國能太倉發(fā)電有限公司 肖立軍

某發(fā)電公司7號(hào)、8號(hào)機(jī)電除塵高頻電源采用原阿爾斯通SIR4-120產(chǎn)品，輸出最大電流1700mA，最大電壓70kV。設(shè)備自2015年投產(chǎn)至今多次發(fā)生看門狗報(bào)警故障；高頻電源DC-link電壓錯(cuò)誤，跳閘故障；高頻電源冷卻液溫度高報(bào)警，跳閘故障；一次電壓低，跳閘故障；冷卻液液位低報(bào)警故障，經(jīng)過治理以上故障基本消除。

1 高頻電源概述

1.1 高頻電源簡(jiǎn)介

高頻高壓整流電源（以下簡(jiǎn)稱“高頻電源”），屬于新一代電除塵器供電設(shè)備，在電力行業(yè)、冶金行業(yè)、水泥行業(yè)等諸多行業(yè)的煙氣粉塵治理中有著廣泛的應(yīng)用，有效替代了傳統(tǒng)的可控硅工頻電源。高頻電源的推廣及應(yīng)用不僅可以降低電除塵器的電能消耗，提高除塵效率，而且也對(duì)環(huán)境保護(hù)有著重要作用。

1.2 高頻電源系統(tǒng)構(gòu)成及其工作原理

對(duì)于高頻電源而言，其是電除塵系統(tǒng)的核心構(gòu)件，可以為電除塵系統(tǒng)提供穩(wěn)定的高壓電場(chǎng)。高頻電源的構(gòu)成部分主要包括交流配電模塊、整流模塊、直流配電模塊及集中監(jiān)控模塊四大模塊，其中交流配電模塊主要是負(fù)責(zé)對(duì)交流電源進(jìn)行處理、保護(hù)及監(jiān)測(cè)，并和整流模塊接口；整流模塊是負(fù)責(zé)把交流電轉(zhuǎn)換成直流電；直流配電模塊是負(fù)責(zé)為直流負(fù)載進(jìn)行供電；集中監(jiān)控模塊是負(fù)責(zé)對(duì)交流輸入電源、整流模塊、輸出電源及蓄電池組進(jìn)行智能管理，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、定值設(shè)定、越限報(bào)警。

高頻電源工作原理是：首先通過EMI濾波器過濾掉三相電網(wǎng)輸入電流中存在的雜波，并防止本機(jī)產(chǎn)生雜波反輸至公共電網(wǎng)中；再通過三相整流把電網(wǎng)交流電源整流成比較平滑的直流電，并輸入濾波器抑制變頻器產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾及輻射干擾，以便進(jìn)行下一級(jí)變換；然后經(jīng)逆變器把整流之后的直流電變換成高頻交流電。最后通過諧振網(wǎng)絡(luò)、高壓變壓器等為除塵器提供穩(wěn)定可靠的直流電源，滿足除塵負(fù)載需要。高頻電源工作原理示意圖如圖1所示。

圖1 高頻電源系統(tǒng)原理

1.3 高頻電源的優(yōu)勢(shì)

1.3.1 輸出平均電壓

電除塵器系統(tǒng)運(yùn)行對(duì)電場(chǎng)電壓要求比較高，在此基礎(chǔ)上對(duì)荷電能量也有著較高的要求。通過應(yīng)用高頻電源可以在有效控制各個(gè)電流脈沖的同時(shí)，也能夠有效控制脈沖的高度、寬度和頻率。另外，通過高頻電源也能夠任意轉(zhuǎn)換及調(diào)節(jié)電壓及電流波形，從而更好地滿足除塵設(shè)備對(duì)電場(chǎng)的需求。

1.3.2 高效的供電方式

高頻電源的供電方式為脈沖式供電，可以保證電除塵工藝三、四級(jí)電場(chǎng)的荷電功率不降低的情況，減少電源供電量損耗，這樣不僅可以提高電除塵的效率，而且也能夠大大降低電能消耗。

1.3.3 快速的火花處理

工頻電源供電過程中容易產(chǎn)生比較大的電流沖擊，而高頻電源的脈沖式供電可以保證出現(xiàn)火花時(shí)可以第一時(shí)間關(guān)閉供電脈沖，降低電火花能量。

