汽動引風機和電動引風機并聯運行控制策略

郭志成 胡勝林 毛睿

摘要：隨著火力發電廠機組蒸汽初參數的提高、超超臨界機組在國內逐漸增多。同時，高參數、大容量機組所配輔機的容量也隨之增大。常規配置中，引風機均采用電動機驅動，電機容量增大后帶來了廠用電增加、啟動電流大，廠用電電壓等級需要提高等問題。近年來，引風機采用小汽輪機驅動被越來越多的電廠采納。本文針對國內某電廠超超臨界機組汽動引風機和電動引風機運行控制策略進行探討。

關鍵詞：汽動引風機；電動引風機；并聯運行

一、綜述

該工程為2×660MW超超臨界機組設計兩臺50%容量汽動引風機和一臺30%容量電動引風機，電動引風機與A汽動引風機共用進出口煙道，帶脫銷系統，脫硫未設增壓風機，。

汽動引風機 G158/305型；靜葉可調軸流風機；風量520.66 m3/s；全壓9960Pa；轉速990r/min。

電動引風機 AN35e6（V19+4°）型；靜葉可調軸流風機；風量486.2m3/s；全壓4820Pa；轉速585r/min。

電動引風機與汽動引風機壓頭差距較大，引風機系統未設流量測點，靠煙氣壓力測點和電動引風機電流調整并列運行比較困難，并列運行后調整出力也存在較大風險。

建議引風機運行方式：

（1）直接采用兩臺汽動引風機同時啟動的方式（機組帶大負荷后并風機也存在一定風險）；

（2）先啟動電動引風機進行鍋爐點火，再啟動B汽動引風機，將電動引風機負荷倒到B汽動引風機上，然后停電動引風機，啟動A汽動引風機，并列兩臺汽動引風機運行。

不建議引風機運行方式：

（1）長時間保持電動引風機與汽動引風機并列運行；

（2）電動引風機與A汽動引風機并列運行。

以下統一將“電動引風機”和“汽動引風機”分別簡稱為“電風機”和“汽風機”。

二、風機控制策略

1.啟動汽風機時，保持靜葉關閉，引風機汽輪機2800r/min，定速后聯開入口擋板；引風機汽輪機轉速大于3000r/min切遙控即可投入轉速自動，引風機靜葉開度大于20%后即可投入靜葉自動，兩種自動控制方式不能同時投入。

2.鍋爐啟動和升負荷時，汽風機前期轉速手動狀態保持3000r/min不動，靠靜葉自動調節爐膛壓力，隨著負荷升高引風機靜葉開度達到80%后切除自動保持當前開度，投入汽風機轉速自動控制，繼續升負荷時通過轉速自動調節爐膛壓力；鍋爐降負荷時，前期汽風機靜葉手動狀態保持開度80%不動，靠轉速自動調節爐膛負壓，隨著負荷降低引風機逐步降低至3000r/min后切除自動保持轉速不動，投入汽風機靜葉自動控制，繼續降負荷時通過靜葉自動調節爐膛壓力。

3.兩臺汽風機并列運行時，應同時切換自動控制方式（轉速自動或靜葉自動），避免出現一臺風機轉速自動控制而另一臺靜葉自動控制。

4.引風機一電一汽組合運行只作為臨時狀態，機組負荷不宜大幅變動；兩臺引風機入口聯絡門保持關閉，便于觀察風機入口壓力變化情況。

機組負荷變化時，調整兩臺風機出力時始終保持兩臺風機入口壓力一致，同時密切關注電風機電流，保持電流不出現劇烈波動。

引風機一電一汽組合運行時的調節方式：

（1）將汽風機轉速保持在一個恒定的數值（通過試驗得出汽風機在某一轉速下風壓特性與電風機相接近），同時調節一電一汽兩臺風機的靜葉來維持爐膛負壓；

（2）將汽風機靜葉開度保持在80%不動，投入轉速自動調節爐膛負壓，電風機靜葉根據風機電流和入口負壓等參數，跟隨汽風機進行調解，始終維持電風機帶出力即可。

5.機組運行中需要停運B引風機時（設想保留A引風機），將機組負荷先降至50%以下，切除兩側汽風機轉速和靜葉自動，爐壓調至-300Pa，手動緩慢升A轉速同時降B轉速，B汽風機不出力瞬間爐壓會快速上升，繼續快速降B汽風機轉速直到不出力，同時通過A汽風機轉速調整爐壓正常；B汽風機轉速到3000r/min后保持轉速，逐步關B靜葉到5%以下時打閘B引風機汽輪機，聯關B引風機進出口擋板。

6.根據其他廠經驗，機組高負荷運行時，汽輪機跳閘后引風機汽輪機失去四抽汽源，汽源快速切換至輔助蒸汽（啟動鍋爐或鄰機來汽）是來不及的。

目前本廠考慮機組負荷大于等于30%時汽輪機跳閘和鍋爐MFT時，直接跳閘引風機汽輪機；機組負荷小于30%時鍋爐MFT（機組負荷小于30%時輔汽仍為啟動鍋爐來汽，汽輪機跳閘不影響爐側運行），不跳閘引風機汽輪機。

