火力發(fā)電廠鍋爐風(fēng)機(jī)變頻器的自動化控制設(shè)計

王偉

摘要：文中基于對高壓變頻器基本架構(gòu)進(jìn)行了的細(xì)致闡釋，對當(dāng)前時期火力發(fā)電廠鍋爐風(fēng)機(jī)進(jìn)行有效改造，為了能夠?qū)﹀仩t風(fēng)機(jī)實際運行的具體情況進(jìn)行全面掌握，要對其管控模式、自動化管控實施全面而合理的設(shè)計，對火力發(fā)電廠中鍋爐風(fēng)機(jī)的變頻器進(jìn)行有效完善，對火力發(fā)電廠的現(xiàn)代化發(fā)展提供一些幫助。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠;鍋爐風(fēng)機(jī);變頻器;自動化控制;設(shè)計

引言

在火電系統(tǒng)當(dāng)中風(fēng)機(jī)是極為關(guān)鍵的輔助性機(jī)械，其耗電數(shù)量非常巨大，當(dāng)前來講很多火力發(fā)電廠的風(fēng)機(jī)在調(diào)試過程中所使用的都是液力耦合方式，這樣才能夠?qū)﹄姍C(jī)實際風(fēng)量進(jìn)行有效管控，這樣方式較為傳統(tǒng)，同時在節(jié)流方面會形成很大的損失，其也難以實現(xiàn)精準(zhǔn)有效的操控，需要的能量也非常高，總體來講成效并不理想。在技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展過程當(dāng)中，高壓變頻器的產(chǎn)生對這個問題進(jìn)行了有效解決，很多火力發(fā)電廠都開始對風(fēng)機(jī)進(jìn)行積極改造，優(yōu)化風(fēng)機(jī)管控系統(tǒng)，基于自動管控技術(shù)的實際應(yīng)用，強(qiáng)化提升火電廠總體成效與應(yīng)用性能。

一、高壓變頻器基本架構(gòu)

（1）整流器。整流器的作用就是把三相交流電轉(zhuǎn)變成直流電，這個過程當(dāng)中要應(yīng)用到的裝置就是整流器，其一般都在電網(wǎng)側(cè)進(jìn)行實際安裝。（2）逆變器。當(dāng)前逆變器比較常用的一般是三相橋式，其包含六個半導(dǎo)體的器件，主要就是對輸出端的電壓頻率進(jìn)行管控，一般是在負(fù)載側(cè)進(jìn)行安裝的。（3）中間直流。針對火力發(fā)電廠來講，電網(wǎng)負(fù)載側(cè)的主要裝置就是異步電動機(jī)，因此負(fù)載類型就是感性負(fù)載。不管一部電動起處在怎樣的狀態(tài)，其實際功率都不會超出規(guī)定數(shù)值。因此，無功功率轉(zhuǎn)換通常都會有中間直流這個環(huán)節(jié)，作用就是要基于儲能元件對無功能量進(jìn)行緩沖，所以，中間的直流環(huán)節(jié)也可以說是儲能環(huán)節(jié)，這個時候一定要注意的是，儲能過程中的電流是直流。（4）電路管控。依據(jù)運行流程把可管控電路劃分成為四個不同的組成部分，所有部分的功能是運算、檢測、輸入與驅(qū)動。管控電路的意義就是對電網(wǎng)負(fù)載側(cè)逆變器進(jìn)行有效管控，還有就是針對整流器進(jìn)行有效防護(hù)，比較常用的管控方式是模擬和數(shù)字。性能良好的變頻器通?；谟嬎銠C(jī)進(jìn)行管控，管控方式是全數(shù)字形式，基于簡化硬件形成電路，之后基于特定計算機(jī)軟件來進(jìn)行操作。因為軟件更為靈活，所以數(shù)字化管控一般應(yīng)用在復(fù)雜管控操作中，使用頻率也比較高[1]。

