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。