國臣觀點：火電廠給粉變頻改造豈能因“噎”廢食

     從最近召開的全國火電大機組（300MW）競賽第36屆年會上獲悉，有很多火（熱）電廠因為給粉機變頻器低壓跳閘問題無法解決，竟將現有的變頻調速系統(tǒng)重新換回原先的滑差調速系統(tǒng)。在當前全國節(jié)能減排的大形式下，電廠做為節(jié)能減排的重點行業(yè)，這樣無疑會減緩整個行業(yè)節(jié)能減排的步伐。電廠的節(jié)能降耗豈能因為變頻器的這一通病而因“噎”廢食？解決給粉機變頻器低壓跳閘引發(fā)MFT動作和非計劃停爐，也成了整個行業(yè)變頻改造的關鍵問題。國臣公司研發(fā)的SGS爐膛安全給粉控制系統(tǒng)，正是為解決這一技術難題而產生的。
     燃煤火電廠的負荷的變化是隨燃煤量的變化而變化。燃煤量的調節(jié)主要通過改變給粉機的轉速來調節(jié)。以往鍋爐給粉機主要由滑差電機來調節(jié)，由于給粉機所處環(huán)境粉塵多，溫度高，滑差電機的線圈經常容易燒壞。尤其是漏粉現象較嚴重的老電廠，故障率更高?；铍姍C的調速是非線形的，運行不夠穩(wěn)定，滑差電機的電磁線圈亦易被煤粉堵塞而燒壞。將鍋爐給粉滑差控制改為變頻控制，有效地克服了原滑差電機有死區(qū)，速度調節(jié)非線性，飛速等不足。

原滑差系統(tǒng)的缺陷
     原來電廠的給粉系統(tǒng)多采用的是滑差控制，由滑差電機、同操器和滑差控制器組成。該系統(tǒng)對電廠的鍋爐給粉存在著以下幾個方面的缺陷：
1 滑差電機難以勝任鍋爐給粉的惡劣環(huán)境，鍋爐給粉的環(huán)境中粉塵很大，溫度較高?；铍姍C經常處在這種惡劣環(huán)境下，滑差離合器內會經常引起積灰、堵塞現象；造成電機堵轉，甚至燒毀電磁線圈和電機。
2 滑差電機在低轉速時存在死區(qū)，速度調節(jié)線性不好，且高速時容易引起飛速等現象，對速度不易控制。
3 滑差電機控制器輸出不穩(wěn)，電機運行時容易出現抖動現象。
4 滑差電機出現故障時，維修難度大，不易維修；且故障率較高，經常在這種惡劣環(huán)境中維護電機勢必加大工人勞動強度。
5 滑差電機的動力電機在系統(tǒng)正常運行時，始終處于滿負荷運行狀態(tài)，這樣不僅浪費能源，而且減少電機的使用壽命。
6 滑差電機頻繁出現故障，勢必影響整個系統(tǒng)的正常運行；同時，工人們經常在這種惡劣的環(huán)境下維護電機，也勢必引起工人的厭煩情緒，引起工人對工作的不滿等。
鑒于以上各種原因，同時為了有效保障發(fā)電系統(tǒng)的正常運行，提高發(fā)電效率，現在電廠的鍋爐給粉系統(tǒng)中多已將將滑差控制改為變頻控制。
     鍋爐給粉變頻調速系統(tǒng)主要由變頻調速柜、手操器、備用電源自投柜、電機組成。由于采用了變頻器，其單機給粉機的啟、停只需操作小開關即可，所以在主電路中免去了交流接觸器，增加了可靠性。而交流異步鼠籠電動機其防護等級為IP44，既耐粉塵，又耐高溫，加上變頻調速器的無級平滑的調速，使該系統(tǒng)具有調速線性、運行穩(wěn)定、節(jié)能、易維護等優(yōu)點。另外由于煤質的變化，給粉機有時會發(fā)生堵轉。以往堵轉故障給電氣、熱工、鍋爐、運行等方面專業(yè)帶來很多麻煩。用變頻調速系統(tǒng)后，只需運行人員按正、反轉按鈕即可排除堵轉故障，大大降低了勞動強度，減少了消缺時間。

