一次风机变频器的原理

锅炉一次风机变频改造项目

DCS系统控制操作说明

批准： 朱 宏

审核： 杨明喜

编写： 闫 普

2011年09月25日

神华亿利电厂设备技术部

一次风机变频控制DCS系统操作说明

1. 一次风机变频控制系统简介

为了提高发电机组的生产效率、降低能耗以及系统的综合可靠性，一次风机负载的驱动

系统拟采用全数字交流高压变频器实施控制。变频控制系统具备本地操作和DCS远程控制两

种控制方式，可进行手动切换。一次风机变频的远程控制接入主机DCS系统，通过DCS系

统进行远程控制，可实现机组DCS系统画面的远程操作和监控。变频系统装置接收来自DCS

系统的开关量信号和4-20mA信号对一次风机变频器、旁路柜断路器进行控制，同时变频器、

高压开关可输出开关量信号和4-20mA信号到DCS系统，已实现机组DCS系统对变频器、高压

开关的操作和变频系统装置相关信息的监视。

2. 一次风机变频一次回路原理

一次风机变频改造一次回路采用一拖一的方式，即在一次风机一次回路中将高压变频器

串联进现有高压开关柜与高压电机之间，正常工作时采用变频回路，自动旁路柜QF1和QF2

闭合，QF3断开；工频运行时，自动旁路柜QF1和QF2断开，QF3闭合,采用原有的工频启动

方式，并可实现变频故障后自动切旁路工频功能，其控制原理如下图所示：

图 1. 一次回路图 图1.为高压变频器配置自动旁路柜，当变频器出现故障或需要检修时，自动切换到旁路运行，保

证系统安全连续运行。其自动旁路柜原理见下：

该系统主要由原高压开关柜DL、自动旁路柜（由三个真空断路器QF1、QF2、QF3组成）、高压变频器、

电动机组成。 变频运行时，QF3断开，QF1和QF2闭合。高压电机由变频装置驱动，实现调速控制。变频器出现严

重故障时，系统断开QF1、QF2，合上QF3，系统自动恢复工频旁路运行。

工频运行状态下，系统可在线恢复变频方式。断开QF2，合上QF0、QF1，在负载旋转过程中投入变频

高压变频器在一次除尘风机上的应用与优化　

一炼轧厂　王友根　

摘要　

本文系统分析了转炉一次除尘风机液力偶合器调速控制方式及缺陷，介绍了高压变频调　速控制系统在转炉一次除尘风机的应用和优化及液力偶合器调速和高压变频调速节能比较。　

１　引言　

一次除尘风机是一炼轧厂转炉生产线　

中的重点设备，也是转炉线主要耗电设备，　

包括１＃风机、２＃风机、３＃风机、７＃备用风机。　

按照炼钢工艺特点，由于转炉周期性间断吹　

氧，为满足节能和环保要求，要求风机在整　

个炼钢工作周期内变速运行，吹氧时高速运　

行，不吹氧时低速运行。原来，以上四台风　

机均是通过电动执行器对液力偶合器进行　

自动控制，达到调速及节能的目的。高速平　

均２５５０ｒ／ｍｉｎ（设计２９５０ｒ／ｍｉｎ），低速平均　

６００ｒ／ｒａｉｎ。由于液力耦合器自身的技术局　

限性，容易出现下列现象。　

ａ）．调速范围在２０％～９０％之间，转速　

不稳定，效率低，升、降速过程慢，不能满足生　产需要；而且，造成能源浪费，高速运行时，液　

力耦合器有时丢转，转炉炉口冒烟。　

ｂ）．由于液力耦合器在使用过程中，油　

压等的不稳定及密封等问题，漏油严重，对环　

境污染大，地面被油污蚀严重，日常维护工作　

量大，不能满足连续生产的需要。　

ｃ）．电动机的启动电流仍比较大，影响　

电网稳定；电机效率低，损耗大，尤其是低速　

运行时，效率极低。　

ｄ）．调节精度低、线性度差，响应慢。　

ｅ）．液力耦合器故障时，无法切换至工　

频旁路运行，必须停机检修。　

ｆ）．电机、液力耦合器与风机的机械连　接，维护时调节同心度困难，使得风机振动加　大，影响电机、风机使用寿命。　

一次除尘风机高压电机的功率都较大　

（１＃风机１４００ｋＷ、２＃风机１４００ｋＷ、３＃风机　

１６００ｋＷ、７＃风机２２４０ｋＷ），而高压电机　

（１ＯｋＶ）在常年累月的运行过程中一直是满　

负荷，只有在检修或突发事故时才会停下，能　

源消耗极为严重。而且通过电动执行器调速　

