1. 故障現(xiàn)象
    1999年8月中旬某天夜晚10點許，我電位化工分廠三鼓冷工段一臺正在運行的160m3/min的羅茨風(fēng)機（風(fēng)機型號為LG - 700×830 - 2，配用JS128 - 10、130kW電機）忽然發(fā)生故障，所配用的三菱MT - A140E - 132K型變頻器保護動作停機，此時變頻器機身面板上LED顯示為“E.OC3”，即過流斷路故障。經(jīng)當(dāng)班操縱工切換，將故障風(fēng)機退出運行，啟用另一臺備用風(fēng)機，焦?fàn)t生產(chǎn)恢復(fù)正常。
2. 監(jiān)查分析
    經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查分析，當(dāng)時的生產(chǎn)工藝參數(shù)壓力、流量等均在正常范圍內(nèi)，未有異常變化；風(fēng)機所配用的130kW電機長期工作負荷一直很穩(wěn)定，且負載率只有70%左右。根據(jù)變頻器過流保護動作分析，故障發(fā)生在風(fēng)機設(shè)備上的可能性很大。但此臺風(fēng)機體積大、質(zhì)量重，很難立即正確查找出故障點究竟在何部位。按以往的常規(guī)檢查方法，需要3 ~ 4名維修工對風(fēng)機作解體檢查，處理后再重新組裝，這樣至少要一整天時間，費時費力。
    我們根據(jù)現(xiàn)有條件，設(shè)想用變頻器低速拖動風(fēng)機旋轉(zhuǎn)，通過風(fēng)機內(nèi)可能產(chǎn)生的異常聲響來判別故障的種類要方便得多。
    我們在現(xiàn)場用所配用的三菱變頻器從0Hz開始逐步加至10Hz，然后緩慢加志20Hz，最后至30Hz止；再從30Hz緩慢減至20Hz，然后10Hz以下，反復(fù)多次。其間，我們細心觀察電機、風(fēng)機的運轉(zhuǎn)狀況，電機無異常，但發(fā)現(xiàn)風(fēng)機齒輪箱內(nèi)部在低頻率10 ~ 20Hz運轉(zhuǎn)時，內(nèi)部發(fā)出煩悶的周期性異常聲響。這樣反復(fù)多次試驗，很快判別并確定風(fēng)機齒輪箱內(nèi)有機械故障。
3. 故障修復(fù)
    經(jīng)維修工打開齒輪箱蓋后發(fā)現(xiàn)，在箱內(nèi)有一小鐵塊，兩只齒輪中的一只齒輪的齒角被碾壞，形成一個不規(guī)則的缺口毛邊平面。據(jù)此分析，齒輪箱內(nèi)兩咬合的齒輪在較高速運轉(zhuǎn)過程中，被小鐵塊卡住，在較大的轉(zhuǎn)動慣性力作用下被碾過造成齒輪損壞，并使變頻器發(fā)生過流保護動作停機。維修工將損壞的齒輪缺口毛邊銼平整理修復(fù)后，風(fēng)機很快恢復(fù)了生產(chǎn)運行。該故障風(fēng)機從檢查到修復(fù)，前后僅用了2個多小時。用這種方法檢查判別風(fēng)機等大型設(shè)備故障，既方便又省時省力。

　崗位職責(zé)

