300 MW機(jī)組風(fēng)機(jī)變頻控制系統(tǒng)研究與改進(jìn)

鄭偉

(天津華能楊柳青熱電有限責(zé)任公司，天津 300380)

0 引言

隨著電力行業(yè)中競價上網(wǎng)、節(jié)能減排等措施的深入實施，從節(jié)能降耗、提高機(jī)組自動化水平、降低廠用電率等方面減少發(fā)電成本已成為各發(fā)電企業(yè)需要解決的當(dāng)務(wù)之急［1］。變頻調(diào)速作為一項新節(jié)能技術(shù)，以其明顯的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，已在發(fā)電機(jī)組上得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用效果更為明顯。

天津華能楊柳青熱電有限責(zé)任公司#7機(jī)組引風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速技術(shù)后，實現(xiàn)了對引風(fēng)機(jī)電動機(jī)轉(zhuǎn)速的線性調(diào)節(jié)，使?fàn)t膛壓力、爐膛氧量等運行指標(biāo)與引風(fēng)機(jī)風(fēng)量維持一定的關(guān)系，從而在確保引風(fēng)機(jī)能很好地提供鍋爐燃燒及穩(wěn)定性運行所需風(fēng)量的前提下，減少能量損失，達(dá)到引風(fēng)機(jī)電動機(jī)高效、節(jié)能運行的目的［2］。但在變頻器調(diào)節(jié)速度、2臺引風(fēng)機(jī)自動平衡等技術(shù)環(huán)節(jié)還存在一定的缺陷，因此，對風(fēng)機(jī)變頻控制系統(tǒng)的深入研究與改進(jìn)同樣勢在必行。

1 機(jī)組及引風(fēng)機(jī)概況

天津華能楊柳青熱電有限責(zé)任公司#7機(jī)組為亞臨界燃煤機(jī)組，裝機(jī)容量為300 MW，鍋爐為上海鍋爐廠生產(chǎn)的SG－1025/17.5－M897型亞臨界自然循環(huán)汽包爐，配正壓直吹制粉，一次再熱，單爐膛，四角切圓燃燒，固態(tài)排渣。2臺引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)爐膛壓力，入口擋板調(diào)節(jié)電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)(即入口調(diào)門)采用EMG調(diào)節(jié)型電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，型號為DMC250－B3－40。采用北京國電智深控制技術(shù)有限公司生產(chǎn)的EDPF－NT分散控制系統(tǒng)(DCS)。引風(fēng)機(jī)變頻控制系統(tǒng)采用東方日立(成都)電控設(shè)備有限公司的變頻器及控制設(shè)備，在DCS控制室內(nèi)為引風(fēng)機(jī)變頻控制系統(tǒng)加裝1個#19分布式處理單元(DPU)機(jī)柜，實現(xiàn)引風(fēng)機(jī)變頻運行自動控制功能和工頻變頻切換的控制功能，#5 DPU機(jī)柜繼續(xù)完成引風(fēng)機(jī)工頻下的控制功能。其中引風(fēng)機(jī)變頻電氣回路如圖1所示。

圖1 引風(fēng)機(jī)變頻電氣回路

圖1中:QF為6 kV總開關(guān);QF1為變頻控制輸入開關(guān);KM1為變頻控制輸出開關(guān);QF2為工頻控制開關(guān)。

2 引風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)分析

2.1 引風(fēng)機(jī)工頻控制系統(tǒng)分析

引風(fēng)機(jī)變頻改造后，工頻控制下的主要控制邏輯如圖2所示。

2臺引風(fēng)機(jī)均手動運行時，調(diào)節(jié)器輸出跟蹤2臺引風(fēng)機(jī)入口調(diào)門指令的平均值，以確保投入自動時實現(xiàn)無擾切換。

在引風(fēng)機(jī)出現(xiàn)變頻器故障切換至工頻運行時，入口調(diào)門輸出指令根據(jù)切換時的變頻器頻率指令，通過頻率開度折算函數(shù)f(x)計算出對應(yīng)入口調(diào)門開度，確保入口調(diào)門在引風(fēng)機(jī)切為工頻控制后自動快速關(guān)閉到對應(yīng)開度。

圖2 工頻主要控制邏輯

因為工頻、變頻切換邏輯在手/自動站之后，所以在切換過程中，運行人員無法在操作員站上對入口調(diào)門進(jìn)行手動操作。經(jīng)過實際試驗，將引風(fēng)機(jī)變頻切工頻過程的切換開關(guān)量點信號“引風(fēng)機(jī)變頻切工頻”設(shè)定為5 s的脈沖信號，確保在脈沖信號結(jié)束后，運行操作人員可根據(jù)實際情況對入口調(diào)門進(jìn)行手動調(diào)整。

