單側(cè)風(fēng)煙系統(tǒng)風(fēng)機(jī)變頻切工頻的要點(diǎn)分析

房國成，梁兆國，王　磊

(1.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧　沈陽　110006; 2.沈陽工程學(xué)院能源與動(dòng)力學(xué)院，遼寧　沈陽　110023; 3.大慶油田工程建設(shè)公司油建電力公司，黑龍江　大慶　163000)

發(fā)電機(jī)組引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)的耗電量約占廠用電的30%，其運(yùn)行調(diào)節(jié)方式通常是通過調(diào)節(jié)風(fēng)門擋板開度來調(diào)節(jié)風(fēng)量，其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的輸出功率不隨機(jī)組負(fù)荷變化進(jìn)行調(diào)節(jié)，大量電能消耗在節(jié)流損失中。在發(fā)電廠的節(jié)能減排項(xiàng)目中，高壓電機(jī)設(shè)備的變頻器改造因其節(jié)能效果明顯得到迅速推廣和應(yīng)用[1-3]。高壓電機(jī)變頻運(yùn)行具有明顯優(yōu)勢，在機(jī)組正常運(yùn)行下應(yīng)保持變頻運(yùn)行，但當(dāng)變頻器需要檢修或者故障時(shí)，多次發(fā)生一次風(fēng)機(jī)跳閘事故，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致鍋爐主燃料跳閘(MFT)動(dòng)作，嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全運(yùn)行，因此為使機(jī)組安全運(yùn)行，須將風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行切回工頻運(yùn)行[4-6]，這對DCS邏輯的穩(wěn)定性和快速性提出了很高要求。

1　系統(tǒng)概況

三大風(fēng)機(jī)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有1臺(tái)100%容量的離心式一次風(fēng)機(jī)，一次風(fēng)機(jī)入口裝設(shè)消聲器和暖風(fēng)器。一次風(fēng)機(jī)風(fēng)量包括鍋爐在最大連續(xù)蒸發(fā)量時(shí)所需的一次風(fēng)量、磨煤機(jī)和給煤機(jī)的密封風(fēng)量和空氣預(yù)熱器漏風(fēng)量。系統(tǒng)設(shè)有1臺(tái)100%容量的離心式送風(fēng)機(jī)，入口裝設(shè)消聲器和暖風(fēng)器。送風(fēng)機(jī)的風(fēng)量包括鍋爐燃用設(shè)計(jì)煤質(zhì)鍋爐在最大連續(xù)蒸發(fā)量時(shí)所需的二次風(fēng)量和燃燼風(fēng)量以及鍋爐廠保證的空氣預(yù)熱器漏風(fēng)量。在低溫除塵器后設(shè)有1臺(tái)100%容量的離心式引風(fēng)機(jī)，在引風(fēng)機(jī)出口裝有嚴(yán)密的擋板風(fēng)門，起到隔離作用。

三大風(fēng)機(jī)的構(gòu)成回路主要由6 kV斷路器、爐風(fēng)機(jī)主回路進(jìn)線接觸器KM41、爐風(fēng)機(jī)變頻器、爐風(fēng)機(jī)主回路進(jìn)線接觸器KM42和爐風(fēng)機(jī)旁路進(jìn)線接觸器KM43組成。當(dāng)6 kV斷路器閉合且接觸器KM43閉合時(shí)，風(fēng)機(jī)處于工頻運(yùn)行；當(dāng)6 kV斷路器閉合，接觸器KM41、KM42閉合且風(fēng)機(jī)變頻器運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)處于變頻運(yùn)行。