　　在生產(chǎn)班長的直接領(lǐng)導(dǎo)下，與推焦、裝煤、攔焦、上升管工等崗位密切配合。進行消煙除塵，安全順利地完成出爐計劃。

　　崗位安全操作要點

　　1、上崗前必須穿戴齊勞動保護用品。

　　2、 交接班時對設(shè)備各系統(tǒng)進行全面檢查，作好交接班記錄。

　　3、 開車前應(yīng)先給信號后動車，并注意前方是否有人或其它障礙。

　　4、 工作中禁止與他人說閑話，更不準(zhǔn)做其他工作，注意力要集中。

　　5、 設(shè)備運轉(zhuǎn)時各部位不能進行加油、清掃、檢修、工具不能亂放。

　　6、 消煙車向端臺行走時要減速行車。

　　7、 行車途中，不準(zhǔn)任何人上、下車。

　　8、 升降導(dǎo)套在下位時不得開動車輛。

　　9、非本崗位人員嚴(yán)禁開車操作。

　　10、檢修電器要由專業(yè)人員進行，配電室非專業(yè)人員不得入內(nèi)。

　　11、在操作當(dāng)中發(fā)生故障時，立即通知班長及值班長，聯(lián)系有關(guān)崗位并配合及時修復(fù)。

　　12、必須在出焦前才能揭蓋，如果推焦裝煤車或消煙車風(fēng)機供水系統(tǒng)出現(xiàn)故障短時間不能排除，消煙車應(yīng)開回端臺。

　　操作規(guī)程

　　1、出焦前將消煙車開到即將出爐的炭化室上對位。

　　2、人工打開消煙孔蓋。

　　3、通知上升管工關(guān)閉橋管翻板，然后使導(dǎo)套下降到位，然后開啟水泵，再啟動風(fēng)機。

　　4、開始裝煤時，在機側(cè)吸口處提前點火。

　　5、裝煤結(jié)束，推焦車對上爐門后，提起升降套筒，關(guān)嚴(yán)消煙孔蓋，嚴(yán)禁冒煙冒火。

　　6、消煙完成后，先停風(fēng)機電機，必須保證整個系統(tǒng)內(nèi)無煙塵，后停水泵。

　　7、將消煙車開到下一出爐號。

　　技術(shù)要點

　　1、消煙車司機應(yīng)盡量提前在推焦之前對好位進行預(yù)熱，先不要開風(fēng)機和水泵。

　　2、開始推焦后方可開啟風(fēng)機和水泵。

　　3、焦側(cè)升降套筒要放到底，機側(cè)套筒可以適當(dāng)調(diào)整高度。

　　4、開始裝煤時應(yīng)提前在機側(cè)點火。

　　5、裝煤完畢關(guān)閉大蓋時要先關(guān)機側(cè)孔再蓋焦側(cè)孔。

　　6、關(guān)閉孔蓋后延后10―20秒左右停止風(fēng)機和水泵。

　　7、盡量在風(fēng)機完全停止后再行走。

　　設(shè)備維護與保養(yǎng)

　　1、按照巡檢制度要求每班對設(shè)備進行巡檢，并做好記錄。

　　2、做好設(shè)備的日常維護保養(yǎng)工作，對日常維護保養(yǎng)和設(shè)備運行情況作好記錄。

　　3、走行裝置軸承，鏈傳動等潤滑零部件，應(yīng)定期注油，保持潤滑良好，走行電機每六個月更換一次潤滑油。

　　4、 注意檢查制動器的磨損情況，當(dāng)閘瓦磨損量為原厚度的1/2時必須更換。

　　5、配合電工定期檢查電器設(shè)備零部件，如配電室內(nèi)部接觸器，行程開關(guān)，制動器信號，限位開關(guān)等是否靈敏，電機的滑環(huán)和炭刷的接觸情況是否良好。

　　6、檢查儀表是否靈敏可靠，顯示是否準(zhǔn)確。

　　7、每班清掃一次設(shè)備衛(wèi)生。

　　O 引言

　　軸流通風(fēng)機級 ( 本體 ) 效率高，但噪聲和出口速度大；動能占全壓的 30%~50% 。因此，必須安裝擴散筒―塔及消聲器來回收動能及降低噪聲，所以對裝置風(fēng)機 ( 即有集流器、擴散筒―塔及消聲器等器件 ) 效率影響極大。