一、 变频器的基本原理。变频器结构主要是由四部分组成，第一部分是进线整流单元，整流单元有二极管整流和晶闸管整流。第二部分是中间储能回路，为了获得比较平稳的中间直流电压设有平波电感和中间充电电容。为了保护中间电容的中间电容通常在中间回路上串接限流电阻，当充电电压升至电容的额定电压后将限流电阻短接掉。因此说电容的寿命是电容的充放电次数而不是使用时间的长短，因此对于变频器的工作不建议对变频器频繁的断电。第三部分是逆变回路，逆变回路的主要元器件是IGBT, 通过对IGBT导通角的控制实现其开关特性的快速关断和打开，使输出侧输出有规律的方波。第四部分是控制部分，是变频器的控制中心，实现对变频器的各种数据的监视、提取和通讯。

二、 变频器的选型。使用变频器后有以下优点：能减少生产设备的损耗和延长使用寿命从而使维修费用降低、通过提高工艺控制得到更好的质量、变速控制可以使产品产量上升、软起软停等在提高生产效率的同时节能降耗，所以变频器被大量的推广使用。根据变频器的安装方式有壁挂式和落地式两种，所以选择变频器须遵循以下的几个方面：

1. 选定使用的电压等级。根据需要选择380vac或是690vac。

2. 了解生产工艺的过程要求，通过工艺了解是否快速的启动转矩，对运行速度范围为多少，了解电机的负载是什么等等。

3. 根据技术要求选择电机。在满足工艺的要求下选择低速电机是合算的。 4. 综合上面的要点，根据变频器选型选择变频器。

由于电机输入电流与电机的转矩是线性关系的特点，选择变频器最主要的是根据Icontmax的值进行选择，Icontmax是表示40摄氏度下连续不过载的额定电流。Icontmax必须大于电机正常连续运行的值。

三、 变频器的保养与维护。变频器正确的保养和维护方式能够使变频器发挥最大使用效益，根据变频器的结构和要求的环境，我个人总结主要是以下几方面：

1. 保证变频器留有足够的空间供空气冷却，如果是多台变频器上下安装必须安装隔风板。

一次风机高压变频器故障引起MFT事故分析

王 锋

（华能嘉祥电厂，山东

济宁273500）

某电厂2号机组容量为33OMW，锅炉为上海锅炉厂有限责任公司制造，型号为：SG1036/17.50-M882。该锅炉为亚临界压力、一次中间再热、单炉膛、控制循环、平衡通风、固态排渣、汽包型燃煤（参烧20%水煤气）锅炉。汽轮机为上海汽轮机有限公司制造，型号为N300-16.7/538/538。该汽轮机是300MW单轴、双缸双排汽、亚临界、一次中间再热、凝汽式汽轮机。汽轮机在VWO工况下的出力为331.9MW，主蒸汽流量为1025t/h。发电机为山东济南发电设备厂生产，型号为WX25R-127。额定功率330MW、空冷发电机，采用静态励磁。

锅炉制粉系统型式：双进双出钢球磨煤机冷一次风机正压直吹式制粉系统，每台炉配2台磨煤机，对于设计煤种，2台磨煤机可满足锅炉BMCR工况耗煤量110%的要求。切向燃烧的摆动式煤粉燃烧器，每台磨的一端带四角一层一次风喷嘴，一台磨煤机带二层一次风喷嘴，二台磨煤机共带四层一次风喷嘴。煤粉燃烧器采用水平浓淡型。

系统配置两台一次风机用来提供制粉系统干燥、输送煤粉所需空气，同时满足煤粉进入炉膛着火初期的空气供应。由于制粉系统阻力较高，因此选用沈阳鼓风机厂生产的DFG20F-C6B变频调速离心一次风机，属于高压头风机。电机是上海电机厂生产的YBKK560-4电机，变频器是西门子罗宾康NBH系列高压变频器。

2008年1月14日2号机组发生了一次因B一次风机变频器故障引发锅炉MFT动作造成机组解列的事故。

1 事故经过

2008年1月14日19时10分07秒，2号机组运行参数：负荷299.5MW，机前压力15.32MPa，主汽温度536.6℃，一次风母管压力11.99KPa，两台一次风机变频运行。10分08秒B一次风机变频器运行信号突然失去，变频器到DCS的故障信号没有发出，B一次风机高压开关没有联跳，一次风母管压力在10秒内由11.99KPa快速降到7.05KPa（10分18秒），11分40秒，2号机组负荷249.09MW，机前压力13.32MPa主汽温度530.03℃，一次风母管压力降至4.39KPa，全炉膛火焰丧失，锅炉MFT动作，机组解列。