由于系統(tǒng)只設(shè)置1臺(tái)一次風(fēng)機(jī)、1臺(tái)送風(fēng)機(jī)和1臺(tái)引風(fēng)機(jī)，雖然節(jié)約了成本，但對三大風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行提出了更高要求，在正常運(yùn)行情況下采用變頻運(yùn)行方式。風(fēng)機(jī)變頻器投入后，運(yùn)行良好，調(diào)節(jié)平穩(wěn)，運(yùn)行電流明顯下降，調(diào)節(jié)范圍寬泛，具有明顯的節(jié)電效能[7]，達(dá)到預(yù)期收益。一旦風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)故障或者要求變頻切換成工頻運(yùn)行時(shí)，切換的穩(wěn)定性和快速性至關(guān)重要，若達(dá)不到要求則會(huì)影響風(fēng)量變化，會(huì)對鍋爐穩(wěn)定安全運(yùn)行產(chǎn)生影響。

2　控制邏輯分析

根據(jù)一次風(fēng)機(jī)回路接觸器KM43的邏輯組態(tài)，假設(shè)條件1是一次風(fēng)機(jī)接觸器KM41、KM42分閘信號(hào)觸發(fā)；條件2是OVATION的2個(gè)連接點(diǎn)信號(hào)觸發(fā)，二者通過或門連接。其中AUTOSTART功能項(xiàng)滿足的條件是條件1和條件2同時(shí)滿足，當(dāng)AUTOSTART功能項(xiàng)條件滿足時(shí)[8]，KM43接觸器閉合，一次風(fēng)機(jī)系統(tǒng)變?yōu)楣ゎl運(yùn)行方式。連接點(diǎn)1輸入的內(nèi)容是一次風(fēng)機(jī)變頻器運(yùn)行信號(hào)取非和一次風(fēng)機(jī)變頻器運(yùn)行故障信號(hào)，并且二者是通過或門連接；連接點(diǎn)2的輸入內(nèi)容是通過OVATION的MASTERSEQ和DEVICESEQ算法實(shí)現(xiàn)了順序控制功能，順序控制的步驟1是閉合一次風(fēng)機(jī)旁路接觸器KM43，順序控制的步驟2是閉合一次風(fēng)機(jī)6 kV斷路器，當(dāng)一次風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行后，一般步驟2是自然成立的，只要運(yùn)行人員啟動(dòng)順序控制功能且步驟1觸發(fā)后，一次風(fēng)機(jī)會(huì)從變頻運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣ゎl運(yùn)行狀態(tài)。

送風(fēng)機(jī)以及引風(fēng)機(jī)的邏輯組態(tài)圖與一次風(fēng)機(jī)基本相同，不同之處僅僅是所取信號(hào)點(diǎn)相應(yīng)變?yōu)樗惋L(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的相關(guān)信號(hào)，如送風(fēng)機(jī)的主回路接觸器KM41、KM42分閘信號(hào)，送風(fēng)機(jī)運(yùn)行信號(hào)取非等。

3　控制方式對比及改進(jìn)

對一次風(fēng)機(jī)邏輯進(jìn)行分析，連接點(diǎn)1中一次風(fēng)機(jī)變頻器運(yùn)行信號(hào)取非表明變頻器停止工作，其與接觸器KM41、KM42分閘信號(hào)同時(shí)滿足時(shí)，觸發(fā)KM43閉合，完成了變頻切工頻功能。根據(jù)變頻器運(yùn)行信號(hào)從TRUE狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)镕ALSE狀態(tài)，KM41、KM42分指令從FALSE狀態(tài)轉(zhuǎn)變成TRUE狀態(tài)，KM43合指令從FALSE狀態(tài)轉(zhuǎn)變成TRUE狀態(tài)，整個(gè)功能實(shí)現(xiàn)時(shí)間為18:53:36至18:53:41，耗時(shí)4 s。

