300 MW机组风机变频控制系统研究与改进

郑伟

(天津华能杨柳青热电有限责任公司，天津 300380)

0 引言

随着电力行业中竞价上网、节能减排等措施的深入实施，从节能降耗、提高机组自动化水平、降低厂用电率等方面减少发电成本已成为各发电企业需要解决的当务之急［1］。变频调速作为一项新节能技术，以其明显的技术和经济优势，已在发电机组上得到了广泛的应用，尤其是在风机上的应用效果更为明显。

天津华能杨柳青热电有限责任公司#7机组引风机采用变频调速技术后，实现了对引风机电动机转速的线性调节，使炉膛压力、炉膛氧量等运行指标与引风机风量维持一定的关系，从而在确保引风机能很好地提供锅炉燃烧及稳定性运行所需风量的前提下，减少能量损失，达到引风机电动机高效、节能运行的目的［2］。但在变频器调节速度、2台引风机自动平衡等技术环节还存在一定的缺陷，因此，对风机变频控制系统的深入研究与改进同样势在必行。

1 机组及引风机概况

天津华能杨柳青热电有限责任公司#7机组为亚临界燃煤机组，装机容量为300 MW，锅炉为上海锅炉厂生产的SG－1025/17.5－M897型亚临界自然循环汽包炉，配正压直吹制粉，一次再热，单炉膛，四角切圆燃烧，固态排渣。2台引风机调节炉膛压力，入口挡板调节电动执行机构(即入口调门)采用EMG调节型电动执行机构，型号为DMC250－B3－40。采用北京国电智深控制技术有限公司生产的EDPF－NT分散控制系统(DCS)。引风机变频控制系统采用东方日立(成都)电控设备有限公司的变频器及控制设备，在DCS控制室内为引风机变频控制系统加装1个#19分布式处理单元(DPU)机柜，实现引风机变频运行自动控制功能和工频变频切换的控制功能，#5 DPU机柜继续完成引风机工频下的控制功能。其中引风机变频电气回路如图1所示。

图1 引风机变频电气回路

图1中:QF为6 kV总开关;QF1为变频控制输入开关;KM1为变频控制输出开关;QF2为工频控制开关。

2 引风机控制系统分析

2.1 引风机工频控制系统分析

引风机变频改造后，工频控制下的主要控制逻辑如图2所示。

2台引风机均手动运行时，调节器输出跟踪2台引风机入口调门指令的平均值，以确保投入自动时实现无扰切换。

在引风机出现变频器故障切换至工频运行时，入口调门输出指令根据切换时的变频器频率指令，通过频率开度折算函数f(x)计算出对应入口调门开度，确保入口调门在引风机切为工频控制后自动快速关闭到对应开度。

图2 工频主要控制逻辑

因为工频、变频切换逻辑在手/自动站之后，所以在切换过程中，运行人员无法在操作员站上对入口调门进行手动操作。经过实际试验，将引风机变频切工频过程的切换开关量点信号“引风机变频切工频”设定为5 s的脉冲信号，确保在脉冲信号结束后，运行操作人员可根据实际情况对入口调门进行手动调整。

2.2 引风机变频控制系统分析

引风机变频控制下的主要控制逻辑如图3所示。

从图3可以看出，原有变频控制中没有设置1台工频运行1台变频运行时自动平衡及纠偏逻辑，而且变频器调节速度快于引风机入口挡板调节电动执行机构的调节速度，因此，为了使机组引风机的运行更加可靠和经济，需对引风机变频控制系统进行优化改进。

3 引风机变频控制系统改进

3.1 2台引风机1工频1变频运行时自动平衡及纠偏逻辑的设计与实现

当2台引风机出现1台工频运行、1台变频运行时，2台引风机的自动平衡和纠偏逻辑就必不可少了。因此，在工频/变频调节器之前加入纠偏逻辑，实现2台引风机的自动平衡与纠偏，具体控制逻辑如图4所示。

图3 变频主要控制逻辑

为使2台引风机的偏差可以在调节器调节方式下缓慢地得到修正，纠偏值在加入时设定了0.1的系数(该系数的合理性通过反复试验得到)。其中，工频/变频调节器纠偏值的计算逻辑如图5所示。

2台引风机不在1工频1变频自动运行方式下运行时，纠偏逻辑将不起作用。

3.2 入口挡板电动执行机构的换型

引风机变频运行过程中，变频器调节速度要明显快于引风机入口挡板EMG电动执行机构的动作速度，因此，把原有型号为DMC－250－B3－40的EMG电动执行机构更换为DMC－250－B3－80型，即把电动执行机构的电动机转速由原来的40 r/min提高至80 r/min，并且对工频和变频的PID调节器参数都重新进行了相应的调试整定。这样，引风机入口挡板动作的全行程时间缩短了一半，很好地适应了引风机变频器的调节速度。

3.3 引风机连锁保护条件的完善

在此次对引风机变频控制系统的改进过程中，也对引风机连锁保护条件进行了完善，完整的引风机连锁保护条件见表1。

4 引风机变频控制系统改造后的运行效果

天津华能杨柳青热电有限责任公司#7机组引风机变频控制系统进一步改进后，机组引风机平均节电率达到30.22%，其中150 MW工况点的节电率达到52.27%，厂用电率降低0.17%，节电效果明显。引风机进行变频改造后，引风机设备启动为软启动，启动冲击力较小，可以很好地保护引风机设备，同时满足炉膛压力调节的需要。在引风机变频方式运行时，入口挡板保持全开，减少了风道的磨损，延长了设备的使用寿命。变频器在低速运行时电流下降明显且故障定位功能准确实用，维护简单，运行成本也大大降低。

表1 引风机连锁保护条件

5 结束语

随着发电企业生产过程经济性要求的提高，各发电企业必须走节能降耗、提高经济效益之路［3］。通过风机变频技术的应用、对变频控制系统的进一步优化以及对引风机入口挡板电动执行机构的改进，满足了发电企业提高经济效益的要求。2台引风机1工频1变频自动纠偏逻辑的成功运行，避免了在1台引风机变频不能投入的情况下，2台引风机都必须工频运行的情况，最大限度实现了变频改造的节能目的。

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