关键词：高压变频；循环流化床锅炉；一次送风机；可靠性；节能；自动工频旁路
0 引言
循环流化床锅炉技术是近几十年来迅速发展起来的一项高效低污染清洁燃煤技术。在循环流化床锅炉的风机上应用变频调速设备能够降低机组的厂用电率，而且由于变频器调速所具有的优良特性，其应用可为锅炉机组的自动化控制打下设备基础，从节能与运行管理上降低机组运行成本。
循环流化床锅炉一次送风机工作状况与炉内物料流化状态、燃烧稳定性、炉内温度场分布、物料钙硫比等循环流化床锅炉正常运行的重要指标有密切关系[1]。大容量循环流化床锅炉一次风机在整个锅炉烟风系统中的地位举足轻重，因此与其配套的高压变频器必须具有极高的运行稳定性和故障抵御能力，以最大限度保证一次送风机连续运行。
长期应用证明，ZINVERT系列智能高压变频调速系统运行稳定可靠、容错能力强、技术解决方案完善。2007年3月，在广东省连州粤连电厂有限公司通过招标确定采用ZINVERT智能高压变频调速系统对#3、4炉一次送风机进行高压变频改造。2007年7月，广东省连州粤连电厂有限公司#4炉B级检修期间，在电厂和智光公司技术人员的辛勤工作下，#4炉A、B一次风机高压变频器一次投运成功。设备投运以来，运行稳定，节能效果明显。
1 用户工况简介
广东省连州粤连电厂有限公司#3、4机组为135MW循环流化床机组。#3、4机组分别于2004年3月和2004年5月相继投产运行。机组锅炉为哈尔滨锅炉厂有限责任公司引进Alstom公司的循环流化床锅炉技术设计制造的HG-440/13.7-L.WM9型超高压中间再热、单锅筒自然循环、循环流化床锅炉。每台锅炉配置A、B两台一次送风机，通过母管为锅炉系统提供一次风。每台一次送风机的进、出口都装有风门，用以对一次风量进行调节。风门调节虽然投资小、直观易行，但是却存在严重的能源浪费。在环保意识和节能减排要求不断提升的情况下，这样的调节方式显然已不合时宜。
#3、4锅炉一次送风机铭牌参数如下。
一次风机铭牌参数：
型号：L2N22606
型式：单极双支撑离心式
额定转速：1450r/min
额定风量：136123m3/h
额定风压：26.0Kpa
一次风机电机铭牌参数：
型号：YKK560－4
额定功率：1250KW
额定电压：6KV
额定电流：136A
额定转速：1493 r/min
2 ZINVERT系列高压变频器的技术特点
ZINVERT型智能高压变频调速系统为直接高压输出电压源型变频器，它通过采用多级H桥功率单元级联的方式实现高压输出，无需升压可直接拖动高压电动机，无需加装任何滤波治理装置，谐波指标符合IEC及国家标准对电网谐波最严格的要求。ZINVERT智能高压变频调速系统主要具有以下技术特点：
1） 完整自动旁路技术——单元自动旁路和主回路自动旁路技术。单元故障时，故障单元自动旁路，保证系统连续运行。主回路自动旁路技术，实现工频/变频运行状态的双向自由互切且转换迅速，转换过程中电机不停机，不对生产造成影响。
2） 抗电压波动能力强——网侧电压在额定电压65%～115％范围内波动时，系统不停机。
3） 专有核心“STT”技术——智光技术人员多年从事电机运行和控制的研究工作，在此基础上独创了“STT”算法，可确保电机在调速范围内的任何转速下，无需停车即可直接无冲击启动变频调速系统运行。该技术确保了外部因素（输入电压瞬时跌落、瞬时停电或者外部干扰等）造成变频器停机时，可以迅速再将变频器无冲击重新启动，而不用顾及电机状态。
4） 高压输出突发短路“SCP”防护技术—— “SCP”防护技术能在电机或者变频器输出电缆发生两相突发短路时，对变频器进行有效保护。ZINVERT智能高压变频调速系统拥有该专利技术。
5） 控制电源多回路供电技术——系统有四路控制电源互为备用，可自动无扰转换，最大限度保证系统不因控制电源故障而停机。
6） 智能加减速控制——系统自动识别加、减速控制速度是否得当，根据工况自动调整变化速率，在尽快达到控制目标的同时又能有效防止加、减速过快造成系统停机。
7） 独有电容充放电试验功能——系统能对单元滤波电容进行充放电实验，以对其使用寿命进行评估，方便掌握电容工作状态。
3 系统主接线与控制方式
连州电厂#3、4炉A、B一次送风机采用ZINVERT-A6H1500/06Y智能高压变频调速系统进行调速控制。系统配备6kV自动旁路柜，可实现系统工频运行状态和变频运行状态瞬时自动转换。系统主回路如下图所示：
图1连州电厂＃4炉一次送风机主回路图
该控制方案在设计中考虑：
1） 刀闸K1、K2、K3、K4无机械闭锁功能，只是在检修时手动断开以形成明显的断开点，确保工作人员的安全。在工频和变频运行状况下均处于闭合状态。
