、#2炉采用了两台东方锅炉股份公司生产的DG2030/17.6-Ⅱ3型锅炉，其主要技术特征为亚临界参数、自然循环、双拱炉膛、中间一次再热、尾部双烟道、平衡通风、露天布置、全钢结构、全悬吊结构、固态排渣、“W”火焰锅炉，能燃烧劣质无烟煤。锅炉分别对称配置2台动叶可调送风机、2台动叶可调一次风机和2台静叶可调轴流式引风机。
其发电机组正常运行时，锅炉的炉膛压力依靠风烟系统中的引、送风机来调整，工频情况下的调整方法是：风机正常启动后，根据锅炉的负荷情况，调节引风机的前导静叶开度以达到炉膛基本保持负压，当机组负荷达到400MW以上时，调节好引A、B引风机的的电流，使其偏差在10A以内，然后就把引风机的前导静叶设为自动，根据炉膛设定的目标压力，经过PID计算后DCS自动给定调节引风机的前导静叶开度。
2、600MW机组引风机的变频改造情况
目前大唐华银金竹山火力发电分公司的3台600MW炉的引风机都采用直接串工频启动，没有任何的软启装置。由于国家节能降耗和引风机实际调节要求，经过大唐华银电力股份有限公司的领导专家对国内高压变频调速系统的技术考察，最终采用了广州智光电气股份有限公司的Zinvert-A8H4150/06Y高压变频调速装置，对其#1炉的两台引风机进行改造。
2.1 #1炉引风机电机和风机参数
表1 电机和风机参数配置表
2.2 高压变频调速系统的参数配置
表2 高压变频调速系统参数配置表
2.3 高压变频调速系统改造方案
#1炉的两台引风机配置两台一拖一的高压变频调速系统，分别控制控制A、B引风机。通过高压变频调节引风机的风量，使其满足生产需要。高压变频调速系统改造后一次图如下：
图1 高压变频调速系统一次主接线图
变频状态，刀闸K1闭合，刀闸K2打到变频位置，工频状态，刀闸K1分开，刀闸K2打到工频位置。其中刀闸K1、刀闸K2是变频器内部手动隔离刀闸， J是变频器内部的真空接触器。刀闸K1、K2只有在无高压、变频器停止状态和接触器J断开情况下才能手动操作。真空接触器J在变频器送高压后1秒，自动闭合，在变频器停止，并且分断高压后的5秒，接触器J自动分开。
图2 高压变频调速系统现场运行图 图3 高压变频调速系统控制的风机图
2.4 高压变频调速系统DCS逻辑和控制方式
2.4.1 高压变频调速系统DCS逻辑
1) 引风机的运行状态信号：变频状态，采用高压变频的运行状态信号、刀闸K1、刀闸K2的变频状态节点信号相与后的信号作为引风机的运行信号；工频状态，采用6KV高压开关柜的合闸辅助接点和高压变频刀闸K2的工频状态节点信号相与后的信号作为引风机的运行信号。在变频状态，同时如果高压变频的运行状态信号丢失，延时4S后没有恢复，则引风机运行信号丢失。引风机运行信号丢失后，系统则RB保护。
2) 引风机的跳闸状态信号：高压变频的跳闸信号是由一个继电器动作，控制两个相同节点发出跳闸信号，其中一个跳闸信号直接接到6KV高压开关柜的跳闸回路中起保护跳闸作用。另一个跳闸信号则接到后台DCS做逻辑和状态显示。
高压变频发给DCS的跳闸脉冲信号、刀闸K2变频状态节点信号相与后的信号去触发逻辑触发器发出高电平信号，作为备用的6KV高压开关跳闸信号。当高压变频重新启动后，采用高压变频运行状态信号、6KV高压开关柜的合闸辅助接点信号、刀闸K2的变频状态节点信号相与后，去复位触发器的电平信号。
2.4.2 高压变频调速系统的DCS端控制方式
高压变频的远程启动、停止、紧急停、复位操作，各状态量和频率的给定、反馈等都送到了DCS端并做到了操作画面上，可以在DCS画面上通过手动操作启停高压变频，频率可以手动输入或者自动PID调节两种方式给定。自动PID给定频率的方式为：首先启动高压变频，引风机的静叶手动调节到30%左右，两台变频同时手动给定频率是高压变频运行到30HZ，然后微调频率，使A、B引风机的电流平衡（电流相差在10A以内，如果电流偏差太大，会造成引风机抢风，失速）后，两台高压变频投自动（系统PID调节），随着锅炉负荷的增加，开始调节A、B引风机前导静叶开度，直到静叶开度调节到90%以上。投入自动后，可以设置高压变频的目标压力和频率偏差以达到PID的准确控制。
3、改造效果分析
