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浅析风机变频改造节能的技术陆建东【摘要】高压排烟风机是一类非常关键的设备,而其电能消耗也超过了全厂动力消耗的一半.所以,我们就应对排烟风机进行相应的节能改造,从而有效降低我厂单位产能的耗电量,并且提高我厂的生产效率.我们所采取的节能技术就是将排烟风机传统的工频运行的方式改为变频器调速的运行方式,确保其能够满足系统的实际运行压力,同时也能够节约大量的电能,并取得了很好的社会效益和经济效益.【期刊名称】《黑龙江科技信息》【年(卷),期】2015(000)036【总页数】1页(P56)【关键词】排烟风机;变频调速;节能改造【作者】陆建东【作者单位】青铝股份宁东铝业分公司,宁夏银川750411【正文语种】中文我们以某铝业公司的净化除尘系统为例，其具体的运行参数和技术参数如表1-表3。
在实行变频改造的技术之前，风机的风门开度在70%-85%的范围内，进口的总负压约为1150Pa，其是能够满足工艺和生产的实际需求的。
在前期进行了一些技术论证的基础上，我们采用的高压变频装置对主排烟风机实行了变频改造技术，其具体的方案如下：图1为此系统的一次接线图。
设计的变频系统采用的是现阶段应用的最为广泛的PWM调节方式，并采用了每相8个单元串联方案，其动态的相应能力很强，并且其开关损耗的能量也是非常低的，具体的功能单元结构如图2。
当8个功率单元所输出的SPWM波相互叠加后，那么就会得到具有较好正弦度的正弦波形，在低速的状态下也具有良好的波形。
由于其对电机和电缆的绝缘性并没有太多要求，可以广泛的应用在普通的电机和电缆中。
同时也能够进一步的降低电机的谐波损耗，那么就能有效避免因为转矩脉动而导致的电机振动和因为输出谐波电流而导致的电机发热现象的出现。
干式隔离移相变压器接收到三相10kv的高压电流，并将其供给27个单项IGBT逆变器功率单元，连接的方式为Y形，每相的9个功率单元所输出的SPWM波相互叠加后就会形成高质量的正弦波并提供给电动机，而由于正弦波的电压幅值和频率都是可控的，那么就实现了对电动机转速的控制。
自动旁路在一次风机变频中的应用随着节能减排工作的不断深化，火电机组风机变频改造在发电厂的逐步应用。
一台300MW级别容量的火电机组通常包括2台引风机、2台送风机、2台一次风机和一台增压风机。
通过对风机设备进行变频改造，利用变频控制，代替挡板调节风量，可以提高风机设备的运行效率，改善风机运行工况，节能降耗，降低生产成本。
但是如果风机变频器出现故障，导致风机停运，也会对火电机组的正常运行造成影响，如果处理不及时，可以产生炉膛压力波动、机组负荷迫降乃至停机跳闸事故发生。
据不完全统计，300MW火电机组每次机组跳闸的恢复时间至少要一小时以上，用油20吨以上，损失电量30万度。
通过对一次风机变频器进行自动旁路改造，可以避免变频器故障造成的对机组运行的影响，提高火电机组安全运行系数。
标签：变频器；自动旁路；电厂1 机组情况某电厂#3机组，机组容量330MW，亚临界中间一次再热，单汽包自然循环固态排渣，中储式煤粉锅炉。
建于2004年，2010年完成一次风机变频改造，改造后多次发生一次风机变频器故障，导致单侧风机停运，影响了机组的正常运行。
3A、3B一次风机变频自动旁路改造前。
在3A、3B一次风机开关与3A、3B 一次风机电机之间装有变频装置。
电气一次回路如下：6KV电机电缆接于变频装置进线刀闸与旁路刀闸的连接处，从旁路刀闸与出线刀闸连接处有电缆与一次风机电机相连。
旁路柜有3个高压隔离开关KM1、KM2和KM3，KM2和KM3之间存在机械互锁逻辑，不能同时闭合。
变频运行时，KM3断开，KM1和KM2闭合；工频运行时，KM1和KM2断开，KM3闭合。
一次风机有变频及工频两种运行方式。
正常情况下为变频控制，一次风机变频器故障后，跳一次风机6kV 开关，由运行人员就地手动切旁路，变为工频运行。
