摘  要：根據(jù)高壓變頻器在引風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用，分析改造之后的控制策略以及實(shí)際節(jié)能效果

　　關(guān)鍵詞：引風(fēng)機(jī) 高壓變頻器 節(jié)能改造

　　一、概述

　　引風(fēng)機(jī)是火電廠燃煤鍋爐引風(fēng)系統(tǒng)的主要設(shè)備之一。通過控制引風(fēng)機(jī)入口擋板調(diào)節(jié)引風(fēng)量，維持爐膛負(fù)壓在一定的范圍內(nèi)運(yùn)行。如果爐膛負(fù)壓太小，爐膛容易向外噴粉，既影響環(huán)境衛(wèi)生，又可能危及設(shè)備和操作人員的安全；負(fù)壓太大，爐膛漏風(fēng)量增大，增加了引風(fēng)機(jī)的電耗和煙氣帶來的熱量損失。因此，控制引風(fēng)量大小，穩(wěn)定爐膛負(fù)壓值，對(duì)保證鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有十分重要的意義。

　　二、改造情況

　　2.1 運(yùn)行工況

　　根據(jù)機(jī)組負(fù)荷的變化，機(jī)組控制系統(tǒng)將負(fù)荷指令傳遞至燃料系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)平衡，達(dá)到安全穩(wěn)定運(yùn)行的目的。在機(jī)組負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大，負(fù)荷調(diào)節(jié)快的情況下，循環(huán)流化床需調(diào)節(jié)給煤量，空氣量和返料循環(huán)量，其負(fù)荷須可在30%-110%之間調(diào)節(jié)；此外由于截面風(fēng)速高和吸熱控制容易，循環(huán)流化床鍋爐負(fù)荷調(diào)節(jié)速率要求也很快，一般達(dá)每分鐘4%。因此，通過采用調(diào)節(jié)一次風(fēng)壓、風(fēng)量，實(shí)現(xiàn)燃料系統(tǒng)快速負(fù)荷響應(yīng)，就對(duì)風(fēng)量的供給及使用等工藝指標(biāo)提出了很高的要求。一方面，系統(tǒng)對(duì)風(fēng)壓要求嚴(yán)格，過高影響噴燃器的火焰形態(tài)、過低風(fēng)導(dǎo)致燃燒不充分。另一方面，系統(tǒng)對(duì)風(fēng)量的控制受到諸多因素的影響，風(fēng)溫的變化、鍋爐負(fù)荷的變動(dòng)，都直接影響風(fēng)量的控制指標(biāo)。由于目前引風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)方式不能很好的滿足鍋爐燃燒能力及穩(wěn)定性運(yùn)行需要，所以有必要對(duì)引風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能和調(diào)節(jié)性能改造，來滿足機(jī)組整體調(diào)節(jié)性能需要。系統(tǒng)工藝流程見下圖所示：

　　2.2 一次動(dòng)力系統(tǒng)策略

　　為了充分保證系統(tǒng)的可靠性，為變頻器同時(shí)加裝工頻旁路裝置，變頻器異常時(shí)，變頻器停止運(yùn)行，電機(jī)可以直接手動(dòng)切換到工頻下運(yùn)行。工頻旁路由3個(gè)高壓隔離開關(guān)QS1、QS2和QS3組成（其中QF為甲方原有高壓開關(guān)）。要求QS2不能與QS3同時(shí)閉合，在機(jī)械上實(shí)現(xiàn)互鎖。變頻運(yùn)行時(shí)，QS1和QS2閉合，QS3斷開；工頻運(yùn)行時(shí)，QS3閉合，QS1和QS2斷開。

　　為了實(shí)現(xiàn)變頻器故障的保護(hù)，變頻器對(duì)6KV開關(guān)QF進(jìn)行聯(lián)鎖，一旦變頻器故障，變頻器跳開QF，要求甲方對(duì)QF的合分閘電路進(jìn)行適當(dāng)改造。工頻旁路時(shí)，變頻器應(yīng)允許QF合閘，撤消對(duì)QF的跳閘信號(hào)，使電機(jī)能正常通過QF合閘工頻啟動(dòng)。設(shè)計(jì)方案如下： 

　　一拖一手動(dòng)旁路圖

　　三、控制系統(tǒng)方案

　　由于4#機(jī)組自動(dòng)化投入率比較高，為減少此次引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)變頻改造對(duì)整個(gè)鍋爐系統(tǒng)的影響，仍然由DCS實(shí)現(xiàn)引風(fēng)系統(tǒng)投自動(dòng)的控制邏輯與爐膛負(fù)壓PID調(diào)節(jié)，變頻器作為一個(gè)執(zhí)行設(shè)備，接收DCS來的爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)與擋板開度調(diào)節(jié)的協(xié)調(diào)控制。改造前后DCS控制邏輯SAMA圖如下所示：

　　對(duì)于DCS來說，引風(fēng)系統(tǒng)改造前后的區(qū)別是控制對(duì)象不再是擋板而是引風(fēng)機(jī)負(fù)荷率，DCS根據(jù)系統(tǒng)工況判斷所需要的引風(fēng)機(jī)負(fù)荷率，直接控制引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與擋板開度，滿足爐膛負(fù)壓的控制需要。

