内反馈串极调速在发电厂锅炉引风机节能上的应用

电力18讯：    

    摘要：本文介绍了大港发电厂#4炉引风机电动机改造为内反馈串极调速调节后，与常规的节流调节在锅炉负压调整方式、安全性与经济性等方面进行分析比较，论证了内反馈串极调速应用在锅炉引风机上具有可观的节能效果，并具有较高的安全性和可靠性。
    关键词：内反馈　串极调速　节能

1、概述

    大港发电厂装有四台328.5MW汽轮发电机组。#4机组锅炉烟风系统为平衡通风双通道烟风系统，原两台引风机电动机为6kV变极双速交流异步电动机。锅炉炉膛负压调整为引风机入口调节挡板节流调节，节流损失很大。引风机改为内反馈串极调速后将节流调节改为转速调节收到了显著的节能效果。

2、内反馈调速串极调速的系统构成及调速原理

    内反馈串极调速系统由内反馈串极调速电动机和转速控制装置构成。
内反馈串极调速电动机是在国家标准系列绕线型感应电动机的定子上增设了一套三相对称绕组，称为调节绕组，而将原来的定子绕组称为主绕组。为保证合理的磁负荷，适当加长电机定、转子铁芯的长度，以保证有效的铁芯面积不变。因此其相同规格具有相同（或相近）的安装尺寸，结构相似，便于现有风机、水泵的调速节能改造。

图1为本厂#4炉改造后的引风机内反馈串极调速系统原理图。

    内反馈串极调速的原理就是将电动机转子转差电势sE20经整流后变成直流电压Ud，然后通过有源逆变可控硅整流器作为产生直流附加电势的电源。这个附加电势Id串在转子回路上，通过改变逆变角β来改变附加直流电动势的大小，从而达到改变转速的目的。有源逆变可控硅整流装置除了提供可调的直流附加电动势外，还可将整流后的异步电动机的转差功率逆变成为交流电回馈到电动机的调节绕组。调节绕组与主绕组产生的磁场同步，调节绕组的磁场对电动机相当于助磁作用。进入调速状态运行后，主绕组电流将下降，电动机从电源吸收的功率将下降。

    该系统电动机启动时采取异步启动方式，待升至额定转速后，将电动机转为调速状态。内反馈串极调速系统装有补偿装置，它在调速电动机调节绕组侧进行补偿，抵消变流系统产生的无功分量，直接改善电动机的功率因数，并具有滤除谐波的功能。

    内反馈串极调速系统的控制装置包括可控硅触发装置和程序控制装置。程序控制装置由西门子S7-224可编程控制器及EM223可编程控制器扩展模块、EM235模拟量扩展模块构成。通过与DCS系统的连接，可实现远方控制。在主控制室可实现启动、异步与调速状态的转换以及转速的监视与调整操作。

3、运行中可能出现的问题及对策

3.1　防止电动机在空载状态底转速时可控硅整流器逆变颠覆

    内反馈串极调速系统由于通过有源逆变可控硅整流器在逆变工况下工作，因此在空载调速状态下，尽可能不要将转速调至最低转速，以防止逆变角β过小造成逆变颠覆损坏可控硅。因此电动机大修后空试转向时应在异步状态下试运转。在电动机空载状态下试验调速装置时，逆变角β必须留有充足的裕度，即不要在电动机空载状态下将转速降到最低。

3.2　调速装置“远方/就地”方式转换的注意事项

    内反馈串极调速系统在“远方/就地”方式转换时必须确定就地转速与DCS转速定值相等或近似相等时进行转换，以防转速定值在转换的瞬间电流突然增大损坏可控硅。实际操作中避免此情况的发生，应在异步状态下进行“远方/就地”转换，在DCS系统组态上通过启动电动机前强制在异步状态，而且DCS转速控制站输出强制为最大转速输出可避免此情况的发生。在调速状态下,应将转速调整至最大转速后转换至异步运行后再进行“远方/就地”方式的转换，实现无扰动切换。

3.3　谐振问题

    由于内反馈串极调速系统装有补偿装置，如果参数选择不适当，会产生谐振现象，因此在设计上应避免在长期运行的状态下出现谐振现象。由于在不同转速变化时可能会产生谐振现象，在运行中应避开谐振点所对应的转速，即可消除谐振现象。

4、安全性与节能效果分析

    本厂内反馈串极调速引风机改造后，考虑到在磨煤机突然跳闸等较大的扰动下，确保炉膛负压能够快速响应，防止锅炉灭火，在炉膛负压调整手段上采取串极调速与调节挡板节流调节相结合的方式。串极调速作为粗调，保留引风机入口调节挡板作为炉膛负压的主调节手段。这样既达到节能的效果，又能实现炉膛负压在大的扰动下的快速响应，从而做到了既保证安全性又保证了经济性。