交流變頻控制系統(tǒng)的優(yōu)點
1 利用三相交流電機替代滑差電機。這樣電機在這種惡劣環(huán)境下就不會經常出現積灰、堵塞現象。三相交流電機能夠很好地適應這種惡劣環(huán)境。由于交流異步電動機防護等級高（IP44），電機可實現免維護。
2 采用了交流變頻控制器，它具有體積小，功能強，技術先進，可靠性高和性能優(yōu)異等特點。變頻器調速線性度可達99%，轉速平穩(wěn)，沒有漂移，避免了溜負荷現象。給粉均勻，燃燒穩(wěn)定，降低了鍋爐投油值。
3 變頻器操作直觀方便，節(jié)能，維護量小，具有液晶顯示的人機接口模塊，其性能價格比遠高于滑差控制系統(tǒng)。
4 采用變頻控制后，系統(tǒng)日常故障率會大大降低，日常維護量小，降低工人勞動強度；提高系統(tǒng)的遠行效率。百分之八十以上的堵轉現象只需按正、反轉按鈕即可消缺，大大減輕了勞動強度。
5 采用變頻器控制三相交流電機，三相交流電機的轉速會隨著變頻器輸出電壓的高低而變化，不會經常處于滿負荷運轉狀態(tài)，對節(jié)能降耗起著重要作用。通過實際測試，其節(jié)能在30%左右，效果顯著。電氣主電路和控制回路簡單，可靠，便于維護。采用雙電源供電和備用電源處于熱備用狀態(tài)。當一側工作電源掉電時，另一側電源自動投入。
6 采用變頻控制后，可以有效地保障整個系統(tǒng)的正常運行，降低系統(tǒng)的故障率，提高系統(tǒng)的安全可靠性。
7 變頻器具有內在的保護功能
（1） 相間短路保護
（2） 電動機上電過程中的接地故障保護
（3） 不適當通風引起的過熱保護
8 通過變頻器的人機接口模塊，可以方便地改變和監(jiān)控變頻器的各種運行參數。變頻調速系統(tǒng)還可把各臺給粉機的同步轉速轉換成以下電信號：4-20mA和0-5V送至DCS。
9 變頻器對電機具有多種保護功能。
（1） 對電機的過流保護
（2） 對電機的過熱保護
（3） 對電機的過壓欠壓保護
（4） 瞬間掉電保護
（5） 控制線路掉電保護
（6） 接地短路保護
（7） 輸出短路保護