由于#1炉在设计时，其引风机电机和风机的选型偏大，所以在选配高压变频调速系统时，是按照#1炉引风机的长期运行工况电流选配。同时由于锅炉对煤质要求不高，只要煤的标准热量达到3000～5500大卡都可以燃烧，就造成了不同的煤质对引风机的风量要求不一样，在低煤质燃烧时，引风机的电流比较大，高煤质燃烧时，引风机的电流较小，所以#1炉的引风机对高压变频调速系统的电流变化情况和运行的稳定性提出了很高的要求。广州智光电气股份有限公司的Zinvert系列高压变频调速系统的自有专利技术SCP抗短路技术和核心STT技术，使得设备抗干扰力和电压、电流扰动适应力很强，同时还有完善的输入侧电压、电流和输出侧的电机马达综合保护对引风机的稳定运行提供了有力保障。
根据电厂内部调度，#1炉的运行负荷是一直在波动的，一般在白天的时候负荷在450MW到500MW之间，在晚上，负荷在500MW到550MW之间，运行在满负荷的时间较少。在2009年11月11～11月20日运行期间，高压变频调速系统的运行频率和节能测试数据记录， 在不同负荷下的数据如下表：
表3 高压变频调速系统参数配置表
表4 高压变频调速系统参数配置表
根据大唐华银金竹山电厂内部采用的数据：电压为6.3KV，工频的功率因素为0.85，所以可以计算以上两个负荷的改造前后的节能情况：
在508.5MW负荷时，工频运行状态下引风机的功耗为：
A：6.3×209.766×0.85×1.732＝1945.55KW；
B：6.3×205.664×0.85×1.732＝1907.5KW；
高压变频调试系统改造后运行状态下引风机的功耗为：
A：6.3×111.3×0.982×1.732＝1192.6；
B：6.3×109.6×0.982×1.732＝1174.38KW；
根据电厂的实际情况，#1炉引风机按照年运行4000小时计算，按照电厂的上网电价0.4212元/度，其年节约电费为：
A:（1945.55-1192.6）×0.4212×4000＝126.8570万元；
B：（1907.5-1174.38）×0.4212×4000＝123.5160万元；
在508.5MW负荷时，工频运行状态下引风机的功耗为：
A：6.3×248.438×0.85×1.732＝2304.23KW；
B：6.3×245.133×0.85×1.732＝2273.57KW；
高压变频调试系统改造后运行状态下引风机的功耗为：
A：6.3×155.9×0.982×1.732＝1670.5KW；
B：6.3×157.6×0.982×1.732＝1688.71KW；
根据电厂的实际情况，#1炉引风机按照年运行4000小时计算，按照电厂的上网电价0.4元/度，其年节约电费为：
A:（2304.23-1670.5）×0.4212×4000＝106.7708万元；
B：（2273.57-1688.71）×0.4212×4000＝98.5372万元；
根据以上的数据可以看出，#1炉在一年中只允许167天左右的变频改造节能效果就非常的明显，如果年发电时间增加到200天，其单台变频的节约电费将增加20万元左右。同时，#1炉运行的负荷越低，其高压变频的节能效果也就越好。采用高压变频调速系统改造除了非常好的节电效果外，同时还带了以下的效益：
1) 缓解了由于燃烧煤质的差别造成的引风机电流波动大的情况，使得引风机的输入电流平稳的增加减少，不会大范围的突变；
2) 提高了在网侧的功率因素，功率因素由工频的0.85提高到了0.982，同时也提高了功率因素的稳定性；
3) 采用高压变频调速系统后，实现了电机的软启，启动电流在450A以下，避免了电机工频启动时1000多安培电流对电机的冲击，也避免了对电网的冲击，电机的使用寿命也得到增加；
4、总结
通过对大唐华银金竹山发电分公司#1炉的A、B引风机改造后，高压变频的运行状态很好，控制调节方便，并且不同负荷的生产需要，另外其显著的节能效果，降低了厂用电率，节约成本，提高了市场竞争力。
参考文献：
[1] 金竹山电厂内部网#1炉数据统计，湖南，大唐华银金竹山火力发电分公司；
[2] ZINVERT系列高压变频调速系统培训教材，广州，广州智光电机有限公司。