　　長期以來，關(guān)于對旋裝置風(fēng)機效率的說法不一，效率相差 50% 左右，分歧極大，文獻 [1] 認為對旋風(fēng)機在結(jié)構(gòu)和原理上先進，在獲得整直圓周方向速度分量的同時，并加給氣流能量，從而達到普通軸流式通風(fēng)機 不能 達到的高效率和高風(fēng)壓，對旋裝置效率比 JBT 級效率高 8% ，可提高風(fēng)壓 10%~20% 。采用不同運行方式，可分級使用，一機多用，能較大幅度降低電耗，節(jié)能省電 [1] 。文獻 [2] 認為由于對旋中沒有導(dǎo)流器，效率應(yīng)該高于雙級軸流式是錯誤的。并在理論和試驗中證明：對旋最高效率低 1%~2% [2] 。文獻 [3] 認為對旋采用三元流動葉輪，高轉(zhuǎn)速和加裝消聲器，可同時提高風(fēng)機效率和壓力，對旋 FBDII 系列由國家煤礦防塵通風(fēng)安全產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心風(fēng)機實驗室，按照 MT 755-1997 標(biāo)準(zhǔn)，對整機性能進行了檢驗 [3] 。結(jié)果表明：最高全壓效率 85% ，比波蘭高 8% ，比日本和國內(nèi)廠家也高 3%~8% ，壓力提高 10%~21% ，噪聲低 3~8dB[ 注：不知是 A 聲級還是比 A 聲級，從其單位 dB 看是比 A 聲級 L SA ] ，對旋裝置風(fēng)機達到 JBT 所 不能 達到的高效率、高風(fēng)壓及送風(fēng)距離長，現(xiàn)場使用還表明：兩臺 JBT(28kW) 串聯(lián)，送風(fēng)距離只有 500m ，風(fēng)量只有 100m 3 /min[ 筆者注：棗莊煤礦 1 臺 JBT(11kW) 送風(fēng)距離已達 3795m ，風(fēng)量達 85.22m 3 /min] ，而采用 1 臺 FBDII № 6/2 × 18.5 對旋，送風(fēng)距離達 1300m ，出口風(fēng)量 280m 3 /min ，至少節(jié)能約 30% ，運行效率高，運行兩年節(jié)省電費就可收回風(fēng)機的購置費，是礦用局部通風(fēng)機理想的更新?lián)Q代產(chǎn)品。

　　綜上所述，對我國目前大量使用中的對旋通風(fēng)機進行剖析探討研究，弄清各性能參數(shù) , 很有必要。

　　1  基本概念

　　在研究軸流通風(fēng)機內(nèi)的流動現(xiàn)象時，一般只對級 ( 本體 ) 進行分析，級是由葉輪和導(dǎo)葉組成。通常以級型式分析風(fēng)機，雙級高壓軸流 ( 普通軸流式 ) 通風(fēng)機的效率比對旋高 1%~2% ，指的是級 ( 本體 ) 的全壓效率，

　　表達式： η = Qp / P 。只有效率高、高風(fēng)壓和大風(fēng)量才有理論根據(jù)，比 A 聲級 L SA = L A － 10lg( Q p 2 )+19.8 ， Q p 2 大， L SA 值就小。

　　效率有全壓效率 η = Qp / P 、靜壓效率 η s = Qp s / P 和 級效率、裝置效率、運行效率等，風(fēng)機實際運行經(jīng)濟性不僅與風(fēng)機本身效率高低有關(guān)，而主要取決于其壓力特性和管網(wǎng)特性的匹配。只有運行效率高，才有實際的節(jié) 能效果 ， 全壓效率大于靜壓效率,廠房負壓風(fēng)機，級效率大于裝置效率，而裝置效率又大于運行效率。國務(wù)院提出風(fēng)機運行效率應(yīng)達 70% 以上。

2  　對旋 FBDII 系列結(jié)構(gòu)分析 ( 圖 1)

　　在設(shè)計配有通風(fēng)機的管網(wǎng)系統(tǒng)時，必須注意：在靠近通風(fēng)機進、出口截面約兩倍直徑長度內(nèi)，不應(yīng)安裝影響通風(fēng)機進、出口截面氣流均勻性的元 件。如不遵守這一原則，就會由于其進口或出口存在著不均勻速度場而大大惡化通風(fēng)機的特性曲線。從圖 1 知， FBD Ⅱ系列對旋式通風(fēng)機，結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜龐大恰就違背這一原則。

　　從圖 1 結(jié)構(gòu)圖知： FBD Ⅱ系列對旋式局部通風(fēng)機，結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜龐大，結(jié)構(gòu)設(shè)計不甚合理。例如：其葉輪 / 電機與主風(fēng)筒之間構(gòu)成的環(huán)形通道對氣流的均直性影響很大，從而對風(fēng)機性能影響也很大。

1、引言

　　電力資源是資源戰(zhàn)略題目中的重中之重，是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)。風(fēng)機是火力發(fā)電廠最重要的輔助設(shè)備之一，鍋爐的四大風(fēng)機的總耗電量約占機組發(fā)電量的2%左右。由于設(shè)計的考慮，而導(dǎo)致風(fēng)機型號的層層加碼，電站鍋爐的風(fēng)機的風(fēng)量和風(fēng)壓富裕度達20%～30%是很常見的事情，因此對其開展節(jié)能減排，意義重大。

