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(jìng)價(jià)上網(wǎng)、節(jié)能減排等措施的深入實(shí)施，從節(jié)能降耗、提高機(jī)組自動(dòng)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(xiàng)新節(jié)能技術(shù)，以其明顯的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，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(shí)現(xiàn)了對(duì)引風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的線(xiàn)性調(diào)節(jié)，使?fàn)t膛壓力、爐膛氧量等運(yùn)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(yùn)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(dòng)機(jī)高效、節(jié)能運(yùn)行的目的［2］。但在變頻器調(diào)節(jié)速度、2臺(tái)引風(fēng)機(jī)自動(dòng)平衡等技術(shù)環(huán)節(jié)還存在一定的缺陷，因此，對(duì)風(fēng)機(jī)變頻控制系統(tǒng)的深入研究與改進(jìn)同樣勢(shì)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(tái)引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)爐膛壓力，入口擋板調(diào)節(jié)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(即入口調(diào)門(mén))采用EMG調(diào)節(jié)型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，型號(hào)為DMC250－B3－40。采用北京國(guó)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(gè)#19分布式處理單元(DPU)機(jī)柜，實(shí)現(xiàn)引風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行自動(dòng)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(kāi)關(guān);QF1為變頻控制輸入開(kāi)關(guān);KM1為變頻控制輸出開(kāi)關(guān);QF2為工頻控制開(kāi)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(tái)引風(fēng)機(jī)均手動(dòng)運(yùn)行時(shí)，調(diào)節(jié)器輸出跟蹤2臺(tái)引風(fēng)機(jī)入口調(diào)門(mén)指令的平均值，以確保投入自動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)無(wú)擾切換。

在引風(fēng)機(jī)出現(xiàn)變頻器故障切換至工頻運(yùn)行時(shí)，入口調(diào)門(mén)輸出指令根據(jù)切換時(shí)的變頻器頻率指令，通過(guò)頻率開(kāi)度折算函數(shù)f(x)計(jì)算出對(duì)應(yīng)入口調(diào)門(mén)開(kāi)度，確保入口調(diào)門(mén)在引風(fēng)機(jī)切為工頻控制后自動(dòng)快速關(guān)閉到對(duì)應(yīng)開(kāi)度。

圖2 工頻主要控制邏輯

因?yàn)楣ゎl、變頻切換邏輯在手/自動(dòng)站之后，所以在切換過(guò)程中，運(yùn)行人員無(wú)法在操作員站上對(duì)入口調(diào)門(mén)進(jìn)行手動(dòng)操作。經(jīng)過(guò)實(shí)際試驗(yàn)，將引風(fēng)機(jī)變頻切工頻過(guò)程的切換開(kāi)關(guān)量點(diǎn)信號(hào)“引風(fēng)機(jī)變頻切工頻”設(shè)定為5 s的脈沖信號(hào)，確保在脈沖信號(hào)結(jié)束后，運(yùn)行操作人員可根據(jù)實(shí)際情況對(duì)入口調(diào)門(mén)進(jìn)行手動(dòng)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(méi)有設(shè)置1臺(tái)工頻運(yùn)行1臺(tái)變頻運(yùn)行時(shí)自動(dòng)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(dòng)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(yùn)行更加可靠和經(jīng)濟(jì)，需對(duì)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(tái)引風(fēng)機(jī)1工頻1變頻運(yùn)行時(shí)自動(dòng)平衡及糾偏邏輯的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

當(dāng)2臺(tái)引風(fēng)機(jī)出現(xiàn)1臺(tái)工頻運(yùn)行、1臺(tái)變頻運(yùn)行時(shí)，2臺(tái)引風(fēng)機(jī)的自動(dòng)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(shí)現(xiàn)2臺(tái)引風(fēng)機(jī)的自動(dòng)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(tái)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(shí)設(shè)定了0.1的系數(shù)(該系數(shù)的合理性通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)得到)。其中，工頻/變頻調(diào)節(jié)器糾偏值的計(jì)算邏輯如圖5所示。

2臺(tái)引風(fēng)機(jī)不在1工頻1變頻自動(dòng)運(yùn)行方式下運(yùn)行時(shí)，糾偏邏輯將不起作用。

3.2 入口擋板電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的換型

引風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行過(guò)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(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作速度，因此，把原有型號(hào)為DMC－250－B3－40的EMG電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)更換為DMC－250－B3－80型，即把電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由原來(lái)的40 r/min提高至80 r/min，并且對(duì)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(dòng)作的全行程時(shí)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(duì)引風(fēng)機(jī)變頻控制系統(tǒng)的改進(jìn)過(guò)程中，也對(duì)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(jiàn)表1。

4 引風(fēng)機(jī)變頻控制系統(tǒng)改造后的運(yùn)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(diǎn)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(dòng)為軟啟動(dòng)，啟動(dòng)沖擊力較小，可以很好地保護(hù)引風(fēng)機(jī)設(shè)備，同時(shí)滿(mǎn)足爐膛壓力調(diào)節(jié)的需要。在引風(fēng)機(jī)變頻方式運(yùn)行時(shí)，入口擋板保持全開(kāi)，減少了風(fēng)道的磨損，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。變頻器在低速運(yùn)行時(shí)電流下降明顯且故障定位功能準(zhǔn)確實(shí)用，維護(hù)簡(jiǎn)單，運(yùn)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(yǔ)

隨著發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)過(guò)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(guò)風(fēng)機(jī)變頻技術(shù)的應(yīng)用、對(duì)變頻控制系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化以及對(duì)引風(fēng)機(jī)入口擋板電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的改進(jìn)，滿(mǎn)足了發(fā)電企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益的要求。2臺(tái)引風(fēng)機(jī)1工頻1變頻自動(dòng)糾偏邏輯的成功運(yùn)行，避免了在1臺(tái)引風(fēng)機(jī)變頻不能投入的情況下，2臺(tái)引風(fēng)機(jī)都必須工頻運(yùn)行的情況，最大限度實(shí)現(xiàn)了變頻改造的節(jié)能目的。

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