2 高頻電源故障分析

2.1 高頻電源看門狗報(bào)警故障

設(shè)備投運(yùn)后經(jīng)常發(fā)生看門狗報(bào)警故障導(dǎo)致設(shè)備停運(yùn)，檢查設(shè)備未見異常，設(shè)備重新啟動(dòng)后運(yùn)行正常。

2.1.1 高頻電源看門狗報(bào)警故障原因

一是控制器損壞不能夠正常工作，為了避免帶來其他電路設(shè)備的故障，控制器發(fā)出停運(yùn)指令，停止SIR4整機(jī)設(shè)備的輸出；二是網(wǎng)絡(luò)沖突故障，由于外部的網(wǎng)絡(luò)，多個(gè)終端設(shè)備的訪問速率不同或網(wǎng)絡(luò)中存在其他非SIR4控制器的ModbusTCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備，導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)擁堵情況，從而導(dǎo)致控制器發(fā)出錯(cuò)誤指令；三是控制器設(shè)計(jì)為兩種通信接口，F(xiàn)LAKT-BUS和MODBUS-TCP/IP兩種通訊方式，當(dāng)FLAKT-BUS不使用的情況，控制器自身尋址錯(cuò)誤，導(dǎo)致控制器產(chǎn)生Watchdogreset，T/Rtripped報(bào)警并跳閘。

2.1.2 高頻電源看門狗報(bào)警故障解決方案

一是若某同一臺(tái)控制器頻發(fā)該故障，在800h內(nèi)連續(xù)發(fā)生了3次該故障，建議更換該控制器；二是合理的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化；三是控制器軟件升級(jí)避免由于FLAKT-BUS通訊導(dǎo)致的Watchdogreset，T/Rtripped報(bào)警并跳閘，在SIR4控制器的最新軟件版本中包含了這個(gè)補(bǔ)丁的修正。

2.2 高頻電源DC-link電壓錯(cuò)誤，跳閘故障

2.2.1 高頻電源DC-link電壓錯(cuò)誤，跳閘故障原因

兩個(gè)PE單元DC-link平均值相差5%跳閘；每個(gè)PE單元DC-link最高電壓和最低電壓相差150V跳閘；兩個(gè)PE單元DC-link最高電壓和最低電壓相差50V跳閘。

2.2.2 高頻電源DC-link電壓錯(cuò)誤，跳閘故障決絕方案

一是檢查高頻電源柜保險(xiǎn)是否熔斷、是否合閘到位，如果保險(xiǎn)熔斷需要更換新的保險(xiǎn)，同時(shí)檢查設(shè)備是否存在故障。如果保險(xiǎn)沒有合閘到位，需將保險(xiǎn)重新合閘到位；二是用萬用表測(cè)量高頻電源直流輸出電壓是否低于規(guī)定值，如果低于規(guī)定值需要更換整流橋。如果輸出電壓在規(guī)定值范圍內(nèi)，需要更換DC-link控制板。三是高頻電源濾波電感線圈絕緣下降，導(dǎo)致輸入波形畸變，高頻電源整流后DC-link電壓出現(xiàn)偏差，高頻電源停運(yùn)。對(duì)絕緣能力降低的濾波電感線圈進(jìn)行更換，設(shè)備重新投入后運(yùn)行正常。

2.3 高頻電源冷卻液溫度高報(bào)警，跳閘故障

2.3.1 高頻電源冷卻液溫度高報(bào)警，跳閘故障原因及報(bào)警條件

故障原因。一是高頻電源外部濾網(wǎng)灰塵堵塞；二是高頻電源內(nèi)部熱交換濾網(wǎng)灰塵堵塞；三是測(cè)量元件精度下降；四是采樣板故障。報(bào)警條件。如果冷卻水溫入口高于環(huán)境溫度25℃，冷卻液溫度高跳閘；如果兩個(gè)PE單元的溫度相差5℃，直接PE溫度高跳閘；如果兩個(gè)PE單元的溫度超過冷卻水溫15℃，直接PE溫度高跳閘。