2.2 引風(fēng)機(jī)變頻控制系統(tǒng)分析

引風(fēng)機(jī)變頻控制下的主要控制邏輯如圖3所示。

從圖3可以看出，原有變頻控制中沒有設(shè)置1臺工頻運行1臺變頻運行時自動平衡及糾偏邏輯，而且變頻器調(diào)節(jié)速度快于引風(fēng)機(jī)入口擋板調(diào)節(jié)電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)速度，因此，為了使機(jī)組引風(fēng)機(jī)的運行更加可靠和經(jīng)濟(jì)，需對引風(fēng)機(jī)變頻控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

3 引風(fēng)機(jī)變頻控制系統(tǒng)改進(jìn)

3.1 2臺引風(fēng)機(jī)1工頻1變頻運行時自動平衡及糾偏邏輯的設(shè)計與實現(xiàn)

當(dāng)2臺引風(fēng)機(jī)出現(xiàn)1臺工頻運行、1臺變頻運行時，2臺引風(fēng)機(jī)的自動平衡和糾偏邏輯就必不可少了。因此，在工頻/變頻調(diào)節(jié)器之前加入糾偏邏輯，實現(xiàn)2臺引風(fēng)機(jī)的自動平衡與糾偏，具體控制邏輯如圖4所示。

圖3 變頻主要控制邏輯

為使2臺引風(fēng)機(jī)的偏差可以在調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)方式下緩慢地得到修正，糾偏值在加入時設(shè)定了0.1的系數(shù)(該系數(shù)的合理性通過反復(fù)試驗得到)。其中，工頻/變頻調(diào)節(jié)器糾偏值的計算邏輯如圖5所示。

2臺引風(fēng)機(jī)不在1工頻1變頻自動運行方式下運行時，糾偏邏輯將不起作用。

3.2 入口擋板電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的換型

引風(fēng)機(jī)變頻運行過程中，變頻器調(diào)節(jié)速度要明顯快于引風(fēng)機(jī)入口擋板EMG電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作速度，因此，把原有型號為DMC－250－B3－40的EMG電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)更換為DMC－250－B3－80型，即把電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電動機(jī)轉(zhuǎn)速由原來的40 r/min提高至80 r/min，并且對工頻和變頻的PID調(diào)節(jié)器參數(shù)都重新進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)試整定。這樣，引風(fēng)機(jī)入口擋板動作的全行程時間縮短了一半，很好地適應(yīng)了引風(fēng)機(jī)變頻器的調(diào)節(jié)速度。

3.3 引風(fēng)機(jī)連鎖保護(hù)條件的完善

在此次對引風(fēng)機(jī)變頻控制系統(tǒng)的改進(jìn)過程中，也對引風(fēng)機(jī)連鎖保護(hù)條件進(jìn)行了完善，完整的引風(fēng)機(jī)連鎖保護(hù)條件見表1。

4 引風(fēng)機(jī)變頻控制系統(tǒng)改造后的運行效果

天津華能楊柳青熱電有限責(zé)任公司#7機(jī)組引風(fēng)機(jī)變頻控制系統(tǒng)進(jìn)一步改進(jìn)后，機(jī)組引風(fēng)機(jī)平均節(jié)電率達(dá)到30.22%，其中150 MW工況點的節(jié)電率達(dá)到52.27%，廠用電率降低0.17%，節(jié)電效果明顯。引風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造后，引風(fēng)機(jī)設(shè)備啟動為軟啟動，啟動沖擊力較小，可以很好地保護(hù)引風(fēng)機(jī)設(shè)備，同時滿足爐膛壓力調(diào)節(jié)的需要。在引風(fēng)機(jī)變頻方式運行時，入口擋板保持全開，減少了風(fēng)道的磨損，延長了設(shè)備的使用壽命。變頻器在低速運行時電流下降明顯且故障定位功能準(zhǔn)確實用，維護(hù)簡單，運行成本也大大降低。

表1 引風(fēng)機(jī)連鎖保護(hù)條件

5 結(jié)束語

隨著發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)過程經(jīng)濟(jì)性要求的提高，各發(fā)電企業(yè)必須走節(jié)能降耗、提高經(jīng)濟(jì)效益之路［3］。通過風(fēng)機(jī)變頻技術(shù)的應(yīng)用、對變頻控制系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化以及對引風(fēng)機(jī)入口擋板電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的改進(jìn)，滿足了發(fā)電企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益的要求。2臺引風(fēng)機(jī)1工頻1變頻自動糾偏邏輯的成功運行，避免了在1臺引風(fēng)機(jī)變頻不能投入的情況下，2臺引風(fēng)機(jī)都必須工頻運行的情況，最大限度實現(xiàn)了變頻改造的節(jié)能目的。

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