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

　　關(guān)鍵詞：引風(fēng)機 高壓變頻器 節(jié)能改造

　　一、概述

　　引風(fēng)機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)機入口擋板調(diào)節(jié)引風(fēng)量，維持爐膛負壓在一定的范圍內(nèi)運行。如果爐膛負壓太小，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；負壓太大，爐膛漏風(fēng)量增大，增加了引風(fēng)機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)定爐膛負壓值，對保證鍋爐安全、經(jīng)濟運行具有十分重要的意義。

　　二、改造情況

　　2.1 運行工況

　　根據(jù)機組負荷的變化，機組控制系統(tǒng)將負荷指令傳遞至燃料系統(tǒng)實現(xiàn)整個系統(tǒng)的自動平衡，達到安全穩(wěn)定運行的目的。在機組負荷調(diào)節(jié)范圍大，負荷調(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)流化床鍋爐負荷調(diào)節(jié)速率要求也很快，一般達每分鐘4%。因此，通過采用調(diào)節(jié)一次風(fēng)壓、風(fēng)量，實現(xiàn)燃料系統(tǒng)快速負荷響應(yīng)，就對風(fēng)量的供給及使用等工藝指標提出了很高的要求。一方面，系統(tǒng)對風(fēng)壓要求嚴格，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)對風(fēng)量的控制受到諸多因素的影響，風(fēng)溫的變化、鍋爐負荷的變動，都直接影響風(fēng)量的控制指標。由于目前引風(fēng)機風(fēng)量調(diào)節(jié)方式不能很好的滿足鍋爐燃燒能力及穩(wěn)定性運行需要，所以有必要對引風(fēng)機進行節(jié)能和調(diào)節(jié)性能改造，來滿足機組整體調(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，為變頻器同時加裝工頻旁路裝置，變頻器異常時，變頻器停止運行，電機可以直接手動切換到工頻下運行。工頻旁路由3個高壓隔離開關(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同時閉合，在機械上實現(xiàn)互鎖。變頻運行時，QS1和QS2閉合，QS3斷開；工頻運行時，QS3閉合，QS1和QS2斷開。

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

　　一拖一手動旁路圖

　　三、控制系統(tǒng)方案

　　由于4#機組自動化投入率比較高，為減少此次引風(fēng)機系統(tǒng)變頻改造對整個鍋爐系統(tǒng)的影響，仍然由DCS實現(xiàn)引風(fēng)系統(tǒng)投自動的控制邏輯與爐膛負壓PID調(diào)節(jié)，變頻器作為一個執(zhí)行設(shè)備，接收DCS來的爐膛負壓調(diào)節(jié)信號，實現(xiàn)引風(fēng)機轉(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：

　　對于DCS來說，引風(fēng)系統(tǒng)改造前后的區(qū)別是控制對象不再是擋板而是引風(fēng)機負荷率，DCS根據(jù)系統(tǒng)工況判斷所需要的引風(fēng)機負荷率，直接控制引風(fēng)機轉(zhuǎn)速與擋板開度，滿足爐膛負壓的控制需要。

　　四、運行工況分析

　　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，而爐膛負壓過大也非常危險，此次改造對現(xiàn)有爐膛負壓保護邏輯不做變更，在引風(fēng)協(xié)調(diào)控制單元中加入快速負荷平衡回路，確保爐膛負壓及系統(tǒng)安全。對應(yīng)兩臺引風(fēng)機變頻設(shè)備配合有多種運行方式，具體控制方式如下：

　　1)單側(cè)引風(fēng)機工頻運行

　　單側(cè)引風(fēng)機工頻運行與目前現(xiàn)場運行工況相似，系統(tǒng)啟動后，DCS手動調(diào)節(jié)引風(fēng)機控制信號直接控制引風(fēng)機擋板開度，控制引風(fēng)機負荷維持爐膛負壓。當機組負荷變化時可通過HCU-YF直接手動給定引風(fēng)機擋板開度，實現(xiàn)鍋爐系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

　　2）單側(cè)引風(fēng)機變頻運行

　　對于鍋爐引風(fēng)系統(tǒng)單側(cè)引風(fēng)引變頻運行的情況，變頻啟動時，引風(fēng)機負荷為30%，同時，引風(fēng)機擋板開度參與調(diào)節(jié)，當引風(fēng)機擋板開度在90%以上時，HCU-YF協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)引風(fēng)機轉(zhuǎn)速控制引風(fēng)機負荷確保爐膛負壓穩(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%，當擋板開度信號低于80%采用擋板開度調(diào)節(jié)方式。

　　3)兩側(cè)引風(fēng)機工頻運行

　　兩側(cè)引風(fēng)機工頻運行的情況與目前現(xiàn)場運行工況類似，引風(fēng)系統(tǒng)投自動時，HCU-YF通過控制擋板開度來控制引風(fēng)機負荷，同時接受外圍干預(yù)，現(xiàn)有控制邏輯和閉鎖保護不做更改。

　　4)兩側(cè)引風(fēng)機變頻運行

　　對于兩側(cè)引風(fēng)機變頻運行的情況，在點爐時，變頻風(fēng)機啟動實際頻率不小于15Hz，引風(fēng)機負荷為30%，為有效防止爐膛負壓過低，HCU-YF控制引風(fēng)機擋板開度參與調(diào)節(jié)。鍋爐負荷變化后，當擋板開度在90%以上時，HCU-YF協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)引風(fēng)機轉(zhuǎn)速控制引風(fēng)機負荷確保爐膛負壓穩(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%，即當擋板開度信號低于80%時，采用擋板開度調(diào)節(jié)方式。

　　5）兩側(cè)引風(fēng)機一工一變運行

　　兩側(cè)引風(fēng)機一側(cè)工頻運行一側(cè)變頻運行的情況，在這種運行方式下，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)鍋爐負荷、兩側(cè)引風(fēng)機的處理等指標計算擋板開度，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)機管路的一致性，保證系統(tǒng)良好的響應(yīng)能力。此時，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)作為細調(diào)節(jié)方式，通過協(xié)調(diào)控制單元保證爐膛負壓在目標控制范圍內(nèi)。在單臺設(shè)備出現(xiàn)事故的情況下HCU-YF及時動作，給定提高引風(fēng)機轉(zhuǎn)速的信號，同時，擋板控制手動操作可參與調(diào)節(jié)，防止故障過程中爐膛壓力波動過大。

　　五、總結(jié)

　　經(jīng)改造后的引風(fēng)機轉(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)濟效益外，還有許多間接經(jīng)濟效益：

　?。?）采用變頻調(diào)速，消除了大電動機啟動時對電網(wǎng)電壓的波動影響。

　?。?）采用變頻調(diào)速，消除了大電動機大電流啟動時的沖擊力矩對電機損壞。

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

　　（4）提高了系統(tǒng)自動裝置的穩(wěn)定性，為系統(tǒng)的經(jīng)濟優(yōu)化運行提供了可靠保證；系統(tǒng)的運行參數(shù)得到改善，提高系統(tǒng)效率。

　　參考文獻：

　　[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)工程實踐》中國電力出版社  2012-01出版