引風(fēng)機(jī)變頻改造控制方案及故障分析

丘曉春，丁宇鳴，白 鵬

(山西兆光發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 霍州 031400)

0 引言

為響應(yīng)政府號(hào)召，某電廠對(duì)現(xiàn)有機(jī)組環(huán)保設(shè)施進(jìn)行煙氣超低排放改造，在改造工程中將二期2×600MW超臨界燃煤空冷汽輪發(fā)電機(jī)組4臺(tái)引風(fēng)機(jī)進(jìn)行增容改造，并改為變頻控制。引風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)行時(shí)，鍋爐負(fù)荷變化，爐膛負(fù)壓通過改變風(fēng)機(jī)靜葉角度調(diào)節(jié)，風(fēng)機(jī)效率低，且從機(jī)組的變負(fù)荷運(yùn)行特性和風(fēng)機(jī)負(fù)荷設(shè)計(jì)裕量考慮，風(fēng)機(jī)運(yùn)行往往偏離理論高效區(qū)，增加了廠用電的消耗[1-2]。引風(fēng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間高速工作，風(fēng)機(jī)葉片磨損大，壽命短，同時(shí)增加了檢修量和費(fèi)用[3-4]。當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時(shí)，其運(yùn)行效率變化不大，當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低后，其軸功率隨轉(zhuǎn)速的三次方降低，引風(fēng)機(jī)電機(jī)所需的電功率亦可相應(yīng)降低，所以調(diào)速是風(fēng)機(jī)節(jié)能的重要途徑[5-8]。變頻調(diào)速可以實(shí)現(xiàn)對(duì)引風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速的線性調(diào)節(jié)，通過改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來維持爐膛負(fù)壓的穩(wěn)定，轉(zhuǎn)速降低，可減輕機(jī)械振動(dòng)和噪聲，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命[9-10]。

1 改造內(nèi)容

1.1 電氣控制方案

變頻調(diào)速采用單元機(jī)組一拖一手動(dòng)旁路方式配置，即單機(jī)配備1臺(tái)高壓變頻器，通過切換高壓隔離開關(guān)把高壓變頻器切換至工頻電源，系統(tǒng)原理如圖1所示。手動(dòng)旁路柜由3個(gè)高壓隔離開關(guān)組成，其間采用1個(gè)雙刀雙擲隔離開關(guān)，實(shí)現(xiàn)自然機(jī)械互鎖。

1.2 DCS控制策略

根據(jù)風(fēng)機(jī)的特性要求以及變頻器的控制要求，確定DCS系統(tǒng)與變頻器之間的信號(hào)共15個(gè)，其中12個(gè)開關(guān)量信號(hào)，3個(gè)模擬量信號(hào)，具體測(cè)點(diǎn)分配如表1所示。

為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方對(duì)引風(fēng)機(jī)變頻器的啟?？刂萍稗D(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，DCS畫面上相應(yīng)增加部分內(nèi)容：(1)變頻器啟停操作功能塊；(2)變頻器轉(zhuǎn)速控制功能塊；(3)變頻器重故障報(bào)警塊、水冷就緒、油變故障報(bào)警塊等10個(gè)報(bào)警點(diǎn)。

圖1 電氣控制系統(tǒng)原理

表1 DCS信號(hào)測(cè)點(diǎn)

測(cè) 點(diǎn)信號(hào)類型測(cè) 點(diǎn)信號(hào)類型變頻器啟動(dòng)DO水冷柜輕故障DI變頻器停止DO控制電掉電故障DI變頻器故障指示DI水冷柜重故障DI變頻器重故障輸出DI油變故障報(bào)警DI變頻器運(yùn)行DI模擬量給定AO變頻器高壓就緒DI變頻器運(yùn)行電流AI水冷就緒DI變頻器運(yùn)行頻率AI水冷運(yùn)行DI

改造前通過引入爐膛負(fù)壓偏差信號(hào)進(jìn)行PID調(diào)節(jié)器計(jì)算驅(qū)動(dòng)引風(fēng)機(jī)靜葉執(zhí)行器，改造后保留原靜葉模擬控制回路，作為工頻工況控制方案，增加變頻器模擬量控制回路，作為變頻工況控制方案。

自動(dòng)控制方案的被控量爐膛壓力的設(shè)定值由運(yùn)行人員在DCS畫面進(jìn)行設(shè)定，爐膛壓力當(dāng)前值和爐膛壓力設(shè)定值的差值作為偏差信號(hào)，與作為前饋信號(hào)的送風(fēng)指令微分量疊加后進(jìn)入PID控制器運(yùn)算，輸出引風(fēng)機(jī)變頻器的控制指令，同時(shí)引入引風(fēng)機(jī)指令偏置量防止風(fēng)機(jī)失速。通過控制變頻器輸出頻率，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)爐膛壓力的調(diào)整。由于引風(fēng)機(jī)進(jìn)行了擴(kuò)容改造，對(duì)原有的靜葉調(diào)節(jié)PID參數(shù)以及變頻方式下的PID參數(shù)均進(jìn)行整定，使得爐膛負(fù)壓在合理范圍內(nèi)變化。

2 故障分析

2.1 頻率指令信號(hào)與顯示頻率不一致

在3號(hào)機(jī)組1號(hào)引風(fēng)機(jī)變頻器調(diào)試過程中，手動(dòng)設(shè)定的頻率指令與就地變頻器顯示的頻率不一致。將DCS系統(tǒng)設(shè)置AO卡件通道輸出改為0～52.7Hz，并且變頻器控制板接收到的指令信號(hào)進(jìn)行微調(diào)后，設(shè)定指令與就地接收信號(hào)一致。

2.2 變頻器頻率信號(hào)波動(dòng)致?lián)岋L(fēng)現(xiàn)象

機(jī)組運(yùn)行期間，3號(hào)機(jī)組引風(fēng)機(jī)出現(xiàn)搶風(fēng)現(xiàn)象，1、2號(hào)2臺(tái)引風(fēng)機(jī)出力不一致，檢查就地1號(hào)引風(fēng)機(jī)變頻器頻率信號(hào)出現(xiàn)波動(dòng)。將本次改造安裝的模擬量輸出預(yù)制電纜全部更換，消除故障隱患。

2.3 引風(fēng)機(jī)變頻器頻繁退出自動(dòng)造成搶風(fēng)現(xiàn)象

4號(hào)機(jī)組在運(yùn)行期間2號(hào)引風(fēng)機(jī)變頻器頻繁退出自動(dòng)，造成搶風(fēng)現(xiàn)象。處置措施為將跳自動(dòng)延時(shí)時(shí)間改為2s，有效的將跳變信號(hào)過濾掉，最后更換變頻器控制板后消除故障隱患。

3 結(jié)語

引風(fēng)機(jī)改造后，在變頻方式下爐膛負(fù)壓控制穩(wěn)定，達(dá)到預(yù)期效果。同時(shí)由于變頻轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)靈敏度高，使得機(jī)組在負(fù)荷變化的過程中引風(fēng)機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)能夠快速響應(yīng)。解決了調(diào)試和運(yùn)行初期出現(xiàn)的頻率指令信號(hào)與顯示不一致、頻率信號(hào)波動(dòng)、變頻器頻繁退出自動(dòng)等問題，提高變頻系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

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