2 改造方案一次风机变频器发出重故障信号后，直接将旁路柜入线开关KM1，出线开关KM2自动跳开，热工DCS收到重故障信号后关一次风机入口挡板至预设位置，同时重故障信号延时3秒后自动合旁路开关KM3，实现自动工频运行。
浅谈一次风机变频器自动旁路改造雷鸣，谢胤作者单位：天津国电津能热电有限公司地址：天津市东丽区华明镇范庄村北杨北公路邮编：300300 Primary Air Fan Inverter Automatic BypassReconstructionNAME：Lei Ming Xie YinAddr. Yang North Road,The Fan Village North,Huaming town,Dongli District,TianjinABSTRACT: Priary air fan of the Tianjin Guodian Jinneng Co-Generation Co.,LTD.#1 Unit were analyzed by manual bypass tofeasi- -bility analysis and design of automatic bypas--s, for the exchange of.KEY WORD: Priary air fan；inverter；automatic bypass；reconstruction摘要：本文对天津国电津能热电有限公司#1机组一次风机变频器由手动旁路改为自动旁路的可行性分析及设计进行了简析，以供交流。
关键词：一次风机；变频器；自动旁路；改造1 概述变频调速技术是当代最先进的调速技术，它不仅能够为我们提供舒适的工艺条件，满足用户的使用要求，更重要的是这项技术应用在风机、泵类等具有平方转矩特性的负载时，可以节约大量的能量，最大节能率可以达到50％～75％。
因此应用此项技术进行节能改造将会有非常明显的经济意义，同时它也具有优良的环境意义和优异的速度调节性能。
根据变频调速技术原理，变频调速设备用在电力、冶金、矿山、供水等行业将会大有前途，可以取代一些相对落后的调速方案，最大限度地提高企业的经济效益。
天津国电津能热电有限公司#1机组（330MW亚临界供热机组）于2009年8月12日10时完成168小时试运，正式进入商业运行。
高压变频器旁路一次系统设计方案高压变频器旁路一次系统设计方案在现代工业中，高压变频器逐渐成为很多机械系统中的重要组成部分。
它可以对电机的电压和电流进行精确的控制，实现电机的启停、转速调节和转向等功能。
由于高压变频器具有应用范围广、性能优异、节能减排等优点，因此被广泛应用于冶金、化工、电力、矿山等行业。
但是，高压变频器在正常工作时可能会发生故障，这将会给生产带来不良的影响。
为此，设计一套高效可靠的旁路一次系统，对于确保设备的正常运行和减少生产事故具有重要意义。
1. 旁路一次系统的原理旁路一次系统是指在高压变频器出现故障时，自动将变频器旁路，并使其绕过电机供电。
由于旁路一次系统采用的是电机正常启动电源，所以它可以保证电机继续运行，从而避免生产事故的发生。
在变频器恢复正常运行后，系统会自动将电机重新连接到高压变频器上，从而保持系统的连续性。
2. 旁路一次系统的设计旁路一次系统的设计应该满足以下几个基本要求：（1）可靠性高。
旁路一次系统需要具备很高的可靠性，以保证在变频器故障时能够及时而准确地进行旁路操作，而不会造成电机的损坏。
（2）操作简便。
操作人员可以通过简单的按键或开关将旁路一次系统启动或关闭。
同时，要求系统设计要充分考虑人机工程学，使操作人员可以方便且准确地进行操作。
（3）安全性高。
旁路一次系统的设计需要考虑到设备的安全性，确保操作过程中不会对设备和人员造成伤害。
根据上述要求，旁路一次系统的设计应该包含以下几个方面：（1）电源供应。
由于系统需要对电机进行供电，因此需要为旁路一次系统提供独立的电源控制。
（2）信号采集。
旁路一次系统需要接收变频器中的故障信号，并通过相应的处理，发送旁路信号发出旁路命令。
（3）旁路控制。