2.3.2 高頻電源冷卻液溫度高報(bào)警，跳閘故障決絕方案

一是檢查高頻電源外部灰塵是否堵塞濾網(wǎng)，如果灰塵堵塞濾網(wǎng)需要定期清理濾網(wǎng)，一般情況下每?jī)蓚€(gè)月清理一次。

二是檢查高頻電源內(nèi)部熱交換器灰塵是否堵塞濾網(wǎng)，觀察散熱片之間的縫隙，在正常情況下，散熱片的縫隙是可以完全透光的。當(dāng)觀察整個(gè)散熱片時(shí)，是可以通過外側(cè)直接看到內(nèi)部變壓器的，也可以通過內(nèi)部用電筒向外照射的方法來觀察。如果外部看不到電筒的光線，說明散熱片的散熱空隙已被灰塵堵塞，這時(shí)需要對(duì)濾網(wǎng)進(jìn)行清理。清理的方式可以通過用橡膠刷對(duì)這些濾網(wǎng)的兩面進(jìn)行清理，也可以采用細(xì)的鐵絲對(duì)局部堵塞嚴(yán)重的縫隙處進(jìn)行疏通。在做完這些處理之后，用風(fēng)筒反復(fù)向內(nèi)、向外吹掃散熱片。直到透過濾網(wǎng)縫隙觀察到內(nèi)部元器件，而無東西堵塞在散熱片濾網(wǎng)空隙處。

三是對(duì)于運(yùn)行時(shí)間超過兩年的SIR4高頻電源，應(yīng)著重對(duì)散熱片進(jìn)行清掃。在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行過程中，由于結(jié)露的原因會(huì)有部分灰塵黏附在散熱片內(nèi)部，而不容易通過風(fēng)筒的吹掃將其排出散熱片，最終導(dǎo)致散熱不利，冷卻液溫度高，以致使整臺(tái)高頻電源長(zhǎng)期處于一個(gè)高溫運(yùn)行的狀態(tài)，對(duì)設(shè)備的使用壽命是非常不利的。

四是針對(duì)散熱片濾網(wǎng)堵塞問題國能太倉公司加強(qiáng)日常溫度檢測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某一高頻電源溫度過高時(shí)，采取不停運(yùn)設(shè)備，使用毛刷清掃散熱片表面附著的灰塵，目前取得較好效果，因溫度升高導(dǎo)致的報(bào)警，設(shè)備停運(yùn)顯著降低。

五是溫度測(cè)點(diǎn)精度降低，需要更換溫度測(cè)點(diǎn)。

六是采樣板故障，需要更換采樣板。

2.4 一次電壓低，跳閘故障

高頻電源內(nèi)置母線電壓低于標(biāo)稱電壓95%報(bào)警，低于85%跳閘，高于10%跳閘。

2.4.1 一次電壓低，跳閘故障原因

輸入電源缺相，電壓互感器測(cè)量不準(zhǔn)確，供電母線電壓波動(dòng)或大設(shè)備啟動(dòng)臨時(shí)對(duì)母線電壓的影響。

2.4.2 一次電壓低，跳閘故障決絕方案

一是提高電源供電質(zhì)量，保證三相電源平衡；二是更換電壓互感器；三是避免大的負(fù)荷在同一時(shí)間啟動(dòng)。

2.5 二次電壓低，跳閘

當(dāng)二次電壓低于跳閘設(shè)定值5kV，經(jīng)30s后設(shè)備跳閘。

2.5.1 二次電壓低，跳閘的原因

電場(chǎng)內(nèi)部短路或陰極線松動(dòng)，轉(zhuǎn)換單元故障，跳閘設(shè)定值設(shè)置錯(cuò)誤。

2.5.2 二次電壓低，跳閘的決絕方案

一是重新安裝、固定電廠內(nèi)部陰極線；二是更換故障的轉(zhuǎn)換單元；三是重新調(diào)整跳閘值。

2.6 冷卻液液位低報(bào)警故障

當(dāng)冷卻液液位低于報(bào)警值時(shí)，冷卻液發(fā)液位低報(bào)警。

2.6.1 冷卻液液位低報(bào)警故障原因

一是誤報(bào)警；二是冷卻系統(tǒng)漏液。

2.6.2 冷卻液液位低報(bào)警故障解決方案

一是如果冷卻液無泄漏，因氣溫降低導(dǎo)致液位降低，用合適份額的飲用水或者蒸餾水添加到儲(chǔ)液罐中，距儲(chǔ)液罐頂為30mm；二是若冷卻液發(fā)生泄漏需要檢查冷卻液發(fā)生泄漏的泄漏點(diǎn)，對(duì)泄漏冷卻液管道與各個(gè)設(shè)備的連接螺母處進(jìn)行緊固或更換內(nèi)部管路破裂的散熱片。

