三、循环流化床风机系统的变频改造

    对于大容量的循环流化床锅炉，采用的是双风机系统，其可靠性要求与普通煤粉锅炉相同，当一台风机（变频器）故障时，不至于引起锅炉灭火，只是会引起比较大的扰动，并会甩掉一部分负荷。为将扰动降到最小，所以对于大容量的循环流化床风机的一、二次风机、引风机的变频改造采用了“一拖一”自动旁路控制系统，而对于两用一备用流化风机，考虑到经济性，则采用“一拖一”手动旁路的控制系统，以下本文简单介绍HARVEST系列的变频器及两种控制系统在循环流化床风机上的应用。

    3.1HARVEST系列高压变频器的介绍：

HARVEST系列高压变频器典型结构

    北京利德华福电气技术有限公司的HARVEST系列为单元串联多电平高压变频器，采用多个独立的低压功率单元串联来实现高压输出，主要包括移相变压器与功率单元两大部分。并辅以其他控制系统，如主控箱、PLC等，让变频器的运行状态能够实时记录，并有完整的保护功能

    A、移相变压器，主要功能为将输入电压降为700V左右的电压，供给功率模块，并通过多重化设计，使得变压器二次侧各绕组的谐波电流相互抵消，基本上消除了变频器对电网的谐波污染。

    B、功率单元是整台变频器实现变压变频输出的基本单元，每个功率单元都相当于一台交－直－交电压型单相输出的底压变频器，输出等幅的PWM波形，但每个功率单元相互间有确定的相位偏移，串联叠加以后，在变频器输出侧得到的是正弦阶梯状PWM波。

    C、变频器的控制采用DCS远程控制，通过一路4-20MA模拟量，直接控制变频器的输出转速，以达到控制风机风压、风量的目的。在DCS侧，通过自动控制程序，根据负荷、炉膛压力等数据进行自动调节控制。

    D、变频器控制电源采用两路交流220V电源，两路电源互为备用，在其中一路电源失电之后可以进行无扰切换，并将报警信号送至DCS，方便检修人员的故障排除。

    E、变频器冷却采用空水冷方式冷却加空调辅助冷却，变频器散热的热风，通过水冷器进行热交换，又回到室内继续循环，采用空水冷方式冷却，变频器室实际与外界没有空气交换，对变频器室的环境起好很好的改善效果，同时，在后期维护上，空水冷相对于其他散热方式，如空调循环，维护量都相对应少很多。在变频室内还安装有空调，在空水冷设备正常投入使用的情况下，空调只做为备用。

     3.2“一拖一”手动旁路变频改造介绍，主要应用负载为流化风机：

    如图所示，“一拖一”手动旁路变频器一次回路由三个手动刀闸构成，变频器输入刀闸QS1，变频器输出刀闸QS2，工频旁路刀闸QS3。并且三个刀闸之间有完整的互锁功能：变频器输出刀闸QS2与工频旁路刀闸QS3之前的机械互锁，其中一个合闸之后，另一个不能合闸，主要是防止两个刀闸同时合闸时，变频器的反送电，导致变频器功率单元的损坏。

    循环流化床锅炉的流化风机一般是三到五台，主要看炉膛及风烟管道的结构及配套风机功率大小，宝丽华电厂流化风机为三台，正常运行情况下为两用一备，其中备用流化风机变频器处于热备用状态，即变频器的输入刀闸QS1与输出刀闸QS2为合闸状态，且高压开关QF在合闸状态，变频器处于高压带电待机状态，在其他两台风机或者变频器如果出现故障时，可以随时启动备用风机，立即投入使用，再将故障风机退出运行检修，检修完毕后再投入备用。

    由于流化风机是两用一备，在其出现故障之后可以立即开启备用风机，留有充裕的检修时间，所以考虑到经济状态，采用“一拖一”手动旁路系统即可满足连续生产的要求。

    3.3“一拖一”自动旁路变频改造介绍，主要应用负载为引风机，一、二次风机：

    如图所示，“一拖一”自动旁路变频器一次回路由两个手动刀闸及三个真空接触器构成，变频器输入刀闸QS1，输入接触器KM1，变频器输出刀闸QS2，输出接触器KM2，工频旁路接触器KM3。要检修变频器时，可以将手动刀闸QS41与QS42断开，形成明显的断点，以确保安全。变频运行时，合上KM41与KM42，当变频器出现故障时，系统会自动分断KM41与KM42，并延时合上KM43，电机以工频状态运行。

    虽然对于双风机循环流化床锅炉系统，其中一台风机有故障时，锅炉并不会熄火，只需要降负荷运行。为保证系统的连续运行，引风机，一、二次风机采用“一拖一”自动旁路系统，在变频器发生故障时，变频器将自动将KM41与KM42分闸，并发“重故障”状态信号至DCS，DCS接到变频器“重故障”状态信号之后，开始发出关风门指令，当风门关到一定开度时，变频器自动合上KM43，此时风机以工频状态运行。

    在经过现场多次的试验后，当变频器出现故障时，此时风门开度最好关到30%左右为最佳值，此时再将风机以工频状态运行起来，对整个锅炉系统的影响最小。在多次试验风门开关速度以后，确定了变频器故障切换工频的时间，即当变频器出现故障之后立刻开始计时，并分闸KM41与KM42，同时发“重故障”信号至DCS，DCS开始执行关风门逻辑，在经过29秒之后，风门大概关至30%开度，此时变频器自动将KM43合闸，风机恢复工频运行。

    所以，对于引风机、一、二次风机系统来说，当变频器有故障时，只有大概30秒左右的负荷压力波动时间，即可以恢复到双风机运行状态。这样可以保证系统的连续运行。

    可能对于不同现场来说有不一样的运行工况，可能风门的机械动作时间也不尽相同，HARSVERT系列变频器可以从界面上面自由设定切换工频的时间，以满足不同现场的工况的要求。

四、结束语：

     对于宝丽华集团荷树园电厂变频器的改造情况来看，循环流化床锅炉风机系统的变频改造取得了很好的效果，方便了运行人员的调节，整个锅炉运行工况相对于工频状态下稳定得多，再者，通过变频改造，也降低了厂用电比率，起到很好的节能效果。

参考文献资料：

    1、  倚鹏 主编，高压大功率变频器技术原理及应用，人民邮电出版社，2008.2第一版

    2、  中国动力工程学会编，火力发电设备技术手册，北京：机械工业出版社，1999

    3、  广东宝丽华电力有限公司介绍

现场图1

现场图2

现场图3