汽動引風機控制方案設計

王嘉毅

（上海電力建設啟動調整試驗所，上海 200031）

為了進一步降低廠用電率，提高火電機組的經濟性指標，部分新建機組除將引風機與脫硫增壓風機合二為一之外，另一種節能技術，汽動引風機替代電動引風機也被廣泛應用。因此，爐膛壓力控制從過去的單靜葉控制過渡到靜葉+轉速控制方式，本文以某1 000MW機組為例，介紹了一種汽動引風機控制方案的設計，以及在RB、引風機并列過程中的一些新思想。

1 系統概況

某1 000MW機組煙氣系統引風機與脫硫增壓風機合并，配備2臺由上汽生產的BZ49／58／12型背壓式汽輪機驅動的靜葉可調式軸流引風機，每臺引風機的額定容量為50%BMCR。鍋爐一再出口蒸汽作為引風機汽輪機的工作汽源，鄰機汽源作為啟動及調試用汽汽源，除氧器作為引風機汽輪機的正常排汽去向。IDF MEH控制系統與DCS一體化配置，采用艾默生過程控制有限公司生產的OVATION集散控制系統。

2 汽動引風機控制策略分析

汽動引風機啟動階段，當小汽機掛閘且沖轉至1 000r／min，判斷汽動引風機運行，聯開引風機入口擋板，開靜葉至5%，小汽機繼續沖轉至3 000r／min定速。IDF MEH 交遙控后，即可投入引風機靜葉自動，此時爐膛壓力由靜葉控制，靜葉控制采用單回路PI調節，引入送風機動葉平均指令作為前饋，控制方式同常規電動驅動引風機。

而與電動引風機不同，采用汽動引風機控制爐膛壓力的關鍵在于靜葉與轉速的協調和切換過程，目前在投產的同類型機組中比較常見的兩種方式。

第一種方式是小汽機轉速控制交遙控后，投入靜葉自動，轉速自動也可投入，靜葉與轉速均顯示為自動方式，但此時轉速調節的條件不滿足，轉速控制回路處于跟蹤狀態，保持轉速指令不變。以兩臺汽動引風機均運行為例，隨著負荷的增加，當2臺引風機靜葉開度均大于70%（可調）后且小汽機轉速大于2 650r／min，轉速調節條件滿足，引風機靜葉控制回路切至轉速控制回路，靜葉控制回路切至跟蹤狀態，保持靜葉開度不變；在降負荷過程中，當任一引風機小機轉速降至2 650 r／min后，引風機轉速控制回路切至靜葉控制回路，小汽機維持當前轉速不變。該汽動引風機轉速控制回路及切換邏輯見圖1。

圖1 一種汽動引風機轉速控制回路及切換邏輯

由圖1可見，這種方式雖然能夠滿足汽動引風機靜葉至轉速、轉速至靜葉的一次切換過程，但當轉速控制切回靜葉控制后，轉速控制回路回到跟蹤當前轉速狀態，轉速自動沒有手段將轉速升至2 650r／min以上，即轉速調節條件的復位端始終置“1”，汽動引風機無法再自動切至轉速控制回路，必須通過運行干預將轉速控制切手動，提升轉速后再次投入自動，等待下一次切換，而當切換點處于一個較常見的負荷段時，這一操作變得愈加頻繁。因此該方式沒有實現真正意義上的靜葉控制與轉速控制的自動切換。

第二種方式是上述方案的簡化，在汽動引風機啟動及低負荷階段，仍然使用引風機靜葉控制爐膛壓力，機組帶一定負荷后，僅保留引風機轉速控制，而引風機靜葉控制改為手動控制或開環控制方式。開環控制方式下，引風機靜葉開度指令根據負荷的函數產生。這一方式雖然避開了引風機靜葉控制與轉速控制的自動切換問題，但在切換點附近，當靜葉控制上行裕量不足或轉速控制下行裕量不足時仍需要人工切換。并且由于煤質的變化，相同負荷下輸入爐膛的風量不同，以及小汽機進汽壓力的變化、背壓機排汽壓力的變化，都會影響切換點，由此也很難固定一個負荷作為切換點。