火電廠目前存在的問題
     變頻器以其調速精確、使用簡單、保護功能齊全等優(yōu)點逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)的調速控制裝置而在電廠給粉機上得到廣泛應用，但由于國內某些工廠的電網電壓不穩(wěn)定，導致變頻器在使用中產生了新的問題—變頻器低壓保護跳閘。這種跳閘會因為變頻器的保護設置不同而表現為過流保護或低壓保護。但其原因都是因為電網低電壓引起的。低電壓通常都是短時的，主要是因為電網晃電或備自投切換時間過長。引起電網晃電的原因很多，如主電網側的電網波動、負荷不平衡、雷擊、電力切換等原因，負載側的大型設備啟動和應用、線路過載等原因。大多數自備電廠，它所生產的電能和熱能絕大多數是供它內部使用的，電廠給粉機變頻器在遇到廠用電壓瞬時低于變頻器的低電壓保護值(根據變頻器的型號不同該值也不同)時變頻器停機，導致給粉機停機，同時會給FSSS(鍋爐安全監(jiān)控系統(tǒng))發(fā)出給粉機停止信號，這樣會導致FSSS的MFT動作。因為給粉機變頻器低壓保護跳閘而引起的非計劃停爐，給電廠帶來很大的經濟損失，也是目前電廠面臨的比較大的問題，只有很好的解決該問題才能保證電廠安全、可靠、高效的正常運行。這種問題主要是因為電廠給粉變頻調速系統(tǒng)的缺陷引起的。目前，多數電廠的給粉系統(tǒng)使用的變頻調速系統(tǒng)，通過DCS或操作臺輸出4～20mA信號控制變頻器的轉速來實現給粉調節(jié)。變頻器的起、停、故障和1C/2C電源等信號再返送給FSSS，FSSS通過這些信號來判斷給粉全停邏輯，并引發(fā)MFT動作。給粉調速系統(tǒng)的配電柜，多采用1C/2C分別供電、3C備自投切換方式，當有MFT動作時，采用大聯鎖切除給粉變頻1C/2C電源，停止供粉。
這種給粉變頻調速系統(tǒng)最大的問題就是抗晃電能力差。
1）控制電路抗晃電能力差。這種給粉變頻調速系統(tǒng)的成套比較陳舊，特別是靠操作臺來控制調速的系統(tǒng)，控制電路都是設計安裝在變頻器柜內，當廠用電晃電時，控制電路失電，無法達到調速控制目的。有些DCS的信號輸入需要電壓－電流信號轉換，這種轉換模塊也成套在變頻柜內，當電網晃電時，這些信號也一樣無法送達DCS。
2）變頻器本身抗晃電能力差。當廠用電瞬間跌落或備自投切換時，變頻器會欠壓保護，當電壓恢復時，變頻重啟動。這是變頻器設計原理決定的，所有廠家的變頻器都存在這種問題。
3）1C/2C接觸器抗晃電能力差，有很多電廠存在晃電時接觸器先跳閘的問題，但這是表面問題，即使接觸器不跳閘，變頻器也會因為瞬間失電跳閘，給粉系統(tǒng)一樣無法正常工作。

直流支撐技術
     變頻器是由整流器和逆變器兩部分組成。通過對變頻器的研究，變頻器低電壓指其中間直流回路低電壓(即逆變器輸入電壓過低)。一般的變頻器都具有過壓、失壓和瞬間停電的保護功能。變頻器的逆變器件為GTR時，一旦失壓或停電，控制電路將停止向驅動電路輸出信號，使驅動電路和GTR全部停止工作，電動機將處于自由制動狀態(tài)。逆變器件為IGBT時，在失壓或停電后，將允許變頻器繼續(xù)工作一個短時間td，若失壓或停電時間to＜td，變頻器將平穩(wěn)過度運行；若失壓或停電時間to＞td ，變頻器自我保護停止運行。一般td都在15～25ms,只要電源“晃電”較為強烈，to都在幾秒鐘以上，變頻器自我保護停止運行，使電動機停止運行。
結合變頻器的原理和工作方式，采用抗晃電系統(tǒng)，是解決變頻器低壓跳閘的最好辦法。
     變頻器的雛形是直流變頻器，交流變頻器只是在直流變頻器的前端加上了整流器。變頻器的控制電源和作功電源都來自于變頻器內部的直流母線。新型變頻器都有直流母線端子。直流電源技術已經非常成熟，都配備了完善的自檢系統(tǒng)。國內目前有100多家知名的直流電源廠商，很多直流電源廠商就是用變頻器逆變做為交流電源輸出端的。直流電源做為變頻器的備用電源，解決變頻器的低壓跳閘，已在其他安全級別要求不高的行業(yè)有成熟的應用。如：江蘇的美國醋纖（南通）公司，在1996年就使用了直流電源做為變頻器的備用電源。
使用瓶頸
火電廠要使用這種技術的瓶頸在哪兒？
1. 安全級別高?；痣姀S鍋爐控制系統(tǒng)屬于SIL3級，相當于AK5級。
2. 火電廠使用直流電源的關鍵是既要適時供電，又要緊要關頭斷電，且斷的可靠性要求更高。
3. 抗晃電系統(tǒng)要和FSSS聯動，要進行FSSS的邏輯運算，廠商要熟悉電廠控制系統(tǒng)，要有電廠的現場經驗，這是直流電源廠家不能做到的。
     從系統(tǒng)安全級別入手，從斷的可靠性入手我們專為熱