2.7 凝露

2.7.1 凝露原因分析

高頻電源內(nèi)部設(shè)備凝露并累積成水通常需要滿足以下兩個(gè)條件：（1）空氣有較高的相對(duì)濕度；（2）發(fā)生凝露的設(shè)備溫度始終低于環(huán)境溫度。某公司所處地區(qū)雪、雨、霧天氣較多，空氣濕度較大，滿足條件（1）；條件（2）與環(huán)境溫度、通風(fēng)方式、通風(fēng)面積等因素有關(guān)。研究表明，當(dāng)環(huán)境濕度不變時(shí)，在一定環(huán)境溫度范圍內(nèi)，通風(fēng)可以起到防凝露的作用。當(dāng)環(huán)境溫度為30℃時(shí)，全通風(fēng)無法發(fā)揮防凝露效應(yīng)，反而會(huì)促進(jìn)凝露的形成。當(dāng)環(huán)境溫度不變時(shí)，環(huán)境相對(duì)濕度越高，全通風(fēng)時(shí)凝露形成時(shí)間就越短。不同環(huán)境溫濕度條件下，當(dāng)相對(duì)濕度分別為70%、80%、90%時(shí)，凝露時(shí)間均隨環(huán)境溫度升高呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢(shì)。通風(fēng)面積的不同也會(huì)影響凝露的形成時(shí)間，但并非通風(fēng)面積越大，防凝露效果越好；對(duì)一定形式的戶外設(shè)備，存在一個(gè)最佳通風(fēng)面積，超過該面積時(shí)，通風(fēng)面積越大，凝露形成時(shí)間就越短。

2.7.2 消除凝露

一是針對(duì)高頻電源上部原防雨棚較小、無法徹底起到防雨水作用的情況，采取在高頻電源周圍及上方裝設(shè)半封閉彩鋼房的措施。二是尋求生產(chǎn)廠家技術(shù)支持，將故障率高的二次電壓、電流有源采樣板、模擬板更換為避免因電源問題導(dǎo)致故障的全封閉無源板件，無源采樣板插、接件也采用全封閉防水式，以消除有源采樣板插、接件不能有效防止水氣進(jìn)入板件內(nèi)部的弊端。

3 高頻電源日常維護(hù)注意事項(xiàng)

高頻電源不允許高壓輸出開路，不允許做開路試驗(yàn)，遇天氣寒冷且電源停運(yùn)時(shí)間較長(zhǎng)后需要檢查冷卻液冰點(diǎn)，高頻電源啟動(dòng)前需要送電暖機(jī)，暖機(jī)時(shí)間為20min，調(diào)整二次電流至500mA后開啟高壓，調(diào)整二次電流至常規(guī)值[1]。定期清掃過濾網(wǎng)，每?jī)蓚€(gè)月需一次；定期清掃電源柜及控制柜，每三個(gè)月一次；定期清掃高頻電源內(nèi)部，每六個(gè)月一次。當(dāng)整流橋的溫度超過冷卻液進(jìn)口溫度的15℃或冷卻液進(jìn)口溫度超過環(huán)境溫度的25℃時(shí)需立即停機(jī)對(duì)高頻電源內(nèi)部清掃。每半年檢查一次高頻電源殼體外部有無漏油；高頻電源高壓瓷瓶有無漏油；檢查變壓器表面有無漏油。液位正常值為30mm，若液位低于30mm需適量添加冷卻液。要分類建立設(shè)備檔案，準(zhǔn)確記錄設(shè)備生產(chǎn)日期、安裝投產(chǎn)日期，登記各種隨機(jī)資料如圖紙、說明書、出廠檢測(cè)報(bào)告、工程驗(yàn)收?qǐng)?bào)告。建立設(shè)備機(jī)歷薄，并在機(jī)歷薄中記錄設(shè)備歷次障礙發(fā)生的時(shí)間、處理過程及處理結(jié)果，設(shè)備改動(dòng)情況說明、改動(dòng)圖紙及改動(dòng)審批報(bào)告。

通過對(duì)高頻電源故障及日常維護(hù)分析，為同類設(shè)備的日常維護(hù)、故障處理提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)，確保環(huán)保設(shè)備可靠運(yùn)行，防止環(huán)保事件的發(fā)生。