二、對火力發(fā)電廠中鍋爐風(fēng)機(jī)變頻器實施自動化管控設(shè)計的具體措施

2.1整體改造的方案

在鍋爐燃燒系統(tǒng)當(dāng)中，通常都包含兩臺一次風(fēng)機(jī)和兩臺送風(fēng)機(jī)，一次風(fēng)機(jī)當(dāng)中的甲側(cè)位置上基于雙速電機(jī)實現(xiàn)帶動，調(diào)節(jié)方式是液藕，乙側(cè)位置上是基于單速電機(jī)而實現(xiàn)帶動，調(diào)節(jié)方式是液藕。綜合鍋爐實際需要，要對送風(fēng)機(jī)與乙側(cè)位置上的一次風(fēng)機(jī)實施改造設(shè)計，甲側(cè)一次風(fēng)機(jī)暫時使用既有的調(diào)節(jié)方式，改造操作中實際應(yīng)用到的裝置主要是高壓變頻器。遵照高壓變頻器實際應(yīng)用需要，使用美國研發(fā)出來的無諧波高壓變頻器，火力發(fā)電廠當(dāng)中的風(fēng)量和膛壓調(diào)節(jié)還是分散管控，正常狀態(tài)下的實際運營中，兩臺送風(fēng)機(jī)和乙側(cè)位置上的一次風(fēng)機(jī)安裝變頻器，能夠滿足相應(yīng)操作與訴求[2]。

2.2選擇變頻器

當(dāng)前，鍋爐風(fēng)扇由兩部分組成：鼓風(fēng)機(jī)和排氣風(fēng)扇，當(dāng)鍋爐運行時，兩者必須連續(xù)運行。同時，引擎具有公差，因此通?？梢詼p少調(diào)試。風(fēng)扇運行時，頻率，電壓，電流等相對較小。由于變頻器的速度直接控制變頻器的速度，因此在設(shè)置變頻器的額定電流時，電動機(jī)電流必須在運行期間合并并相應(yīng)地增加，可以滿足變頻器的要求。選擇特定的逆變器時，必須考慮其電壓，可能的故障和運行成本。同時，必須在識別后進(jìn)一步檢查逆變器，例如在啟動和過載期間的電流，以檢查其是否滿足相關(guān)要求。另外，需要進(jìn)一步加強(qiáng)對成本的管理和控制。只要可以滿足風(fēng)扇的特定要求，就可以選擇低功率的逆變器[3]。

2.3電氣管控系統(tǒng)的合理設(shè)計

為了保證管理工作的質(zhì)量與成效，變頻器管控室要求集中分布。因為火力發(fā)電廠的廠區(qū)面積有制約性影響，因此在進(jìn)行變頻器、線路、通風(fēng)等諸多方面相關(guān)布置的時候一定要對整體方案進(jìn)行完善。變頻器管控室的通風(fēng)非常關(guān)鍵，變頻器上需要安裝散熱裝置和風(fēng)道。這樣熱風(fēng)會在風(fēng)道引導(dǎo)之下排出去，風(fēng)量并不會因為風(fēng)道的存在而產(chǎn)生變化。變壓器和功率單元裝置頂端風(fēng)機(jī)也需要安裝風(fēng)道，同時要進(jìn)行單獨配置，絕對不能對其進(jìn)行整合。風(fēng)道和風(fēng)機(jī)周圍的管道間距不能低于3厘米，電源在柜的頂端進(jìn)入，因此風(fēng)機(jī)罩安裝時一定注意給電源線留有一定空間。風(fēng)道排風(fēng)口的位置要向下傾斜，這是為了能夠起到防水的作用。要在同樣的位置上安置鋼絲網(wǎng)，這是為了能夠有效防鼠。管控室的風(fēng)口要設(shè)置成為濾網(wǎng)形式的，室內(nèi)門窗要實施密封處理，基于空調(diào)保證室內(nèi)空氣的循環(huán)、溫度。變頻器通常都是下進(jìn)線方式的，從電纜隧道當(dāng)中被完全引出。對輔助電源進(jìn)行有效應(yīng)用，同時要加設(shè)變頻器，將其設(shè)置在引風(fēng)、送風(fēng)與開關(guān)之間，無需將極有工頻回路進(jìn)行拆除。變頻器與電機(jī)之間要使用高壓電纜進(jìn)行連接，盡量使用既有電纜線。倘若電機(jī)需要進(jìn)行移動，要兼顧電纜線余量問題。變頻器小間位置上要設(shè)置車間盤，對雙路電源進(jìn)行切換，電壓是400V，為變頻器小間中的所有用電設(shè)備提供充足電能。6000V高壓電基于變頻器送入到刀閘中，之后經(jīng)由刀閘送至電動機(jī)中。變頻柜與火電廠整體接地系統(tǒng)實現(xiàn)連接，接地材料鍍鋅扁鋼，其橫截面的面積是50mm2，實際電阻不超過4Ω，DCS是變頻器管控系統(tǒng)[4]。