当接收到故障信号后，旁路一次系统需要启动旁路控制程序，并向电机提供正常电源供应，完成旁路操作。
（4）旁路恢复。
当变频器恢复正常运行时，旁路一次系统需要自动向电机提供变频器的供电，并恢复工作状态。
2012年新疆电力行业专业技术监督工作会议论文一次风机变频——工频自动切换工作可靠性的分析乌鲁木齐热电厂电热控制中心李勇才[文摘]针对乌鲁木齐热电厂在用的一次风机高压变频器从变频-工频自动切换、变频器故障分析与处理、变频器使用注意事项和变频器日常维护方面进行变频器工作可靠性的分析。
[关键词]高压变频器可靠性1 引言在火力发电厂中，风机和水泵是最主要的耗电设备，而这些设备都长期连续运行或处于变动负荷运行状态，其节能潜力巨大。
发电厂辅机电动机的经济运行，直接关系到厂用电率的高低。
对于风机和泵类负载，如果采用调速的方法改变其电流量，节电率达20%—60%。
目前新疆境内330MW及以上的发电机组普遍使用高压变频器。
高压变频器的特点如下：1）变频调速范围内启动时间短，启动电流小并且启动平稳，真正实现零到全速平滑调速，对电网及电机无冲击，可减少机械磨损，延长机械使用寿命。
2）操作方便维护简单，无需设置调节挡板，节流阀，避免了节流带来的能量损耗，只要调节频率即可改变电动机转速。
3）采用变频调速不仅降低风机、水泵设备的故障率，减少维修费用，同时也提高了系统调节品质，并且节电效果明显。
为确保高压变频器的安全运行，提高变频器工作的可靠性是确保变频器的安全运行的关键点。
在这里结合乌鲁木齐热电厂在用的国电南自ASD6000型一次风机高压变频器，对变频——工频自动切换工作可靠性的做以分析。
2 目前一次风机高压变频器运行状况为了降低生产成本，降低能耗，适应当前国务院提出的关于能源节约与资源综合利用“十二五”规划的要求，采用低消耗、低排放、高效率的持续发展理念的经济增长模式，应用变频节能技术来改造传统工艺的技术缺憾。
随着高压变频器技术产品的成熟与稳定应用，乌鲁木齐热电厂一次风机变频器目前采用调整驱动电机的转速和按比例节能，不仅提高了经济效益，而且产生巨大的社会效益，促进企业的技术进步。
但是设计里缺少变频——工频运行的自动切换系统。
一次风机变频切工频试验变频调速技术的应用，有利于调节设备的节能降耗。
随之而来的是增加了变频器后，设备运行多了一层隐患：当变频器故障时，所带负载设备必须跳闸，造成负荷迫降，降低经济效益。
如果能在变频器故障的情况下，迅速将变频所带负载转为旁路运行（即切为工频），同时必须保证切换过程不会对运行工况造成大的波动，将更加有利于整个发电系统的安全、稳定、经济运行。
标签：一次风机；变频；平稳切换；工频；一次风压变频器调速技术可以节约大量的能量，具有非常明显的经济意义，但由于受变频器本体故障、工作环境等因素影响，多次运行中跳闸，对锅炉稳定燃烧产生影响，给机组的安全稳定运行带来风险。
自动旁路是一项应用于变频器的自动切换系统，可以达到变频、工频之间的无扰切换，可以大大提高设备的可靠性，但是变频自动切工频后，是否能够保证机组的安全平稳过渡，能否保证切换时一次风压波动最小，使切换时能够将风压扰动降至最低，我们部门针对此问题，于2015年03月20日在#3机组一次风机做了一次风机变频器重故障跳闸变频自动切工频运行的动态试验。
此次试验非常成功，现将试验过程总结如下，供大家对此项技术进行了解。
试验前准备工作：一、一次风机变频器增加电流限制保护。
自动调节状态下变频电流达到156A 闭锁增，防止自动调节过程中变频器电流大导致一次风机变频器过流跳闸。
二、对一次风机跳闸联动设备进行检查。
一次风机入口调节阀、一次风机出口电动门、空预器入口一次风电动门、空预器出口热一次风电动门联锁信号均使用对应侧一次风机6KV开关停止信号，一次风机变频跳闸后2S切至工频运行，在这2S内非变频非工频状态的时间内确保不会联关以上设备；一次风机RB触发信号使用一次风机6KV开关运行取非，确保一次风机变频跳闸不会引起机组RB动作。
