單側風煙系統風機變頻切工頻的要點分析

房國成，梁兆國，王　磊

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

發電機組引風機、送風機、一次風機的耗電量約占廠用電的30%，其運行調節方式通常是通過調節風門擋板開度來調節風量，其驅動電動機的輸出功率不隨機組負荷變化進行調節，大量電能消耗在節流損失中。在發電廠的節能減排項目中，高壓電機設備的變頻器改造因其節能效果明顯得到迅速推廣和應用[1-3]。高壓電機變頻運行具有明顯優勢，在機組正常運行下應保持變頻運行，但當變頻器需要檢修或者故障時，多次發生一次風機跳閘事故，嚴重時導致鍋爐主燃料跳閘(MFT)動作，嚴重影響了機組的安全運行，因此為使機組安全運行，須將風機變頻運行切回工頻運行[4-6]，這對DCS邏輯的穩定性和快速性提出了很高要求。

1　系統概況

三大風機系統內設有1臺100%容量的離心式一次風機，一次風機入口裝設消聲器和暖風器。一次風機風量包括鍋爐在最大連續蒸發量時所需的一次風量、磨煤機和給煤機的密封風量和空氣預熱器漏風量。系統設有1臺100%容量的離心式送風機，入口裝設消聲器和暖風器。送風機的風量包括鍋爐燃用設計煤質鍋爐在最大連續蒸發量時所需的二次風量和燃燼風量以及鍋爐廠保證的空氣預熱器漏風量。在低溫除塵器后設有1臺100%容量的離心式引風機，在引風機出口裝有嚴密的擋板風門，起到隔離作用。

三大風機的構成回路主要由6 kV斷路器、爐風機主回路進線接觸器KM41、爐風機變頻器、爐風機主回路進線接觸器KM42和爐風機旁路進線接觸器KM43組成。當6 kV斷路器閉合且接觸器KM43閉合時，風機處于工頻運行；當6 kV斷路器閉合，接觸器KM41、KM42閉合且風機變頻器運行時，風機處于變頻運行。

由于系統只設置1臺一次風機、1臺送風機和1臺引風機，雖然節約了成本，但對三大風機的穩定運行提出了更高要求，在正常運行情況下采用變頻運行方式。風機變頻器投入后，運行良好，調節平穩，運行電流明顯下降，調節范圍寬泛，具有明顯的節電效能[7]，達到預期收益。一旦風機變頻運行時出現故障或者要求變頻切換成工頻運行時，切換的穩定性和快速性至關重要，若達不到要求則會影響風量變化，會對鍋爐穩定安全運行產生影響。

2　控制邏輯分析

根據一次風機回路接觸器KM43的邏輯組態，假設條件1是一次風機接觸器KM41、KM42分閘信號觸發；條件2是OVATION的2個連接點信號觸發，二者通過或門連接。其中AUTOSTART功能項滿足的條件是條件1和條件2同時滿足，當AUTOSTART功能項條件滿足時[8]，KM43接觸器閉合，一次風機系統變為工頻運行方式。連接點1輸入的內容是一次風機變頻器運行信號取非和一次風機變頻器運行故障信號，并且二者是通過或門連接；連接點2的輸入內容是通過OVATION的MASTERSEQ和DEVICESEQ算法實現了順序控制功能，順序控制的步驟1是閉合一次風機旁路接觸器KM43，順序控制的步驟2是閉合一次風機6 kV斷路器，當一次風機變頻運行后，一般步驟2是自然成立的，只要運行人員啟動順序控制功能且步驟1觸發后，一次風機會從變頻運行狀態轉變為工頻運行狀態。

送風機以及引風機的邏輯組態圖與一次風機基本相同，不同之處僅僅是所取信號點相應變為送風機和引風機的相關信號，如送風機的主回路接觸器KM41、KM42分閘信號，送風機運行信號取非等。

3　控制方式對比及改進

對一次風機邏輯進行分析，連接點1中一次風機變頻器運行信號取非表明變頻器停止工作，其與接觸器KM41、KM42分閘信號同時滿足時，觸發KM43閉合，完成了變頻切工頻功能。根據變頻器運行信號從TRUE狀態轉變為FALSE狀態，KM41、KM42分指令從FALSE狀態轉變成TRUE狀態，KM43合指令從FALSE狀態轉變成TRUE狀態，整個功能實現時間為18:53:36至18:53:41，耗時4 s。

連接點1中的另一條件是一次風機變頻器運行故障信號，觸發時與條件1也可完成變頻切工頻功能，這樣解決了變頻器出現故障的情況。連接點2是通過順序控制功能實現了變頻切工頻，進而得到整個功能實現的時間，即變頻器運行信號從TRUE狀態轉變成FALSE狀態，KM41、KM42分指令從FALSE狀態轉變成TRUE狀態，KM43合指令從FALSE狀態轉變成TRUE狀態，整個切換時間從15:17:08.5至15:17:11.2，耗時2.7 s。

通過連接點1和2對比，可以看出采用順序控制的邏輯節約了1.08 s，主要原因在于后者未取變頻器停止這一信號，即認為接觸器KM41和KM42斷開，一次風機脫離變頻運行，然后則具備切入工頻運行的條件。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間，也不影響變頻器停止工作。

以上是對于一次風機變頻切工頻的邏輯分析，對于送風機系統來說，由于其邏輯與一次風機基本相同，所以邏輯的實現也大致與一次風機相似。同時送風機與一次風機設備也存在差異性，所以送風機系統并不會完全符合一次風機的切換速度與穩定性，總體上相差不大。同樣，對于引風機系統也符合這一特性。

4　結束語

本文對一次風機的變頻切工頻DCS邏輯進行優化，并對其邏輯進行驗證，將4 s的切換時間降至2.7 s，同時解決了一次風機變頻運行時出現故障的情況，保證了一次風機變頻切工頻運行的快速性和穩定性，對于送風機和引風機系統，也基本符合一次風機系統的特性。三大風機通過邏輯優化與實現，為鍋爐穩定安全運行提供保障。

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