席治國

摘要： 隨著中壓變頻器技術(shù)的日趨成熟，大功率變頻器的應(yīng)用也越來越廣泛。變頻器的節(jié)能效果無庸質(zhì)疑。保證大功率變頻器的穩(wěn)定運(yùn)行才是保證機(jī)組可靠運(yùn)行及實現(xiàn)節(jié)能降耗的關(guān)鍵問題，下面結(jié)合陡河發(fā)電廠3、4號機(jī)組吸風(fēng)機(jī)加裝變頻器后的使用情況做一探討。希望通過技術(shù)交流，促進(jìn)保證變頻器穩(wěn)定運(yùn)行工作的進(jìn)一步開展。

關(guān)鍵詞：穩(wěn)定運(yùn)行 節(jié)能 運(yùn)行條件 密閉空水冷

概述：高壓變頻技術(shù)隨著功率元件耐壓等級的提高及計算機(jī)技術(shù)的日趨成熟。大功率的變頻器在電廠中的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)普遍。變頻器的使用對于節(jié)能降耗、降低廠用電率及保護(hù)電機(jī)等方面都能起到非常積極的作用。陡河發(fā)電廠利用機(jī)組大修的機(jī)會對3、4號機(jī)組的甲乙吸風(fēng)機(jī)進(jìn)行了加裝變頻器的改造。吸風(fēng)機(jī)電機(jī)參數(shù)和如下：型號EFLA-KK ；額定功率2050kW；額定轉(zhuǎn)速592rpm；額定電壓6.0kV；額定電流240A。所使用變頻器為利德華福公司生產(chǎn)的產(chǎn)品型號為：HARSVERT-A06/260。其中3號機(jī)組吸風(fēng)機(jī)加裝變頻器改造于2009年3月完工，4號機(jī)組吸風(fēng)機(jī)加裝變頻器改造于2009年10月完工。完工后變頻器即投運(yùn)，投運(yùn)后4臺變頻器運(yùn)行非常穩(wěn)定至今沒有發(fā)生任何故障，節(jié)能效果明顯，目前可以說改造是非常成功的。

經(jīng)濟(jì)綜合測試評價：

我們先簡單了解一下變頻器的工作原理： 我們知道，交流電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速表達(dá)式位： n＝60 f(1－s)/p (1) ；式中n—異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速； f—異步電動機(jī)的頻率； s—電動機(jī)轉(zhuǎn)差率； p—電動機(jī)極對數(shù)。 由式(1)可知，轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率f在0～50Hz的范圍內(nèi)變化時，電動機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機(jī)電源頻率實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。根據(jù)現(xiàn)場吸風(fēng)機(jī)的運(yùn)行要求我們將變頻器設(shè)定在25～50Hz之間運(yùn)行。在此范圍內(nèi)電機(jī)運(yùn)行的電流在30A～100A;對應(yīng)電壓在3KV～6 KV可調(diào)。

但眾所周知變頻器的節(jié)電多少主要視機(jī)組的負(fù)荷大小情況而定。因此每天的節(jié)電量也是有很大的差異，我廠節(jié)能組通過對電度的綜合統(tǒng)計得出平均每臺變頻器每天節(jié)電約1.3萬度。如此每臺變頻器每年按運(yùn)行300天、每度電成本按0.3元計算一年可節(jié)省直接經(jīng)濟(jì)費(fèi)用為： 4×1.3×0.3×300＝468萬元。變頻器總投資費(fèi)用（包括設(shè)備費(fèi)428萬、土建費(fèi)用40萬、空調(diào)費(fèi)用30萬）約為500萬左右。按此計算變頻器運(yùn)用一年即可收回總投資費(fèi)用。經(jīng)濟(jì)效益還是非?？捎^的。

此外加裝變頻器后可實現(xiàn)對電機(jī)的軟啟動，減少了直接啟動對于電機(jī)的沖擊，大大延長電機(jī)的使用壽命。加裝變頻器的積極作用可謂是一舉多得。

如何保證穩(wěn)定運(yùn)行：

變頻器的積極作用已經(jīng)在實際運(yùn)行中得到了充分體現(xiàn)。但是所有的積極作用的前提是變頻器要穩(wěn)定運(yùn)行。如果變頻器不能夠保證穩(wěn)定運(yùn)行經(jīng)常出現(xiàn)故障造成跳閘不僅不會起到積極作用反而會給用戶帶來更大的麻煩。因此在加裝變頻器之前我們主要考慮的是如何保證變頻器的穩(wěn)定運(yùn)行。

在此之前我廠已經(jīng)在凝結(jié)泵，給水泵等設(shè)備上使用了變頻器，但效果不太理想，特別是大功率的變頻器；例如給水泵（電機(jī)容量為1600KW）上使用的4臺AB變頻器，據(jù)統(tǒng)計累計發(fā)生故障達(dá)數(shù)十次。發(fā)生過諸如：電源故障、轉(zhuǎn)換板故障、波吸收電阻壞、保護(hù)故障、干擾故障、脈沖控制板故障、功率元件故障、PCL故障、控制單元冷卻風(fēng)扇故障等二次控制方面的故障。經(jīng)過總結(jié)分析造成變頻器出現(xiàn)問題主要因素為2點(diǎn)：1：運(yùn)行溫度；2：運(yùn)行環(huán)境。

要解決以上兩個問題就要在變頻器房間的環(huán)境及室內(nèi)的冷卻方式上下工夫。通過與廠家技術(shù)人員和其他兄弟單位的溝通并總結(jié)了以往變頻器的冷卻方案的優(yōu)缺點(diǎn)。我們決定在3、4號機(jī)吸風(fēng)機(jī)變頻器室采用密閉空水冷的冷卻方案。