三、做一次风机工频状态下最大出力试验，确保入口挡板开度从100%关至对应负荷开度所用的时间内风机不会长时间过流。
四、对机组负荷对应的入口挡板门开度进行动态数据采集。
一次风机变频改造控制与调节研究本文结合韶关发电厂11号机组一次风机变频改造项目，从控制角度，介绍了使用高压变频调速装置对一次风机进行变频改造的方案和变频改造后一次风变频控制和一次风压自动调节的方案。
标签：一次风机；变频调速装置；工频旁路；一次风自动；一. 前言韶关发电厂#11机组是2005年7月份投产的300MW机组，DCS采用上海新华控制工程有限公司的XDPS200+系统，锅炉采用东方锅炉厂生产的DG1025/18.2-II15型W火焰炉，一次风系统设计有两台一次风机。
一次风主要承担输送煤粉至炉膛的作用，一次风压的高低直接影响炉膛效率和燃烧的安全性，一次风压调节至关重要，是燃烧过程的主要任务之一。
设计之初一次风机采用定速控制，一次风压的大小通过一次风入口挡板开度进行调节，存在较大的节流损失，直接影响厂用电率。
且我厂一次风机入口挡板特性差，一次风难以控制，导致一次风压自动长期无法投入。
因而，为解决一次风自动无法投入的问题，更出于节能目的，我们对一次风机进行了变频改造，改为智能高压变频调速。
在一次风机变频运行时，其入口挡板全开，不参与节流和一次风压的调节，一次风压力由变频装置改变一次风机转速实现。
同时保留工频回路和所有的挡板调节功能，当变频故障转工频运行时，一次风压力调节仍由一次风机入口挡板来实现。
二. 改造方案1. 电气改造方案一次风机变频改造保留DCS控制系统原有的一次风机入口挡板控制相关电气连接，变频系统与原有控制系统通过刀闸进行切换，以保证变频故障或检修维护时工频旁路运行可切换到原有的控制方式。
一次风机工频旁路示意图如下：其中，QF为一次风机的电源开关，KM1、KM2、KM3为工频-变频切换用接触器，由DCS控制；QS1、QS2为隔离刀闸。
QS1、QS2闭合，KM1、KM2吸合、KM3断开为一次风机变频方式，QS1、QS2拉开，KM1、KM2断开、KM3吸合为一次风机工频方式。
电气控制要求如下：1. 选择工频启动时，由DCS逻辑实现合KM3，分KM1、KM2，然后启动高压开关QF，接通工频回路带风机运行。
浅谈一次风机变频器自动旁路改造雷鸣，谢胤作者单位：天津国电津能热电有限公司地址：天津市东丽区华明镇范庄村北杨北公路邮编：300300 Primary Air Fan Inverter Automatic BypassReconstructionNAME：Lei Ming Xie YinAddr. Yang North Road,The Fan Village North,Huaming town,Dongli District,TianjinABSTRACT: Priary air fan of the Tianjin Guodian Jinneng Co-Generation Co.,LTD.#1 Unit were analyzed by manual bypass tofeasi- -bility analysis and design of automatic bypas--s, for the exchange of.KEY WORD: Priary air fan；inverter；automatic bypass；reconstruction摘要：本文对天津国电津能热电有限公司#1机组一次风机变频器由手动旁路改为自动旁路的可行性分析及设计进行了简析，以供交流。
关键词：一次风机；变频器；自动旁路；改造1 概述变频调速技术是当代最先进的调速技术，它不仅能够为我们提供舒适的工艺条件，满足用户的使用要求，更重要的是这项技术应用在风机、泵类等具有平方转矩特性的负载时，可以节约大量的能量，最大节能率可以达到50％～75％。
因此应用此项技术进行节能改造将会有非常明显的经济意义，同时它也具有优良的环境意义和优异的速度调节性能。
