淺析撈渣機(jī)轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制在330MW機(jī)組的應(yīng)用

北方聯(lián)合電力達(dá)拉特發(fā)電廠 劉慧敏 王燕龍 關(guān)志成

對(duì)于火電廠固態(tài)排渣鍋爐，撈渣機(jī)是不可缺少的設(shè)備。撈渣機(jī)運(yùn)行正常與否，直接關(guān)系到鍋爐能否安全穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)撈渣機(jī)故障時(shí)鍋爐無(wú)法正常進(jìn)行吹灰，機(jī)組出力受到限制。而當(dāng)撈渣機(jī)長(zhǎng)時(shí)間不能投入、鍋爐受熱面長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法吹灰時(shí)，不僅限制機(jī)組出力，還會(huì)使受熱面結(jié)焦、部分管壁超溫，威脅機(jī)組的安全。

達(dá)拉特發(fā)電廠#4爐除渣系統(tǒng)（圖1）配備一臺(tái)撈渣機(jī)、一座渣倉(cāng)，鍋爐底渣直接由撈渣機(jī)輸送到渣倉(cāng)后外運(yùn)。所用撈渣機(jī)為水浸式下回鏈傳動(dòng)式撈渣機(jī)，采用變頻電機(jī)與減速機(jī)組合雙側(cè)驅(qū)動(dòng)，額定電流2×24.6A，正常速度0.7～3m/min，設(shè)定最大速度3m/min，最大輸送量40t/h，系統(tǒng)最大設(shè)定壓力100bar。撈渣機(jī)位于鍋爐底部，從渣井落下來(lái)的高溫爐渣進(jìn)入到撈渣機(jī)殼體內(nèi)。在冷卻水的作用下高溫爐渣被冷卻，然后通過(guò)撈渣機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)刮板、圓環(huán)鏈運(yùn)動(dòng)，將其連續(xù)運(yùn)送到爐膛外面下一級(jí)設(shè)備。當(dāng)下一級(jí)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)撈渣機(jī)還可暫時(shí)充當(dāng)渣斗儲(chǔ)存爐渣。

圖1 #4爐除渣系統(tǒng)

1 存在問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施

由于機(jī)組在AGC（自動(dòng)發(fā)電控制）方式下特別是在大風(fēng)天氣時(shí)負(fù)荷波動(dòng)較大，鍋爐落渣時(shí)間和落渣量不規(guī)律，而DCS（分散控制系統(tǒng)）上沒(méi)有撈渣機(jī)轉(zhuǎn)速、電流顯示，撈渣機(jī)轉(zhuǎn)速需要運(yùn)行人員到就地根據(jù)渣量大小手動(dòng)調(diào)整，存在調(diào)整滯后的問(wèn)題。在低渣量時(shí)如果轉(zhuǎn)速過(guò)快，則會(huì)加快刮板、鏈條等部件的磨損速度，降低了設(shè)備的使用壽命；而在渣量大時(shí)，如果轉(zhuǎn)速過(guò)小且調(diào)整不及時(shí)，則極易造成撈渣機(jī)積渣壓死，處理時(shí)不僅影響鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行，還被迫限制機(jī)組出力，降低機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性[1-2]。

2018年6月17日16:20#4爐撈渣機(jī)壓死、停止吹灰，降負(fù)荷至170MW，關(guān)閉液壓關(guān)斷門(mén)處理；2018年12月9日21:20#4爐撈渣機(jī)壓死，退AGC降負(fù)荷至170MW，停止吹灰，液壓關(guān)斷門(mén)關(guān)不嚴(yán)，C5火檢（C磨#5火檢）閃，投油穩(wěn)燃；2018年12月10日20:50#4爐撈渣機(jī)壓死、停止吹灰，降負(fù)荷至160MW，液壓關(guān)斷門(mén)關(guān)不住，C5火檢閃，投油穩(wěn)燃。0:20撈渣機(jī)缺陷處理好，投入AGC升負(fù)荷。由此可以看出，在處理過(guò)程中鍋爐須停止吹灰、機(jī)組負(fù)荷降到165MW左右，火檢不穩(wěn)時(shí)還需投油穩(wěn)燃。

為了盡可能減少撈渣機(jī)的故障次數(shù)，保證機(jī)組的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，#4爐增加了撈渣機(jī)自動(dòng)調(diào)速功能，將撈渣機(jī)轉(zhuǎn)速控制及電流顯示值接入到輔機(jī)一控集控室除灰系統(tǒng)DCS畫(huà)面，同時(shí)將所有的電、熱控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)“就地/遠(yuǎn)方”兩種操作功能，并接入到除灰系統(tǒng)的DCS畫(huà)面。

