淺談水泥余熱電站電機節能革新措施

尤 忠

（寧夏賽馬水泥有限公司一分廠 寧夏銀川 750002）

寧夏某水泥公司6MW 余熱發電是一條2300t/d的熟料生產線配套項目，循環水系統配置為3臺110kW循環水泵，2臺45kW機械通風機；正常運行時2臺循環泵2臺運行和2臺機械通風機均為工頻運行（設計時沒有變頻配置）；由于系統為兩爐一機配置，機組負荷率波動較大，起停較為頻繁；加之早晚氣溫溫差較大，在滿足機組冷卻量，保證機組正常運行的前提下，工頻運行的冷卻水泵和機械通風機無功消耗非常明顯，是導致系統自用電量居高不下的主要原因。

1 問題解決方案

1.1 變頻改造

對循環水泵電機和機械通風機電機控制系統進行變頻改造，當機組負荷變化時，及時根據冷卻量（指標為汽機真空度參數）調節循環水泵和機械通風機的轉速，達到節約用電的目的。

1.2 自動控制系統改造

在變頻改造的前提下，利用DCS控制系統編程功能，實現循環水泵和機械通風機的自動調節控制與聯動；通過對汽機凝汽器循環水出口溫度和汽機排氣壓力的實時采集，自動給出循環水泵和機械通風機的轉速，從而達到穩定汽機真空度的前提下，減少冷卻水量，節約無功消耗的目的。

2 系統配置及功能的實現

2.1 硬件構成

2.1.1 控制線路

改造在原有循環水泵電機控制的基礎上加設3臺ABB的ACS510-01-195A-4系列變頻器，在原有機械通風機電機控制的基礎上加設2臺ABB的ACS510-01-088A-4系列變頻器；ABBS系列400A塑殼式斷路器六支；160A四支；多股導線、接頭、端子若干。

2.1.2 DCS控制系統

機組原DCS控制系統采用ABB的AC800F，主要包括操作員站（OS）、工程師站（ES）、過程站（PS）和以太網。現場控制器通過PROFIBUS-DP主站通訊模塊FI830掛接了4個ABB公司S800系列I/O從站。每個從站均配有CI801模塊，與現場控制器通訊。現增加使用變頻器點數：AI、AO共6個，DI、DO共6個，即只需加設AI、AO、DI、DO模塊各一個，其他參數在原有基礎上已有，可以直接調用，便可以實現程序的設計；AC800F系統組態工具軟件（ControlBuilderF）主要負責完成過程控制級、操作監控級及現場總線儀表級的離線程序組態、參數設置以及在線調試修正、狀態診測等功能。

2.2 程序設計說明

2.2.1 循環水泵控制設計說明

2.2.1.1 系統開機控制

操作員在DCS操作畫面下，按下循環泵手動開機按鈕，彈出啟動面板啟動循環水泵，通過控制面板，設定水泵運行轉速，實現手動開機控制。

2.2.1.2 系統自動運行控制

當循環水泵運行正常時（給定不限，運行參數完備正常），操作員可按下自動控制按鈕（此時手動按鈕彈起）循環水泵開始轉換為自動運行模式，根據汽機凝汽器排氣壓力實現對水泵轉速控制，最低給定輸出30Hz(凝汽器有流量時水泵的最低頻率)。

2.2.1.3 系統停機控制

當需要停機時，操作員可選擇對應水泵手動按鈕（此時自動按鈕彈起，水泵可以維持自動模式下的運行頻率），操作員通過操作面板，對水泵進行相應地操作以及停機。

2.2.2 機械通風機的控制設計說明

機械通風機的控制設計基本與循環水泵的設計相同，其也為兩機同頻控制，區別在于，在自動運行模式下，機械通風機需要同時檢測三臺循環水泵的轉速反饋和汽機凝汽器循環水進口溫度，當一臺循環水泵轉速超過35Hz，凝汽器循環水進口溫度超過27℃時，通風機在啟動的狀態下開始以基數為15Hz的基礎上每十分鐘增加5Hz的速率加速，直到水溫低于27℃，否則可一直加速至轉速為45Hz時，停止加速，定速運行；當一臺循環水泵轉速低于35Hz，水溫低于27℃時，通風機每20min遞減5Hz的速率減速，直到轉速為30HZ時，停止減速并提示是否停機運行，供操作員選擇是否停機操作。

3 現場應用

將該嘗試改造的自動控制系統應用到我公司6MW余熱發電機站后，余熱電站2013年部分月份的自用電率數據統計如下：

通過實際運行數據統計的結果表明，該控制系統能夠很好的完成在保證機組排氣壓力的前提下，較好實現了對循環泵及通風機的自動控制，有利于生產成本的控制，取得了較好的經濟效益。

4 結語

本文將變頻器和DCS自動控制系統成功應用到了實際生產現場，實現了對所要求的工藝參數的控制，代替了操作員地手動操作，大大節約了勞動力，降低了操作員的勞動強度，并且節約了能源，證明了該系統的穩定性和實用性，是一次有意義的嘗試。