根据变频调速技术原理，变频调速设备用在电力、冶金、矿山、供水等行业将会大有前途，可以取代一些相对落后的调速方案，最大限度地提高企业的经济效益。
天津国电津能热电有限公司#1机组（330MW亚临界供热机组）于2009年8月12日10时完成168小时试运，正式进入商业运行。
该机组一次风机设计采用变频调速，手动旁路（即变频、工频模式通过刀闸手动切换）。
自投产以来，由于受变频器本体故障、工作环境等因素影响，多次运行中跳闸，导致RB动作，对锅炉稳定燃烧产生影响，给机组的安全稳定运行带来风险；同时，由于RB动作，快减负荷，造成AGC 解除，电量受限，受到电网两个细则考核。
为此，我们在不断提高设备可靠性的同时也在积极探寻一种可以将变频器故障影响降至最低的方法。
2 一次风机变频器自动旁路改造可行性分析自动旁路是一项应用于变频器的自动切换控制系统，可以达到变频、工频之间的无扰切换，从而大大提高设备可靠性。
我们针对这一技术，结合我公司实际情况，对此项改造的效果进行了论证分析：2.1 一次风机变频器自动旁路的改造，运行方面要达到如下几点：2.1.1 通过变频与工频运行方式之间的协调、切换，保证一次风机不间断运行；2.1.2 在一次风机变频运行状态自动切换至工频过程中，对切换点的位置判断准确、动作及时有效；2.1.3 通过变频转速与一次风调节挡板的开度配合，保证一次风不失压，风机不抢风、不返风，使锅炉在一次风机切换时，燃烧稳定、不发生跳磨或灭火现象。
2.2 挡板与变频器匹配曲线：当运行中的变频器产生故障但没有跳闸，要进行停运消缺时，需要将风机由变频转为工频方式运行。
在风机停变频启工频的过程中，将该侧风机入口调节挡板关至适当位置，同时将风机转至工频运行。
在切换过程中产生的一次风压扰动由非切换侧风机进行调节。
为实现无扰切换，风机工频启动时入口挡板所在位置，应保证风机出力和变频方式出力相当。
一次风机变频方式运行的转速要成功转换为一次风工频调节挡板的开度。
一般做法是：变频器切换时，自动将入口调整挡板由100%关至70%，基本满足一次风机切换时对于压力的要求。
但由于我公司一次风机出力较大，工频状态下挡板开至50%已能够满足80%负荷，对应变频情况下指令约为70%。
因此要做到切换时一次风压波动最小，就必须摸清不同变频指令下对应的挡板开度，以便再切换时能够将风压扰动降至最低。
方法如下：在机组平稳运行时，将A侧一次风机切手动保证出力不再改变，将B侧变频方式一次风机变频器调节切手动并记录此时的转速值，由运行人员缓缓将B侧变频器输出指令给至最大（相当工频转速），同时逐渐关闭入口调整挡板，此时风机全速运行，入口挡板关至一定开度，记下此时开度值。
这样所得到的数值即是一组对应值，通过不同负荷下多次实验即可得到转换函数的近似描点曲线。
2.3 设备要求：一次风机入口挡板要采用快速动作调节挡板（全行程动作时间不超过20s），以保证切换过程中入口拦板迅速动作到位，在风机转工频前不会失压过多。
逻辑中同时设置了最长关闭挡板时间限制，到达此时限后立即闭合工频开关，挡板则继续关闭至要求位置。
2.4 逻辑要求：2.4.1 原变频状态下一次风机保护跳闸条件不变；一次风机工作方式切换时，自动闭锁该切换风机RB连锁功能一段时间，若切换失败再触发RB保护动作；2.4.2工频风机跳闸直接产生机组RB，不做自动向变频切换。
2.4.3 考虑到变频器的调节特性与入口挡板的调节特性相差较大，并且同一侧风机有挡板和变频器2种执行器，为了防止同时自动调节造成系统震荡，或者调节过程中挡板卡涩，在变频器切至工频位置后，应减少挡板调节，以另一侧变频调解为主。
2.4.4 在切换过程中，另一侧一次风机应继续保持自动投入状态，自动跟踪一次风母管压力，通过变频器调整来实现一次风压的稳定，将系统波动降至最低。
我们针对上述要求，通过理论论证及模拟实验，积累了大量的数据，并得出自动旁路改造可行的结论。
因此，我们决定对一次风机变频器进行自动旁路改造，以期降低故障工况下的扰动，提高机组可靠性，保障安全运行。