　　四、運(yùn)行工況分析

　　由于循環(huán)流化床鍋爐在爐膛冒正壓的情況下容易發(fā)生爆炸，而爐膛負(fù)壓過大也非常危險(xiǎn)，此次改造對(duì)現(xiàn)有爐膛負(fù)壓保護(hù)邏輯不做變更，在引風(fēng)協(xié)調(diào)控制單元中加入快速負(fù)荷平衡回路，確保爐膛負(fù)壓及系統(tǒng)安全。對(duì)應(yīng)兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)變頻設(shè)備配合有多種運(yùn)行方式，具體控制方式如下：

　　1)單側(cè)引風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)行

　　單側(cè)引風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)行與目前現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行工況相似，系統(tǒng)啟動(dòng)后，DCS手動(dòng)調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)控制信號(hào)直接控制引風(fēng)機(jī)擋板開度，控制引風(fēng)機(jī)負(fù)荷維持爐膛負(fù)壓。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷變化時(shí)可通過HCU-YF直接手動(dòng)給定引風(fēng)機(jī)擋板開度，實(shí)現(xiàn)鍋爐系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

　　2）單側(cè)引風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行

　　對(duì)于鍋爐引風(fēng)系統(tǒng)單側(cè)引風(fēng)引變頻運(yùn)行的情況，變頻啟動(dòng)時(shí)，引風(fēng)機(jī)負(fù)荷為30%，同時(shí)，引風(fēng)機(jī)擋板開度參與調(diào)節(jié)，當(dāng)引風(fēng)機(jī)擋板開度在90%以上時(shí)，HCU-YF協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制引風(fēng)機(jī)負(fù)荷確保爐膛負(fù)壓穩(wěn)定，擋板開度調(diào)節(jié)和變頻轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方式的切換回差為80%～90%，當(dāng)擋板開度信號(hào)低于80%采用擋板開度調(diào)節(jié)方式。

　　3)兩側(cè)引風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)行

　　兩側(cè)引風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)行的情況與目前現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行工況類似，引風(fēng)系統(tǒng)投自動(dòng)時(shí)，HCU-YF通過控制擋板開度來控制引風(fēng)機(jī)負(fù)荷，同時(shí)接受外圍干預(yù)，現(xiàn)有控制邏輯和閉鎖保護(hù)不做更改。

　　4)兩側(cè)引風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行

　　對(duì)于兩側(cè)引風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行的情況，在點(diǎn)爐時(shí)，變頻風(fēng)機(jī)啟動(dòng)實(shí)際頻率不小于15Hz，引風(fēng)機(jī)負(fù)荷為30%，為有效防止?fàn)t膛負(fù)壓過低，HCU-YF控制引風(fēng)機(jī)擋板開度參與調(diào)節(jié)。鍋爐負(fù)荷變化后，當(dāng)擋板開度在90%以上時(shí)，HCU-YF協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制引風(fēng)機(jī)負(fù)荷確保爐膛負(fù)壓穩(wěn)定，擋板開度調(diào)節(jié)和變頻轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方式的切換回差為80%～90%，即當(dāng)擋板開度信號(hào)低于80%時(shí)，采用擋板開度調(diào)節(jié)方式。

　　5）兩側(cè)引風(fēng)機(jī)一工一變運(yùn)行

　　兩側(cè)引風(fēng)機(jī)一側(cè)工頻運(yùn)行一側(cè)變頻運(yùn)行的情況，在這種運(yùn)行方式下，擋板調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)要配合調(diào)節(jié)，控制目標(biāo)是風(fēng)壓和風(fēng)量，引風(fēng)協(xié)調(diào)控制單元開度函數(shù)器根據(jù)鍋爐負(fù)荷、兩側(cè)引風(fēng)機(jī)的處理等指標(biāo)計(jì)算擋板開度，保證變頻引風(fēng)和工頻引風(fēng)的煙氣出口風(fēng)壓和風(fēng)量基本平衡和兩側(cè)引風(fēng)機(jī)管路的一致性，保證系統(tǒng)良好的響應(yīng)能力。此時(shí)，擋板開度調(diào)節(jié)為粗調(diào)節(jié)方式，變頻轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)作為細(xì)調(diào)節(jié)方式，通過協(xié)調(diào)控制單元保證爐膛負(fù)壓在目標(biāo)控制范圍內(nèi)。在單臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)事故的情況下HCU-YF及時(shí)動(dòng)作，給定提高引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的信號(hào)，同時(shí)，擋板控制手動(dòng)操作可參與調(diào)節(jié)，防止故障過程中爐膛壓力波動(dòng)過大。

　　五、總結(jié)

　　經(jīng)改造后的引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)與改造前的控制閥門開度調(diào)節(jié)相比，除了上述直接經(jīng)濟(jì)效益外，還有許多間接經(jīng)濟(jì)效益：

　?。?）采用變頻調(diào)速，消除了大電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)影響。

　　（2）采用變頻調(diào)速，消除了大電動(dòng)機(jī)大電流啟動(dòng)時(shí)的沖擊力矩對(duì)電機(jī)損壞。

　?。?）采用變頻調(diào)速，延長(zhǎng)了電機(jī)、管道和閥門的使用壽命，減輕了維修人員的工作量，降低了維修費(fèi)用。

　?。?）提高了系統(tǒng)自動(dòng)裝置的穩(wěn)定性，為系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行提供了可靠保證；系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)得到改善，提高系統(tǒng)效率。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] 《CHH100系列高壓變頻器產(chǎn)品說明書》深圳市英威騰電氣股份有限公司

　　[2]  徐甫榮  《高壓變頻調(diào)速技術(shù)工程實(shí)踐》中國(guó)電力出版社  2012-01出版