2、用戶情況簡介

　　青島熱電團體公司是國有獨資大型熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)，主要擔(dān)負著為青島市企、事業(yè)單位和居民供熱及部分發(fā)電任務(wù)。

　　自1993年景立以來，形成了供熱、發(fā)電、熱力工程設(shè)計與施工、熱力產(chǎn)品制造與經(jīng)營、新型建材、房地產(chǎn)開發(fā)等多種產(chǎn)業(yè)并舉的熱電發(fā)展新格式。2001年公司推出“熱到家”服務(wù)品牌，成為全國供熱行業(yè)中首家注冊服務(wù)商標(biāo)的企業(yè)。

　　為了建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型企業(yè)，青島熱電股份有限公司決定對其1#、2#的75t/h煤粉爐的引風(fēng)機開展變頻改造，進一步降低能耗，進步企業(yè)的核心競爭力。

　　改造前，引風(fēng)機采用風(fēng)門調(diào)節(jié)，風(fēng)門最大開度不超過60%。

　　引風(fēng)機電動機的主要參數(shù)及運行數(shù)據(jù)如下：

3、現(xiàn)場控制要求及改造方案介紹

　　由于是廠內(nèi)的第一例煤粉爐的引風(fēng)機變頻改造，廠家非常重視，作為一個交鑰匙工程，同時也�？磳ζ浜蟮膸着_煤粉爐變頻改造提供一個樣本。除了對變頻器本身的一些基本性能要求可靠外，還包括如下幾項：

　　①變頻裝置有自動切換的電源旁路系統(tǒng)，采用一拖二控制，可使兩臺電機任意一臺變頻運行而另一臺工頻運行。

　　②要求提供遠程控制后臺（用戶機組控制系統(tǒng)未采用DCS集控系統(tǒng)）。

　�、圩儭⒐ゎl互切要求平穩(wěn)可靠，保證鍋爐不滅火、不產(chǎn)生正壓、不會產(chǎn)生安全事故。

　�、茏冾l轉(zhuǎn)工頻時風(fēng)門由全開自動調(diào)整到合適角度的時間能滿足實際工況的要求。

　�、葑冾l故障且工頻投進失敗時，發(fā)出大聯(lián)鎖信號。

　�、迌蓚�切換柜之間、切換柜與開關(guān)柜之間閉鎖試驗滿足要求。

　　經(jīng)過廠家多方調(diào)研對比及招標(biāo)，終極決定采用由廣州智光電氣股份有限公司生產(chǎn)的ZINVERT型系列智能高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，其改造方案如下圖所示：

　　利用原備用開關(guān)柜做變頻器的進線電源開關(guān)，增加兩套自動切換柜做為變頻器一拖二的選擇及變頻自動旁路運行切換系統(tǒng)。采用一臺工頻、一臺變頻運行方式：

　　選擇M1變頻;

　　切換柜1的J1、K1閉合，切換柜2的K2閉合，J2斷開，同時變頻器輸出閉鎖節(jié)點使M1電機進線斷路器合閘回路切斷;M2電機進線斷路器可正常操縱;在確認J1、J2、M1進線斷路器狀態(tài)后答應(yīng)閉合變頻進線斷路器，M1變頻運行。

　　選擇M2變頻;

　　切換柜2的J2、K2閉合，切換柜1的K1閉合，J1斷開，同時變頻器輸出閉鎖節(jié)點使M2電機進線斷路器合閘回路切斷;M1電機進線斷路器可正常操縱;在確認J1、J2、M2斷路器狀態(tài)后答應(yīng)閉合變頻進線斷路器，M2變頻運行。

　　為滿足現(xiàn)場運行的以上要求，針對性的設(shè)計如下：

　�、偬峁┯袑Ｓ眠h控臺，并根據(jù)用戶要求，兩個機組分別設(shè)有頻率調(diào)節(jié)器，根據(jù)對應(yīng)的電機變頻運行時選擇調(diào)節(jié)器。

　�、赯INVERT系統(tǒng)成熟的轉(zhuǎn)速追蹤技術(shù)，無沖擊啟動任何轉(zhuǎn)速下的電機，可保證變、工頻互切時鍋爐不滅火、不產(chǎn)生正壓、不會產(chǎn)生安全事故。