3 一次风机变频器自动旁路改造方案采用变频器对一次风机进行控制的目的：改善工艺过程，提高控制性能，减小风机起停电流，延长设备的使用寿命，减少维修量。
保持风机出口风门最大，通过改变变频器的输出频率（电机速度）来调节风量，以节约原来通过改变风门开度调节风量时浪费在风门上的能源。
此次，一次风机变频改造采用自动旁路技术，即：当变频器发生故障时将负载自动切换至工频运行，工频切换开关采用真空断路器，确保切换时开关能够开关切换电流。
变频器故障处理完毕再切换至变频运行，提高一次风机设备可靠性，最大限度降低因变频器故障导致的燃烧扰动及负荷限制，保障机组安全稳定运行。
一次风机变频器一拖一自动旁路改造具体方案如下：3.1 改造前手动旁路，即通过切换QS1、QS2、QS3三组隔离开关实现旁路运行；变频时QS1、QS2合入，QS3断开；工频时QS1、QS2断开，QS3合入，如图一。
3.2 改造后增加一面自动切换旁路柜，一次回路接线如图二。
QS3刀闸拆除，增加K1、K2、K3真空开关，K1、K2采用真空接触器，K3采用真空断路器。
QS1、QS2作为检修变频器时明显断开点，正常时合入。
变频运行时K1、K2合入，K3断开。
工频运行时K1、K2断开，K3合入。
当变频故障时，依次断开K2、K1，合入K3。
切换时间3-5秒。
（以上顺序切换变频器主控程序设定，当切换失败时跳开电源开关）。
图一：改造前图二：改造后3.3 施工方案将工频自动旁路柜并排放置在刀闸切换柜旁。
取消两柜间隔板，通过交联软电缆（耐压10kV以上）连接一次回路。
变频室侧墙外移1000mm，以方便安装旁路柜。
柜尺寸L1000*K1500*G2200。
主控程序升级改造为工频自动旁路版本。
控制接线依据设计图纸连接。
4 DCS与变频器控制相关逻辑为配合此次一次风机变频器自动旁路改造，根据实际情况，需对DCS与变频器控制逻辑进行相应调整，具体情况如下：4.1 一次风机变频启动控制DCS接收到“变频就绪”允许信号后，发出“变频启动指令”，变频器PLC控制系统接收到启动指令后，K1真空断路器合闸，并在在3S内完成变频器自充电过程，K2真空断路器合闸，同时给DCS发一个“变频运行”状态信号，运行频率从0Hz按照设定的时间升频至给定频率值。
4.2 一次风机变频停止控制A、“一次风机变频运行”信号有效时，DCS发“一次风机变频停止指令”至变频器控制系统。
B、变频器接收到“变频停止指令”信号后，运行频率按照设定的时间降至0Hz，然后断开“变频运行”信号，断K2、K1，一次风机6kV侧开关由DCS手动断开。
4.3 一次风机变频急停控制A、当DCS系统一次风机保护动作跳闸一次风机6kV侧开关时，DCS同时发“一次风机急停”3S脉冲信号，至变频器控制系统。
B、一次风机6kV侧开关跳闸触发一次风机RB功能。
4.4 一次风机变频故障切工频控制A、变频器出现重故障不能变频运行时，由变频器PLC控制系统自动实现一次风机切工频运行。
B、“一次风机变频运行”信号消失与“变频器重故障”，一次风机调节挡板关闭至35%或延迟5S后，自动旁路投入，完成变、工频切换。
C、一次风机变频故障切工频不成功，变频器PLC控制系统将联跳一次风机6kV 侧开关，一次风机RB功能触发。
4.5 一次风机工频启动控制A、就地手动切换变频器工频方式，K3真空断路器合闸。
B、DCS合一次风机6kV侧开关。
4.6 一次风机工频停止控制“一次风机工频运行”信号有效时，DCS发“一次风机工频停止指令”至6kV开关，开关断开电机停止。
4.7 一次风机RB功能逻辑说明一次风机RB的触发条件不变：即运行的一次风机6kV侧开关跳闸，在负荷满足的情况下触发RB功能。
5 改造后成果基于上述论证、实验的基础，我们于2012年9月#1机组小修期间，完成了#1机组一次风机自动旁路改造，静、动态实验均满足要求，大大提高了一次风机的设备可靠性，为机组安全运行进一步夯实基础，为公司争创金牌机组做出了贡献！收稿日期：2013.7.16作者简介：雷鸣（1982-），男，天津，研究生，工程师，电气、集控。