2.4風(fēng)扇控制的結(jié)構(gòu)

風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)由兩部分組成：PLC和變頻器。 PLC是控制整個系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵，而變頻器則是執(zhí)行器和系統(tǒng)指令的傳輸。 PLC發(fā)出控制命令后，它將以可變頻率供電以實現(xiàn)平穩(wěn)控制。速度目標(biāo)具體控制原理如下：（1）風(fēng)扇。鼓風(fēng)機(jī)的主要功能是使鍋爐燃燒。爐子可以保持穩(wěn)定的空氣流，以提供足夠的氧氣來燃燒爐子中的燃料。使用變頻器后，可通過控制電路實時調(diào)節(jié)爐溫，以控制風(fēng)扇的頻率轉(zhuǎn)換。它的特殊功能原理是，當(dāng)測量設(shè)備檢測到盧塘的溫度高于設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值時，會將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的信息數(shù)據(jù)，并將其傳輸?shù)狡?qū)動器，然后通過變速箱和PID轉(zhuǎn)換為電信號?？刂扑惴ㄓ糜谶M(jìn)一步校準(zhǔn)。檢查計算結(jié)果，最后將電信號通過輸出端子發(fā)送，以便逆變器可以根據(jù)接收到的信號來調(diào)整和調(diào)整電壓，頻率和其他參數(shù)，減少風(fēng)量并避免額外的功耗。

（2）排氣扇。排氣扇用于從爐中除去煙道氣，這些煙道氣是在鍋爐中燃燒燃料時產(chǎn)生的。排氣扇產(chǎn)生的空氣量大或小都有不利影響。如果太大，則會增加能耗并導(dǎo)致資源浪費不足。如果太小，將無法消除煙霧并降低鍋爐的燃燒效率。因此有必要通過壓力傳感器實時檢測和傳輸爐內(nèi)負(fù)壓參數(shù)，以便可以及時記錄爐內(nèi)負(fù)壓情況，以便傳輸可以實時接收相關(guān)信息并轉(zhuǎn)換電信號，然后使用PID控制器。該控制算法用于進(jìn)一步校準(zhǔn)，最后變頻器根據(jù)接收到的信號調(diào)整風(fēng)扇的風(fēng)速。

2.5變頻器節(jié)能改造時的注意事項

轉(zhuǎn)換特定變頻器時，必須正確連接輸入連接和輸出連接，因為要區(qū)分正電流和負(fù)電流。反向連接出現(xiàn)問題時，很容易引起風(fēng)扇故障。同時，風(fēng)扇在運行期間振動。為了避免變形和共振，必須將轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速結(jié)合起來以提供有效的保護(hù)。變頻器也必須接地，以確保變頻器正常運行。

結(jié)束語

通常，將變頻器用于鍋爐風(fēng)扇的節(jié)能轉(zhuǎn)換不僅可以改善控制效果，而且可以減少能耗。 當(dāng)前，節(jié)能技術(shù)的研究和應(yīng)用應(yīng)致力于與鍋爐風(fēng)扇控制系統(tǒng)完全集成的變頻器的轉(zhuǎn)換。

參考文獻(xiàn)：

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[3]劉鋒國.變頻器在火焰清理除塵風(fēng)機(jī)上的節(jié)能應(yīng)用[J].中國設(shè)備工程，2020（15）：86-89.

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