　�、圩冾l轉(zhuǎn)工頻時需要風(fēng)門全開自動調(diào)整到合適角度后切換，由于廠家的風(fēng)門調(diào)節(jié)器無反饋信號，采用變頻器來控制關(guān)風(fēng)門的時間，通過現(xiàn)場試驗、修改變頻器控制器一個時間參數(shù)，很方便的選擇最合適的關(guān)風(fēng)門時間，保證了變、工頻互切時電機、鍋爐、機組的過渡平穩(wěn)。

　�、茉黾恿舜舐�(lián)鎖信號。一是變頻器故障且電機工頻投進失敗，二是變頻器電源母線失電且備用電源投進失敗，而電機工頻電源亦失電，三是變頻器電源母線失電且備用電源投進失敗，而電機工頻投進亦失敗，四是電機在工頻運行時電機開關(guān)跳閘，幾種情況下均發(fā)出大聯(lián)鎖信號。

　　⑤除了本身的電氣互鎖以外，還額外增加了切換柜與進線開關(guān)柜之間的互鎖。如J1與J2互鎖，J1與M1進線開關(guān)柜互鎖，J2與M2進線開關(guān)柜互鎖。

　�、薷鶕�(jù)用戶要求，增設(shè)現(xiàn)場事故按鈕，當(dāng)現(xiàn)場發(fā)出緊急事故信號時，變頻器會緊急停機，并同時發(fā)出大聯(lián)鎖信號。

　　通過以上的一些針對性設(shè)計，很好的滿足了保證機組穩(wěn)定、可靠運行的要求，所有功能均經(jīng)過雙方現(xiàn)場嚴(yán)格試驗后，都達到了預(yù)期的效果。

4、改造后的節(jié)能情況

　　引風(fēng)機變頻器于2007年10 月正式投進運行以來，連續(xù)無故障穩(wěn)定運行，節(jié)能效果明顯。由于機組負荷變動，節(jié)能比例在一個范圍內(nèi)波動，經(jīng)過對改造前、后幾個月的引風(fēng)機用電量比較，得出了節(jié)能比例在40%以上，當(dāng)負荷低時，節(jié)能效果則更明顯。

　　引風(fēng)機變頻改造前后的各一時段基本相同蒸發(fā)量情況下可比的運行均勻工況如下：

　　引風(fēng)機采用變頻改造后，體現(xiàn)出的以下效果令用戶很滿足：

　　1）節(jié)能效果明顯：節(jié)能比例在40%以上。

　　2）噪音大大減小，改善運行職員的工作環(huán)境：采用變頻調(diào)節(jié)后，由于通過調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速實現(xiàn)調(diào)節(jié)，風(fēng)門全開，風(fēng)機、風(fēng)管的噪音大大下降，現(xiàn)場運行職員反映良好。

　　3）設(shè)備運行與維護用度下降：采用變頻調(diào)節(jié)后，由于通過調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速實現(xiàn)節(jié)能，在負荷率較低時，電機、風(fēng)機轉(zhuǎn)速也降低，主設(shè)備及相應(yīng)輔助設(shè)備如軸承等磨損較前減輕，維護周期可加長，設(shè)備運行壽命延長。

　　4）網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)進步：采用高壓變頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)后，電源側(cè)的功率因數(shù)可進步到0.95以上，大大的減少無功功率需求，進步機組發(fā)電無功輸出能力。

　　5）用高壓變頻調(diào)速裝置后，可對電機實現(xiàn)軟啟動，啟動時電流不超過電機運行額定電流的1.2倍,廠房屋頂電動排氣設(shè)備，對電網(wǎng)無任何沖擊，電機使用壽命增長。

5、結(jié)語

　　青島熱電團體公司#1、#2 機組引風(fēng)機采用ZINVERT系列高壓變頻器節(jié)能改造，高壓變頻器設(shè)備投運至今運行穩(wěn)定，明顯的節(jié)能效果也為熱電廠降低廠用電率，降低了發(fā)電本錢;運行效果顯示，煤粉爐引風(fēng)機采用高壓變頻調(diào)節(jié)，滿足了爐膛風(fēng)量風(fēng)壓控制要求，進步控制水平，保證了機組運行穩(wěn)定性，說明對老式的煤粉爐進行高壓變頻節(jié)能改造是切實可行的。

參考文獻

　　[1] 循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備及系統(tǒng)，朱皚強，芮新紅編，北京，中國電力出版社，2004。

　　[2] ZINVERT系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)培訓(xùn)教材，廣州，廣州智光電氣股份有限公司，2006。