史新龍 馮景來

【摘 ?要】高壓變頻器作為火電廠電氣系統(tǒng)主要的節(jié)能設(shè)備，其運(yùn)行的可靠性關(guān)系到電廠的廠用電率。但因變頻器所處環(huán)境的差異和負(fù)荷類型的差異，各類缺陷的發(fā)生存在不規(guī)律、不確定的現(xiàn)象，給變頻器運(yùn)維帶來很大困難。考慮經(jīng)營成本，變頻器也不可能逢停即修，采購整套備用更不現(xiàn)實(shí)。通過分析公司11年來高壓變頻器缺陷發(fā)現(xiàn)情況，摸索一個(gè)節(jié)能效益與運(yùn)維成本的平衡點(diǎn)至關(guān)重要。

【關(guān)鍵詞】高壓變頻器;故障;周期;項(xiàng)目

1概述

高壓變頻器作為一個(gè)重要的節(jié)能設(shè)備在電廠、鋼廠等企業(yè)廣泛應(yīng)用，其節(jié)能效果也得到了廣泛認(rèn)可。根據(jù)我廠內(nèi)部統(tǒng)計(jì)，6kV高壓變頻的節(jié)能效果平均在50%-60%之間，效益相當(dāng)可觀。以我廠凝結(jié)水泵為例，統(tǒng)計(jì)2018年1月1日至30日和2018年 12月1日至30日#4機(jī)組4A和4B凝結(jié)水泵用電量（兩泵容量相同，在統(tǒng)計(jì)時(shí)間內(nèi)均運(yùn)行一個(gè)月）。2018年1月1日至30日，4B凝結(jié)水泵用電量21.1萬KWH。2018年 12月1日至30日4A凝結(jié)水泵用電量54.1萬KWH，一個(gè)月多用電33萬KWH。節(jié)能33/54.1X100%=61%，折合為生產(chǎn)成本約為11萬元。

因高壓變頻器可觀的節(jié)能效果，各電廠對(duì)其穩(wěn)定運(yùn)行也提出越來越高的要求。它特殊結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了檢修規(guī)程和設(shè)備管理有別于傳統(tǒng)的電氣設(shè)備。高壓變頻器作為一套完整的電氣設(shè)備，不同于傳統(tǒng)的開關(guān)、變壓器，控制部分也不同于傳統(tǒng)的保護(hù)裝置和自動(dòng)裝置。變頻器的檢修和維護(hù)，生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)給出了一部分建議，但是因設(shè)備所處環(huán)境和工況的區(qū)別，高壓變頻器的檢修維護(hù)需要因地制宜。

2設(shè)備簡介及問題現(xiàn)狀

我廠6kV高壓變頻器情況統(tǒng)計(jì)：

該電廠23臺(tái)高壓變頻器，2017、2018兩年時(shí)間內(nèi)，故障類停運(yùn)次數(shù)23次，去除設(shè)備運(yùn)行年限超過10年且設(shè)備老化明顯的4B凝結(jié)水泵變頻和5B凝結(jié)水變頻、6B凝結(jié)水變頻，其余變頻器故障停運(yùn)16次。

2.1故障類型統(tǒng)計(jì)及初步分析

在該廠設(shè)備管理系統(tǒng)獲取2007年-2018年11年間，高壓變頻設(shè)備故障類缺陷的統(tǒng)計(jì)情況大概如下：

1、變頻器投運(yùn)后首次設(shè)備故障發(fā)生周期如下表2所示

從統(tǒng)計(jì)結(jié)果方面分析，早期投運(yùn)的變頻器發(fā)生首次故障的時(shí)間較早。從設(shè)備首次故障的時(shí)間看，14個(gè)月內(nèi)發(fā)生故障的產(chǎn)品均為2012年之前生產(chǎn)，首次故障超過14個(gè)月的產(chǎn)品絕大部分為2012年之后生產(chǎn)。

2、變頻器設(shè)備故障類型如下表3所示

高壓變頻器故障主要集中在四大塊：功率模塊、冷卻風(fēng)機(jī)、通信回路（光纖及板件）、電源模塊。

3、變頻器主要設(shè)備首次故障如下表4所示

每個(gè)易發(fā)生故障元器件，首次故障時(shí)間均為投運(yùn)后1年左右。

4、變頻器故發(fā)生故障的時(shí)間如下表5所示

從故障時(shí)間的分布上分析，季節(jié)對(duì)于變頻器運(yùn)行的影響較小。但是5-12月缺陷次數(shù)均不低于5次，結(jié)合機(jī)組運(yùn)行情況，每年5-12月是機(jī)組負(fù)荷較大的月份，負(fù)荷對(duì)于變頻器的可靠運(yùn)行影響最直接。

2.2原因分析

1、從設(shè)備首次故障的時(shí)間看，14個(gè)月內(nèi)發(fā)生故障的產(chǎn)品均為2012年之前生產(chǎn)，首次故障超過14個(gè)月的產(chǎn)品絕大部分為2012年之后生產(chǎn)。設(shè)備制造水平對(duì)設(shè)備的可靠性影響很大，最明顯的提醒是通信傳輸?shù)墓收洗螖?shù)。19次通信傳輸故障，全部發(fā)生在2012年10之前投產(chǎn)的變頻器中。

2、變頻器最易故障元器件為：功率模塊、光纖通信、冷卻風(fēng)機(jī)、電源模塊。其中功率模塊的故障，主要是因?yàn)槟K所處的環(huán)境較為惡劣，變頻運(yùn)行時(shí)模塊處于高溫的環(huán)境。光纖通信故障，主要原因?yàn)楣馔ㄐ泡^高的要求與粗糙的制造工藝的相互作用導(dǎo)致，集中在早期投運(yùn)產(chǎn)品。下圖是光纖接口的變化：

