分享一个合康变频器工频自动旁路系统在引风机调速中的设计与应用

一、引言
随着现代电力、电子及自动控制技术的不断发展，高压变频器的技术日趋成熟，近年来，在火电厂引风机节能改造上得到了广泛的应用，并取得了很好的节能效果。杭州萧越热电有限公司是一家以供热为主的热电联产企业，建设有3*75t/h循环流化床锅炉，引风机功率为630kW，风量调节为入口挡板调节，机组运行中，由于供热负荷波动较大，引风机的调节非常频繁，同时为了适应负荷变化的需要，引风机在设计和选型上有很大的富裕度，引风机的入口挡板开度在30％～60％之间，这种截流式的调节方式，浪费了巨大的能源，为此决定对3台引风机系统进行变频调速改造，以达到节能降耗，提高系统经济运行的目的。

二、对变频器的技术要求
引风机是热电厂锅炉机组重要的高压辅机设备，其稳定性、可靠性直接影响机组的安全稳定运行，一旦这些关键辅机设备由于变频器故障造成非正常停机，会导致机组负荷大幅下降甚至跳机、锅炉熄火等事故。造成的损失是节能效益无法弥补的。从安全经济运行角度来讲，引风机一刻都不能停运，引风机一旦停运，锅炉大连锁就会自动动作，锅炉紧急停炉、压火。因此，电厂辅机在进行高压变频器改造时，对高压变频设备的稳定性、可靠性要求排在首位。
1、可靠性是选择变频器的充分必要条件。
所以在选择高压变频器时必须考虑如下指标：平均无故障时间；对电网电压波动的适应能力，即在电压瞬间下降30％时变频器不跳闸；对温度、粉尘等环境的适应能力；对自身小故障的承受能力，即变频器最好具有单元旁路功能；对外部故障的承受能力，即变频器具有来电再启动功能，以适应外部电网电压瞬间跌落；
2、可维护性要求。
变频器故障恢复时间也是选择变频器不可忽视的要求。一是瞬间可自行恢复的故障，这种故障一旦出现之后，能在较短的时间内自行恢复，而具有转速自动跟踪功能的变频装置能显著提高在此种故障情况下的运行能力和可靠性；二是发生永久性损坏故障后装置的恢复时间，功率单元模块化可以在短时间内更换备用模块，使设备在短时间内恢复运行。
3、工频自动互切功能。
即当变频器严重故障时，风机能自动切换到工频运行，变频器故障恢复后，风机又可以自动从工频切换到变频运行，以实现引风机的连续不间断运行，从而保证了锅炉运行的稳定性和连续性，减少停炉损失。
4、可调性保证。
供热机组因热负荷变化比较大，因此锅炉负荷要随着供热负荷的变化随时做出调整，因此锅炉引风机也要根据锅炉负荷随时调整。

三、工频切换方式
变频器工频切换方式分为手动旁路和自动旁里两种方式：
1、手动切换方式
手动切换方式投资少，在检修变频器时有明显的断电时间，能够保证人身安全，但存在操作复杂、切换时间长，需要锅炉停炉、压火后进行人工操作，不符合锅炉要求连续运行的稳定性和经济性要求。如下图所示：

上述手动切换方式由三个隔离开关QS1、QS2和QS3组成，其中QS2和QS3不能同时合上，在机械上互锁。当变频器运行时，QS1、QS2合上，QS3断开；当变频器故障时自动跳开上级开关QF；断开QS1和QS2，合上QS3之后合上上级开关QF，电机进入工频运行。
2、自动切换方式
自动切换旁路的优点是，能够实现运行中变频自动切工频运行、工频自动切变频，这一过程是连续的，不会引起锅炉停炉、压火，从而保证了连续生产的需要，这是很重要的。缺点是投资高，编程复杂，处理的不好容易造成扩大事故。如下图所示：

自动切换系统需要考虑以下几个问题：
（1）变频切工频时需要判断是变频器故障还是电机本身故障，以免造成扩大事故；
（2）变频切工频时需要解决切到工频运行时风门的自动动作问题，以维持锅炉负压和风量的恒定，保证锅炉稳定运行，同时还要考虑到切换时间要躲过电机的暂态过程；
（3）工频切变频时，变频器需要有飞车启动功能，以便变频器能跟踪电机转速，实现平稳切换，同时切换时间也需要综合考虑电机的过渡过程，以免出现变频器“过压”故障，切换失败，造成锅炉停炉。

四、结束语
火电厂引风机变频调速改造，节能空间在20％～30％，具有很好的节能效果，但是变频器在雷雨季节容易受到雷电冲击，造成过电压保护动作跳闸，从而引起锅炉压火、停炉，其造成的损失是节能所无法弥补的。合康变频器“工频自动互切功能”在锅炉引风机变频调速系统中的实现，从根本上保证了锅炉的连续运行。