2 自動(dòng)控制策略

依據(jù)撈渣機(jī)在運(yùn)行中電流和轉(zhuǎn)速的對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速調(diào)整，電流區(qū)間（A）與轉(zhuǎn)速（m/min）的具體函數(shù)關(guān)系為：15～16/1.7，16～17/1.9，17～18/2.2，18～19/2.5，19～20/2.7，20以上/3.0。為避免電流波動(dòng)造成轉(zhuǎn)速調(diào)整過(guò)于頻繁，影響變頻器的使用壽命，增加了限速功能，使轉(zhuǎn)速在設(shè)定的區(qū)間呈遞增、遞減的方式進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整曲線如圖2；為避免自動(dòng)功能失靈影響撈渣機(jī)的安全運(yùn)行，增加了自動(dòng)切除保護(hù)功能，即運(yùn)行轉(zhuǎn)速與設(shè)定電流區(qū)間偏差大于0.3米/分鐘時(shí)自動(dòng)切除、跳為手動(dòng)，且觸發(fā)語(yǔ)音報(bào)警。

圖2 撈渣機(jī)轉(zhuǎn)速隨電流調(diào)整曲線

為避免機(jī)械犯卡情況下?lián)圃鼨C(jī)自動(dòng)增速導(dǎo)致的鏈條拉斷或減速機(jī)損壞，在自動(dòng)調(diào)速過(guò)程中增加了速率保護(hù)功能。從表1可看出，撈渣機(jī)正常啟動(dòng)過(guò)程中電流以2.6～2.8A/s的速率上升，因此速率保護(hù)需避開(kāi)此區(qū)間；從表2可看出，在機(jī)械犯卡情況下?lián)圃鼨C(jī)電流上升速率為6.9A/s，因此將速率保護(hù)設(shè)為5A/s，當(dāng)速率超過(guò)5A/s時(shí)自動(dòng)切除，跳為手動(dòng)，且觸發(fā)語(yǔ)音報(bào)警；增加撈渣機(jī)電流、轉(zhuǎn)速壞質(zhì)量時(shí)轉(zhuǎn)速自動(dòng)切除、跳為手動(dòng)功能，且觸發(fā)語(yǔ)音報(bào)警；保留硬連接中撈渣機(jī)電流超過(guò)額定值的10%時(shí)撈渣機(jī)跳閘保護(hù)動(dòng)作功能。

表1 改造前撈渣機(jī)正常啟動(dòng)過(guò)程中電流變化趨勢(shì)

表2 改造前撈渣機(jī)犯卡情況下啟動(dòng)過(guò)程中電流變化趨勢(shì)

3 改造后的效果

從圖3可看出，改造后自動(dòng)調(diào)速功能穩(wěn)定可靠，變頻器可以根據(jù)渣量大小自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過(guò)改造撈渣機(jī)出故障率大大降低，取得了以下成效。

圖3 改造后撈渣機(jī)轉(zhuǎn)速與電流對(duì)應(yīng)曲線

提高了鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。撈渣機(jī)故障后進(jìn)行處理時(shí)需將爐底液壓關(guān)斷門(mén)關(guān)閉。如果液壓關(guān)斷門(mén)關(guān)閉不嚴(yán)漏風(fēng)，則會(huì)出現(xiàn)燃燒不穩(wěn)、火檢閃爍的情況。同時(shí)，在處理?yè)圃鼨C(jī)時(shí)為了防止大量落渣，鍋爐此時(shí)禁止吹灰，長(zhǎng)時(shí)間不吹灰會(huì)使鍋爐結(jié)焦，汽溫、壁溫及排煙溫度升高甚至超限。通過(guò)改造降低了撈渣機(jī)故障率，提高了鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

減少了機(jī)組的限負(fù)荷率。在處理?yè)圃鼨C(jī)缺陷時(shí)，為了防止大量落渣，同時(shí)為了控制汽溫、壁溫和排煙溫度不超限，需將負(fù)荷降至165MW左右，限制了機(jī)組的出力，影響完成全年發(fā)電任務(wù)。改造后撈渣機(jī)故障率大大下降，保證了機(jī)組的出力。

提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。改造后撈渣機(jī)轉(zhuǎn)速隨著渣量多少而進(jìn)行調(diào)整，撈渣機(jī)保持在經(jīng)濟(jì)工況下運(yùn)行，不僅節(jié)省了電能還降低了對(duì)設(shè)備的磨損[3]。同時(shí)由于處理?yè)圃鼨C(jī)缺陷時(shí)需投油穩(wěn)燃，在進(jìn)行改造后節(jié)省了燃油的使用，起到了節(jié)能作用，提高了經(jīng)濟(jì)效益[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

達(dá)拉特發(fā)電廠#4機(jī)組鍋爐通過(guò)對(duì)撈渣機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制改造，大大降低了撈渣機(jī)的故障率，一方面保證了除渣系統(tǒng)及鍋爐的安全運(yùn)行，避免積渣多造成不安全事件的發(fā)生，另一方面，渣量少的情況下低速運(yùn)行可以減輕設(shè)備的磨損程度，提高設(shè)備的使用壽命[5]。同時(shí)通過(guò)改造，減少了機(jī)組出力受限次數(shù)、提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。