冷卻風(fēng)機(jī)故障受制造工藝的影響，每個(gè)風(fēng)機(jī)的壽命沒有什么明顯規(guī)律可循。電源模塊故障，主要集中在投運(yùn)后5-6年，但概率較小。

3、變頻器易發(fā)生故障的時(shí)間，集中在每年的5-12月，機(jī)組負(fù)荷高，變頻器電流、溫度處于較高水平?？煽匾蛩貫闇囟?，降低變頻器溫度、改善通風(fēng)是主要手段。

3、高壓變頻器檢修、日常維護(hù)的幾點(diǎn)建議

3.1變頻器檢修周期的確定

1、整體大修周期的確定：廠家提供的建議和DL規(guī)程是建議1年一次檢查或者必要時(shí)，經(jīng)過11年來缺陷的統(tǒng)計(jì)和分析，在變頻器投運(yùn)滿1年后，發(fā)生故障的概率比較大。處于預(yù)防的目的，且結(jié)合發(fā)電廠機(jī)組停檢的周期安排，變頻器投運(yùn)后的首次大修檢查，可以按照投運(yùn)半年至一年時(shí)間內(nèi)，擇機(jī)安排一次一二次回路及模塊、風(fēng)機(jī)的全面檢查，此后按照運(yùn)行情況確定。

2、部件的大修或更換周期可以根據(jù)不同元器件進(jìn)行不同安排

風(fēng)扇更換周期：廠家建議3萬小時(shí)（約3年）只是理論時(shí)間，對(duì)于電廠來說每三年更換一次冷卻風(fēng)機(jī)，是比較奢侈的。針對(duì)冷卻風(fēng)機(jī)故障的統(tǒng)計(jì)，每個(gè)風(fēng)機(jī)使用年限存在較大差異，保證不浪費(fèi)生產(chǎn)成本的情況下，建議每三年對(duì)所有風(fēng)機(jī)進(jìn)行一次全面診斷性檢查，對(duì)存在異常情況的風(fēng)機(jī)進(jìn)行提前更換，不建議對(duì)變頻器冷卻風(fēng)機(jī)進(jìn)行整體更換。

光纖通信回路的大修或更換周期：DL規(guī)程、廠家維護(hù)指導(dǎo)書里面沒有明確給出建議。通過電廠內(nèi)部維護(hù)人員維護(hù)檢查的經(jīng)驗(yàn)，利用機(jī)組停運(yùn)機(jī)會(huì)對(duì)光纖頭和信號(hào)接口板進(jìn)行清理，通信類故障明顯下降。該部分不建議設(shè)定固定的大修更換周期，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定，但是建議對(duì)光纖和通信板列入備件計(jì)劃進(jìn)行采購。

功率模塊大修更換周期：廠家和DL規(guī)程沒有對(duì)該部分明確要求，僅建議是8-10年進(jìn)行一次更換。對(duì)于電廠來說，整體更換的成本是比較大的。對(duì)維護(hù)人員來說，功率模塊檢測(cè)和診斷缺少必要的設(shè)備和能力。對(duì)功率模塊部分建議的方式是狀態(tài)維護(hù)，壞了即換、修。

電源板件更換周期：電源板不建議進(jìn)行定期更換，隨著制造工藝提高，板件壽命越來越長。建議采用采購備件的方式應(yīng)對(duì)電源故障。

3、變壓器、刀閘柜的檢修

變頻器使用的變壓器、刀閘柜屬于通用性設(shè)備，它的檢修維護(hù)，建議依據(jù)電力行業(yè)或者企業(yè)的檢修規(guī)程進(jìn)行檢修預(yù)試。

通過以上分析，建議的大修更換周期如下表：

3.2變頻器日常維護(hù)

目前我廠采用的維護(hù)方案為：

柜體外部清理是發(fā)現(xiàn)及清理，沒有周期約束。

柜體內(nèi)部清理分為兩部分：控制柜內(nèi)清理原則上每兩周一次;功率柜、變壓器柜、冷卻風(fēng)機(jī)、通信光纖和控制器內(nèi)部清理利用機(jī)組停運(yùn)機(jī)會(huì)進(jìn)行，不專門增加變頻器停運(yùn)次數(shù)。

一、二次回路端子、螺絲等連接性質(zhì)的檢查，隨機(jī)組小修機(jī)會(huì)進(jìn)行。

柜門上的防塵濾網(wǎng)廠家建議兩周清理一次，為提高效率，我廠采用每周更換濾網(wǎng)的辦法進(jìn)行維護(hù)。

在每年的夏季高溫、汛期期間，還額外增加對(duì)變頻器使用空調(diào)和房屋漏水情況的重點(diǎn)監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)問題立即處理。

4結(jié)論

高壓變頻器對(duì)發(fā)電廠節(jié)約廠用電的貢獻(xiàn)巨大，保證變頻器的長期運(yùn)行即是保證節(jié)能的需要。摸索一個(gè)變頻器節(jié)能效益最大化的維護(hù)方案是需要具體問題具體分析的，固定的照搬條款并不是最合適的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 廣州智光電氣股份有限公司《Zinvert系列高壓變頻器調(diào)速系統(tǒng)安裝維護(hù)手冊(cè)》

[2] 《河北西柏坡發(fā)電有限責(zé)任公司高壓變頻器檢修工藝規(guī)程》

[3] 《DL/T994 火電廠風(fēng)機(jī)水泵用高壓變頻》

[4] 《DL/T1195 火電廠高壓變頻器運(yùn)行與維護(hù)》

（作者單位：河北西柏坡發(fā)電有限責(zé)任公司）