密閉空水冷：

所謂密閉空水冷是指在一個密閉的房間內(nèi)將冷風(fēng)和熱風(fēng)通過風(fēng)道分離開，這樣便于防止冷熱風(fēng)混風(fēng)造成冷卻效果降低。通過風(fēng)道內(nèi)的循環(huán)風(fēng)機(jī)在變頻器間內(nèi)部實現(xiàn)循環(huán)，將變頻器的熱風(fēng)通過風(fēng)道匯集起來通過冷卻器冷卻后再將冷風(fēng)通過風(fēng)道排出來直接對變頻器進(jìn)行冷卻。此方案的優(yōu)點(diǎn)是冷卻效果好，冷卻系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、省電，且室內(nèi)密閉循環(huán)夠充分保證變頻器室內(nèi)的清潔。

此方案雖然優(yōu)點(diǎn)很多但是實現(xiàn)起來有一定的條件限制。首先要有作為主要冷卻介質(zhì)的冷水，其次要合理選擇冷卻器的容量，及風(fēng)道的排風(fēng)量以保證冷卻效果。經(jīng)過討論我們決定用深井水作為冷媒（我廠的深井水溫長期保證在16度左右，且水質(zhì)干凈是優(yōu)良的冷卻水源），水源取自我廠煤場路消防管道，主管道采用DN80鍍鋅直埋保溫鋼管，敷設(shè)方式為地下直埋。入變頻器室的分支管道為DN50，管材同主管道，在2個分支管道安裝閥門以控制流量。處理后的井水用管道輸送至主廠房爐側(cè)一、二期空調(diào)回水水箱回收，以現(xiàn)實循環(huán)利用。

我們將變頻器的發(fā)熱量（每臺變頻器按容量的4％計算）及冷卻水的水溫參數(shù)及冷卻要求（室內(nèi)溫度要求在28度左右）提供給空調(diào)廠家通過招標(biāo)方式購置冷卻設(shè)備。最終我們選用了山東金光公司的冷卻設(shè)備。冷卻設(shè)備安裝的具體實施方案為：在每個變頻器室內(nèi)分別安裝2臺（一用一備）冷卻器型號為ZKD6，在室內(nèi)安裝冷、熱風(fēng)風(fēng)道，風(fēng)道內(nèi)安裝循環(huán)風(fēng)機(jī)排風(fēng)量為6000m3/h。

此套冷卻設(shè)備投運(yùn)后冷卻效果非常理想室內(nèi)溫度長期保持在25度左右，即使在夏天室內(nèi)溫度也不會超過28度。此外冷卻設(shè)備運(yùn)行非常穩(wěn)定且省電，靠變頻器本身頂部的18臺風(fēng)機(jī)就可實現(xiàn)風(fēng)道的循環(huán)。密閉空水冷方案的成功實施即達(dá)到了良好的冷卻效果又保證了室內(nèi)的環(huán)境清潔?？芍^是一舉多得，良好的運(yùn)行溫度和運(yùn)行環(huán)境為變頻器的穩(wěn)定運(yùn)行提供了保證。

輕、重故障設(shè)定：

在保證變頻器運(yùn)行環(huán)境的同時我們對變頻器輕、重故障保護(hù)的設(shè)定也結(jié)合以往變頻器的使用經(jīng)驗做了相應(yīng)的調(diào)整。變頻器本身具備很多保護(hù)條件具體分為輕故障和重故障。其中輕故障條件發(fā)生變頻器只是報警而不跳閘。重故障條件發(fā)生變頻器立即跳閘。在綜合考慮了保證機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行和保證變頻器安全運(yùn)行后我們將某些不必要的重故障條件改為輕故障以免變頻器出現(xiàn)意外跳閘情況影響機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。具體變頻器的輕、重故障條件匯總?cè)缦拢?/p>

輕故障匯總：

（1）單元旁路（以下情況，功率單元可以旁路運(yùn)行：功率單元輸入缺相；功率單元過熱；功率單元直流母線欠壓、單元過壓；功率單元驅(qū)動故障；功率單元電源故障）

（2）控制電源掉電；常用控制電掉電；備用控制電掉電

（3）變壓器輕度過熱130℃；

（4）在高壓就緒的情況下，風(fēng)機(jī)故障；

（5）電機(jī)120％過載；

（6）DCS模擬給定掉線；

（7）柜體超溫（溫度過于40℃，可設(shè)定為重故障）

（8）運(yùn)行中柜門打開（可設(shè)定為重故障）

二、重故障

重故障匯總

（1）電機(jī)電流達(dá)到200%額定值，立即保護(hù)

（2）電機(jī)電流達(dá)到120％額定值超過1分鐘

（3）系統(tǒng)故障

實踐證明我們所做的工作是非常有成效的，我廠目前安裝的這四臺吸風(fēng)機(jī)變頻器運(yùn)行非常穩(wěn)定，沒有發(fā)生過任何故障,節(jié)能效果明顯，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

結(jié)束語

目前全世界都在開展節(jié)能降耗的工作，作為用煤大戶的發(fā)電企業(yè)這是我們義不容辭的責(zé)任，而變頻器的應(yīng)用是一個主要手段，將來大功率變頻器的應(yīng)用也必將越來越廣泛。我相信只要我們肯于做工作大功率變頻器的穩(wěn)定運(yùn)行是完全有保證的，經(jīng)濟(jì)效益與機(jī)組安全運(yùn)行的雙贏也必然能夠?qū)崿F(xiàn)。