連接點(diǎn)1中的另一條件是一次風(fēng)機(jī)變頻器運(yùn)行故障信號(hào)，觸發(fā)時(shí)與條件1也可完成變頻切工頻功能，這樣解決了變頻器出現(xiàn)故障的情況。連接點(diǎn)2是通過順序控制功能實(shí)現(xiàn)了變頻切工頻，進(jìn)而得到整個(gè)功能實(shí)現(xiàn)的時(shí)間，即變頻器運(yùn)行信號(hào)從TRUE狀態(tài)轉(zhuǎn)變成FALSE狀態(tài)，KM41、KM42分指令從FALSE狀態(tài)轉(zhuǎn)變成TRUE狀態(tài)，KM43合指令從FALSE狀態(tài)轉(zhuǎn)變成TRUE狀態(tài)，整個(gè)切換時(shí)間從15:17:08.5至15:17:11.2，耗時(shí)2.7 s。

通過連接點(diǎn)1和2對比，可以看出采用順序控制的邏輯節(jié)約了1.08 s，主要原因在于后者未取變頻器停止這一信號(hào)，即認(rèn)為接觸器KM41和KM42斷開，一次風(fēng)機(jī)脫離變頻運(yùn)行，然后則具備切入工頻運(yùn)行的條件。變頻器可以在接觸器KM41和KM42斷開后停止，這樣既不影響變頻切工頻的時(shí)間，也不影響變頻器停止工作。

以上是對于一次風(fēng)機(jī)變頻切工頻的邏輯分析，對于送風(fēng)機(jī)系統(tǒng)來說，由于其邏輯與一次風(fēng)機(jī)基本相同，所以邏輯的實(shí)現(xiàn)也大致與一次風(fēng)機(jī)相似。同時(shí)送風(fēng)機(jī)與一次風(fēng)機(jī)設(shè)備也存在差異性，所以送風(fēng)機(jī)系統(tǒng)并不會(huì)完全符合一次風(fēng)機(jī)的切換速度與穩(wěn)定性，總體上相差不大。同樣，對于引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)也符合這一特性。

4　結(jié)束語

本文對一次風(fēng)機(jī)的變頻切工頻DCS邏輯進(jìn)行優(yōu)化，并對其邏輯進(jìn)行驗(yàn)證，將4 s的切換時(shí)間降至2.7 s，同時(shí)解決了一次風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)故障的情況，保證了一次風(fēng)機(jī)變頻切工頻運(yùn)行的快速性和穩(wěn)定性，對于送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，也基本符合一次風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的特性。三大風(fēng)機(jī)通過邏輯優(yōu)化與實(shí)現(xiàn)，為鍋爐穩(wěn)定安全運(yùn)行提供保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]李東，劉娟．300 MW鍋爐引風(fēng)機(jī)搶風(fēng)原因分析與對策[J]．東北電力技術(shù)，2016，37(2)：58-60.

[2]鄭偉．300 MW機(jī)組風(fēng)機(jī)變頻控制系統(tǒng)研究與改進(jìn)[J]．華電技術(shù)，2012，34(8)：54-59.

[3]于洋．風(fēng)機(jī)變頻改造節(jié)能技術(shù)在火電廠的應(yīng)用[J]．機(jī)械管理開發(fā)，2016，31(8)：39-48.

[4]張波，孔令輝，馮宏偉，等．鍋爐一次風(fēng)機(jī)變頻控制存在的問題及對策[J]．華電技術(shù)，2013，35 (7)：18-23.

[5]郝欣，王英薈，宋圣軍．鍋爐送引風(fēng)機(jī)變頻協(xié)調(diào)控制技術(shù)研究[J]．東北電力技術(shù)，2013，34(12)：34-39.

[6]許朋，劉長青，周勁軍，等．加熱爐燃燒控制系統(tǒng)及風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能改造[J]．冶金能源，2015，34(1)：33-36.

[7]鄭喜?。S流引風(fēng)機(jī)出力不足的分析與解決措施[J]．東北電力技術(shù)，2017，38(3)：56-58.

[8]周建．簡析增壓風(fēng)機(jī)變頻改造熱控部分控制問題[J]．東北電力技術(shù)，2012，33(9)：35-36.