3 汽動引風機全程自動控制方案

因此實現引風機靜葉控制與轉速控制自動、順暢地切換，能大大提高汽動引風機運行的經濟性和自動化程度。據此對汽動引風機轉速控制回路及切換邏輯進行優化，如圖2所示。

圖2 汽動引風機全程自動控制邏輯

（1）IDF MEH 沖轉至3 000r／min定速交遙控后，先后投入引風機靜葉與轉速手操器自動，此時爐膛負壓由靜葉控制，轉速控制回路跟蹤當前轉速，等待轉速真自動條件滿足。

（2）汽動引風機進入轉速真自動的條件只判斷靜葉開度，復位端條件引風機小機轉速均低于2 950r／min與上轉速真自動已投入，原因是使引風機靜葉開度滿足后，不會由于引風機轉速略低于復位轉速，無法進入轉速控制回路。

（3）當2臺引風機靜葉開度均大于68%時，設置一段引風機靜葉+轉速共同調節區，使汽動引風機在進入轉速真自動前，能夠自動拉升轉速，逐步滿足轉速條件。

（4）在引風機轉速真自動條件復位端設置2個15s的反向延時，使在切換點附近，靜葉控制進入轉速控制存在一段滯后，避免靜葉控制與轉速控制頻繁切換，同時也充分利用靜葉+轉速共同調節區來控制轉速，直至完全進入轉速控制回路。

（5）爐膛壓力進入引風機轉速控制后，靜葉進入跟蹤方式，保持不變。當轉速降至2 950r／min后，切至靜葉控制，回到（1）狀態。根據負荷變化，往復切換，實現汽動引風機靜葉與轉速的全程自動切換。

（6）引風機靜葉控制回路采用平衡回路，而轉速控制回路不采用平衡回路，當2臺引風機轉速手操器均手動時，轉速PID跟蹤2臺小機轉速最大值，2個轉速手操器都設有各自的偏置。這樣設計既符合運行對小機操作的習慣，又使得在送、引風機RB過程中，引風機轉速拉升目標位可調可控。另外，當單側引風機跳閘或送、引風機RB時，不論汽動引風機是否在轉速控制下，運行引風機都以600r／min的升速率拉升轉速，由于此時引風機靜葉會通過平衡回路疊加，這樣可以使引風機快速進入轉速控制。

（7）基于汽動引風機靜葉控制與轉速控制全程自動切換的實現，從而使引風機并列過程操作更簡便。并列另一臺引風機時，原運行引風機靜葉處于自動控制方式，轉速切手動，手動加轉速至4 200r／min，靜葉調節爐膛壓力逐漸關小；待并列引風機靜葉開5%，沖轉至4 200r／min。2臺轉速匹配后，相當于2臺定速引風機，逐漸開啟待并列引風機靜葉，原運行引風機靜葉通過自動調節和平衡回路繼續控制爐膛壓力，直至一個明顯的爐膛壓力擾動和原運行引風機的轉速階躍，說明兩臺引風機已并列入系統。此時可以投入后并入引風機靜葉自動，通過偏置逐漸調平兩臺引風機靜葉后，手動降低2臺引風機轉速，若在降轉速過程中，靜葉開度均大于70%，則投入兩臺引風機轉速自動，進入轉速控制；或2臺引風機轉速降至3 000r／min，投入轉速自動，兩臺引風機仍處于靜葉控制。汽動引風機并列過程如圖3所示。

圖3 汽動引風機并列過程

4 結語

通過對汽動引風機控制方案的再設計，實現了靜葉與轉速的全程自動切換控制，并在1 000 MW機組上取得了良好的應用效果，提高了汽動引風機運行的自動化程度和經濟性，能對新建的同類型機組優化設計起到借鑒的作用。