2） 工频旁路接触器J3与变频进线接触器J1、变频出线接触器J2具备电气闭锁功能，不能同时闭合。
3） 在变频运行状况下，J1、J2闭合，J3断开。
4） 在工频旁路运行状况下J3闭合，J2、J1断开。
一次送风机变频运行时，锅炉运行人员在中控室对变频器进行目标频率设定、启动、停止、急停等远程操作，并对变频器运行状态进行监视。变频运行状态下，一次送风机进出口风门档板全开，采用变频器运行频率调节方式，调节一次送风机送风量。变频调速系统检修时，一次送风机运行在工频状态，采用原有进出口风门调节方式，调节一次送风机送风量。运行人员通过简单操作可对系统进行工频运行状态和变频运行状态自动/手动转换。
3.1 运行方式的工频→变频状态转换
一次送风机工频运行，完成变频调速系统检修，确定变频调速系统满足运行条件后，可进行工频→变频状态转换。工频→变频运行状态转换分为手动方式和自动方式两种方式。进行工频→变频状态转换前，将要进行状态转换的一次送风机风门关小，同时加大另一台一次风机出力，风机负荷大部分转移到不进行状态转换的一次送风机上，这样以减小状态转换对生产造成的影响。转换流程如图2。
图2 工频→变频转换流程图
系统满足（变频调速系统、锅炉）状态转换条件后方可对一次风机运行状态进行转换。采用手动方式时，按图2所示流程进行；采用自动方式时，按“工频转变频”按钮，系统自动完成转换。
3.2 运行方式的变频→工频状态转换
调速系统发生停机故障时，系统自动完成变频→工频状态转换。转换流程如图3。
图3变频→工频转换流程图
系统收到“风门位置信号”即确定风门到位。手动转换流程与自动转换流程相同。
4 改造工程的试验与效果
2007年7月4日#4炉B级检修结束时，在冷态情况下，电厂技术人员与智光技术人员一起对变频改造后的一次风机控制系统进行了功能测试和冷态节能测试。
4.1 #4炉一次送风机变频器工/变频运行出力对比测试
变频运行出力测试实验条件：启动1台引风机、2台一次风机运行（变频运行），1台二次风机，2台高压流化风机，高压流化风量1000 m3/h，炉膛负压-50Pa，风门全开调节变频器运行频率控制一次风量。
工频运行出力测试实验条件：启动1台引风机、2台一次风机运行（工频运行），1台二次风机，2台高压流化风机，高压流化风量1000 m3/h，炉膛负压-50Pa，调节风门开度控制一次风量。对比实验数据见表1。
表1一次风机运行出力对照表
4.2 #4炉一次送风机变频器工/变频互切功能测试
为了验证变频改造后，一次风机控制系统工作性能特别是新控制系统对变频器故障的抵御能力，安排进行一次送风机工/变频互切试验。工频转变频试验过程中，转换非常迅速，炉膛压力和一次风总量基本不变化，这里不再对这一试验过程进行详述。以下为B一次送风机变频器“故障”时，B一次风机由变频运行状态转换为工频运行状态实验记录。
试验条件：2台引风机运行；A一次风机变频运行，B一次风机工频运行，一次总风量20万m3/h；2台二次风机运行，二次风量26万m3/h；2台高压流化风机运行，高压流化风量1000 m3/h，炉膛负压-50Pa。
热工逻辑：#4炉一次风机“变频重故障”时，B一次风机进口风门开度关至90%时，风机工频自启动，（B一次风机进口风门开度的目标是关至30%）。试验数据见表2。
4.3 实验结论
实验结果显示，变频改造取得了预期的效果，得到以下实验结论。
1）改造后，一次风机不仅满足运行需求，而且取得了相当明显的节能效益。
2）改造后，一次风机控制系统具有优异的变频器故障抵御能力。工频转变频动作迅速，对锅炉运行基本不造成影响；变频转5工频过程持续时间较短，炉膛负压最低值-600Pa，远低于锅炉MFT值-1500Pa。数据记录如表2所示。
表2 变频转工频过程锅炉运行数据表
5 结束语
连州电厂135MW循环流化床锅炉，一次送风机高压变频器投运至今，系统一直稳定运行说明：对大型循环流化床锅炉辅机进行高压变频节能改造是切实可行的。采用高性能的高压变频器配以高效的自动旁路系统对大型循环流化床锅炉辅机进行高压变频改造，不仅能收到良好的节能效果，而且能保证机组的长期安全运行。
参考文献
[1] 朱皑强，芮新红编。循环流化床锅炉设备及系统。北京：中国电力出版社，2004。
[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,2006。
作者简介：
梁保华（1970-）男，广东云浮市人，广东省连州粤连电厂有限公司安全生产技术部，从事电厂电气技术管理工作。
付金建（1984-）男，四川绵阳市人，广州智光电机有限公司技术支持工程师，从事高压变频技术研究与应用工作。
