自动旁路型智能高压变频调速系统在CFB锅炉风机高压变频改造应用

1　引言

浙江江山虎热电有限公司作为何家山水泥有限公司（江山虎集团）的余热发电生产线，担负着向何家山水泥2500t/d生产线供电的任务。自备电厂配置75t/h循环流化床锅炉1台、余热锅炉2台，母线电压10.5kv。主要辅机情况如表1所示。

　　发电机组设计出力为15mw，蒸发量75t/h左右，正常运行时机组满负荷运行，但由于锅炉辅机系统设计选型初期考虑到冷空气动力场测试、强风吹扫的工艺要求，针对风机匹配系数（s.f.）都留有裕度，当发电机组处于长期发电运行中，其需要的风量都小于上述工艺的要求，造成锅炉辅机系统大部分时间都基本上属于大马拉小车的局面。

2　自动旁路选型的初衷

作为何家山水泥生产线最重要的生产动力源，自备电厂负荷较大波动将直接影响到整条水泥生产线产量。为保证锅炉机组出力的稳定性，而火力发电机组最重要的辅机机组一次风机、二次风机、引风机变频改造后运行的可靠性就是用户最关心的问题，为保证风机在变频调速状态下能够无扰动地、平稳地切换到工频和在工频运行状态下，无扰动地、平稳地切换到变频运行状态下是非常必要的，日常维护保养和故障处理均需要这一功能。所以改造设计中都考虑有工频旁路系统，其切换方式一般有两种方式：一为刀闸切换的手动旁路系统，适用于对工艺实时性要求不高的用户（例如供水行业、存在压火运行时段的cfb锅炉、调峰机组、存在热备用设备等等）;二为开关切换的自动旁路系统，对于实时性要求很高，工艺不允许有中断生产线重要设备。前者切换方式比起后者初投资较省（只是开关与刀闸的差价），但是要求在断开进线开关，停止风机运行的情况下进行工/变频切换。在现行满负荷运行的条件下，是不允许停止引风机和一次风机的。只能在低负荷压火运行时经过系统调度允许时才能进行，此时发电机组也会受到较大影响，这是用户所不允许的。因此用户经过多方考证最终决定选用智光电机zinvert智能高压变频调速系统自动旁路系列。

　　工/变频互切的关键问题就是切换过程的同期问题，在解决变频器运行过程中内部出现故障可靠地切换到工频，早期已经能够很好的解决;但变频器检修完毕，对用户工艺运行系统不造成影响，电机在旋转状态下可靠地由工频瞬间转换至变频运行，没有技术的保证是不行的，智光电机自主研发stt（speedtracingtechnology）专利技术有效地解决了这一技术瓶颈，众所周知工频切换变频，瞬时电机定子电源失电后由于转子残流、剩磁产生的频率、幅值衰减的定子残压、变频器输出不能承受与发电机非同期并网的类似冲击，一般的变频器会过流保护，运用此技术可确保电机在调速范围内的任何转速下，无需停车即可直接启动系统，启动时无任何电流冲击，真正实现“飞车启动”，此技术不但可以有效实现工/变频自动无扰切换，而且对于用户母线紧急切换、减小瞬时可恢复性故障（电力电子设备多偶尔由干扰引起的软故障）造成对用户负载的间断，这保证工艺持续性工作具有重大意义，大大提高高压变频器的可靠性。图1所示为zinvert高压变频瞬停失电重启试验波形。

3　自动旁路方案设计

　　3.1　一次主回路设计（一次风机、二次风机、引风机均满足此要求）

　　每台风机按一拖一方式配置（即一台高压变频调速系统拖动一个负载），其电气接线图如图2所示。

%%%%%%%%%%2

　　该方案在设计中考虑了如下问题：

　　（1）刀闸k1、k2、k3、k4无机械闭锁功能，只是在检修时由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。如需自动切换至工频运行，此时先停止变频器输出，跳闸用户10kv开关柜，再由电气控制依次断开j2、j1，然后闭合j3使电机切换至工频侧，再合闸开关柜，使电机工频运行。

　　（4）在工频旁路运行状况下j3闭合，j2、j1断开。如需自动切换至变频运行，此时由电气线路控制先跳闸10kv开关柜，再断开j3，然后依次闭合j2、j1，再合闸开关柜，启动变频器，完成由工频旁路运行到变频运行的自动切换。

　　3.2　二次控制回路说明

　　变频器全部交由上位机dcs控制，对用户的接口说明如下：

　　（1）集控室操作员站根据现场工艺要求通过标准4～20ma调速信号控制变频器转速输出，变频器通过4～20ma模拟信号实时反映现场电机运行电流、电机运行转速（ai两路、ao一路）;

（2）变频器运行、停止、待机，轻故障报警、重故障停机、远程/就地控制方式、工频旁路/变频状态量实时上传上位机（di节点若干，根据