合康变频HID300A系列在电厂空冷岛上的应用

一、项目背景

发电站直接空冷系统(空冷岛)，由于具有环保、节能、节水等主要特点，电站空冷技术特别是直冷技术在国内外火力发电厂的建设中得到广泛应用。鄂尔多斯某电力公司为增建一台60MW机组作为背压机组的后置机，采用东方汽轮机有限公司低压中温直接空冷凝汽式汽轮机。本期工程有1台机组，每台空冷机组配置12台风机，每台风机配置1台变频器。变频器额定功率：风机泵类160kW。

客户经多方面考察试验后，选择了合康HID300A系列变频器。由于空冷风机是按照装置的最大处理量和最高月平均温度计算设计，在不同的季节、不同的处理量的情况下，所需的风量相差很大。采用合康HID300A系列变频控制后，可根据不同气候条件改变电机转速，空冷风机的风量可随处理量、原油性质及气温的变化而变化，从而减少了能源的浪费。当所需风量比较少时，变频器在满足机组正常工况需求的情形下，使电机在低转速下运转，减少噪音及对机械的磨损，延长设备使用寿命并降低维修费用。

图1空冷机组

图2合康变频调速控制系统

二、空冷风机变频柜的选型要求

现场空冷风机系统对变频柜的选型有以下要求：

1、空冷变频器及变频器电源开关采用组柜方式(单柜单回路)，柜体采用固定安装结构，下出线方式。变频柜主电源采用与进线柜母排连接方式，防护等级不低于IP42。

2、每台柜内主控制回路至少应包括：进线刀熔开关或塑壳断路器、直流电抗器、输入滤波器、变频器、输出电抗器等;其他控制回路根据控制要求配置变压器及所有提供必要功能的电气设备，包括变频器及所有安装在控制柜内所需的设备。变频器应配通信接口(通讯协议为ModbusRS485)。为了变频系统的散热考虑，所用输出电抗器必须安装在变频器外或选用一体型式，使电厂各级母线电压上的谐波分量满足相关标准的要求。

3、变频器将完成整个风机驱动系统的运行，频率范围在旋转速度的0 %～110 %之内。并考虑由电缆、滤波器以及变频器放置于变频器柜内的降容等导致的功率损失。

4、变频器必需能够对转动的风机电机进行启动(双向重启动)。

5、变频器安装于变频器柜内，在变频器壳体的前门要安装一个按键界面(控制板)，以便通过变频器实现对风机的操作以及对AC驱动装置调节器校正等。

6、控制柜的设计要考虑由功率损失引起的冷却和散热要求。气流不得被内置的装置阻隔。在柜顶上安装风扇，变换器区域的空气入口必须满足设计环境要求。

三、系统控制原理

3.1直接空冷系统工作方式

直接空冷系统是指汽轮机的排汽直接用空气来冷凝，空气与蒸汽间进行热交换。所需冷却空气，通常由机械通风方式供应。直接空冷系统所用的空冷凝汽器是由外表面镀锌的椭圆形钢管外套矩形翅片的若干个管束组成。汽轮机排汽通过粗大的排汽管道送到室外的空冷凝汽器，在换热的过程中，利用散热器翅片管外侧流过的冷空气，将凝汽器中从处于真空状态下的汽轮机排出的热介质饱和蒸汽冷凝，最后冷凝后的凝结水经处理后送回锅炉。

根据凝结水和蒸汽的流动方向，直接空冷系统可以分为顺流式、逆流式、顺逆混合式三种工作方式。顺流式是指汽轮机排汽沿配气管由上而下进入空冷凝汽器，冷凝后的凝结水的流动方向与蒸汽流动方向相同。反方向流动的便是逆流式。在直接空冷系统中，既要提供传热性能，又需放置凝结水冻结，空冷凝汽器基本都采用顺逆流联合方式。

3.2空冷风机变频控制系统

本项目直接空冷系统采用顺流为主、逆流为辅的方式，其中8台变频风机为顺流式启动，4台变频风机为逆流式启动。系统工作时，首先逆流风机先启动，随着蒸汽流量的增加，背压升高，逆流风机转速增加。当无法满足要求时，距离进气口较远的顺流单元被启动，依次类推，以保证各个管束内充满蒸汽，且空气集聚在逆流管束顶部，避免冻管。

空冷控制系统预先设定了汽轮机背压的设置值，通过处理后的实际测量值与设定值进行比较，从而发出指令，改变风机的转速以及人为决定开启或者关闭配汽管道上的蒸汽隔离阀，使冷却空气的流量与运行条件相协调，将汽轮机排汽压力保持恒定。背压实际测量值高于设定值，则提高在运风机的转速或启动更多的风机，背压实际测量值低于设定值，则降低在运风机的转速或停转部分风机。12台变频风机根据系统的蒸汽压力及温度等进行DCS集中控制。