為防止鍋爐滅火瞬間爐壓過低造成引風機跳閘，引風機轉速和靜葉開度同時超馳關當前量的10%，然后繼續自動調節爐膛壓力。

7.考慮在引風機汽輪機轉速達到5800r/min時，閉鎖開升轉速，同時閉鎖關此引風機靜葉，防超速。

三、并風機操作方式

下面詳細歸納幾種并風機操作方式，將會在鍋爐動力場試驗期間通過多次試驗找到并驗證出最優方式。

在冷態動力場試驗時，做單臺電風機和汽風機靜葉特性試驗，記錄電風機靜葉0%-100%開度對應的總風量、電流、進出口壓力，記錄汽風機不同轉速（取幾個轉速點）下靜葉0%-100%開度對應的總風量、汽輪機進汽調門開度、進出口壓力，找到汽風機在某個轉速對應的靜葉調節特性與電風機相接近，作為汽風機與電風機并列運行時的預定轉速。機組熱態時一電一汽兩臺引風機并列運行，將汽風機調整到預定轉速，根據當前兩臺風機靜葉開度、風機進出口壓力、電風機電流、汽風機汽輪機進汽調門開度等參數，參照冷態時單臺風機靜葉特性試驗數據，估算出當前熱態兩臺風所帶出力的分配情況。

引風機并列時爐膛壓力波動較大，在每次開始風機并列操作前必須投入A層小油槍穩燃。一般情況下建議鍋爐啟動時，直接兩臺汽風機同時啟動。

1.并兩臺汽風機：（建議采用方式一）

方式一（先并靜葉）：A汽風機帶到一定負荷（大于40%負荷投四抽）后并B汽風機時，A引風機轉速和靜葉都切至手動狀態，降A汽風機轉速使爐膛負壓達到+200Pa；開始并B汽風機（此時B汽風機汽輪機轉速達到3000r/min切遙控，靜葉保持全關），先手動將B汽風機靜葉開至和A汽風機靜葉開度一致（80%），然后開始逐步升B汽風機轉速接近A汽風機轉速，同時手動逐步降A汽風機轉速，在B汽風機出力的瞬間會出現爐膛壓力降低波動、A汽風機會因為出力瞬間降低出現轉速上升波動、B汽風機會因為瞬間帶上出力出現轉速降低波動等現象，迅速調整兩側風機轉速保持一致，同時觀察兩臺汽風機汽輪機進汽調門開度基本一致，保證兩臺風機出力相當；將爐膛負壓調整到合理范圍內，兩臺風機運行穩定后并風機結束。

方式二（先并轉速）：A汽風機帶到一定負荷后準備并B汽風機時，A汽風機轉速和靜葉都切至手動狀態，降A汽風機轉速使爐膛負壓達到+200Pa；開始并B汽風機，先逐步升B汽風機轉速，同時降A汽風機轉速，使兩臺汽風機轉速基本一致，然后開B汽風機靜葉，在B汽風機靜葉開度逐步接近A汽風機靜葉開度時，A汽風機會因為出力降低出現轉速上升現象，應及時調整兩臺汽風機轉速保持基本一致；兩臺汽風機靜葉開度基本一致后，觀察兩臺汽風機轉速和汽輪機進汽調門開度都基本一致，保證兩臺風機出力相當；將爐膛負壓調整到合理范圍內，兩臺風機運行穩定后并風機結束。

2.電風機運行后并B汽風機（鍋爐啟動初期時用，建議采用方式一）：

方式一：用單臺電風機進行鍋爐點火后，啟動B汽風機準備并引風機（此時B汽風機汽輪機轉速達到3000r/min切遙控，靜葉保持全關），電風機靜葉手動調整爐膛負壓至+200Pa；開汽風機靜葉至80%，逐步升汽風機轉速，在汽風機出力瞬間會出現爐膛負壓快速降低現象，下調電風機靜葉開度使爐膛負壓達到正常范圍后，繼續升B汽風機轉速同時下調電風機靜葉開度，在此過程中要維持注意爐膛負壓穩定，直至電風機靜葉全關，停運電風機，準備啟動下一臺汽風機。

方式二：用單臺電風機進行鍋爐點火后，啟動B汽風機準備并引風機（此時B汽風機汽輪機轉速達到3000r/min切遙控，靜葉保持全關），電風機靜葉手動調整爐膛負壓至+200Pa；保持汽風機靜葉關閉，升汽風機轉速至預定數值（通過動力場試驗得到汽風機與電風機相匹配壓頭下的轉速），然后逐步開大汽風機靜葉，在汽風機出力瞬間會出現爐膛負壓快速降低現象，下調電風機靜葉開度使爐膛負壓達到正常范圍后，繼續開大B汽風機靜葉同時關小電風機靜葉，在此過程中要注意維持爐膛負壓穩定，直至電風機靜葉全關，停運電風機，準備啟動下一臺汽風機。

3.B汽風機運行時并電風機（A汽風機無法啟動情況下機組需要升負荷，不建議用此方式長時間運行）：

方式一：將B汽風機轉速和靜葉自動都切至手動狀態，轉速調整到預定數值（通過動力場試驗得到汽風機與電風機相匹配壓頭下的轉速），調整爐膛壓力至+200Pa左右；啟動電風機正常后，逐步開大電風機靜葉，同時根據爐膛壓力情況逐步關閉B汽引風機靜葉，直至電風機帶出力（根據電風機電流和入口壓力判斷）；在電風機出力瞬間會出現爐膛負壓快速降低現象，維持兩臺風機都帶出力，調整兩臺風機靜葉使爐膛負壓至正常范圍，并風機結束。

方式二：將B汽風機轉速和靜葉自動都切至手動狀態，調整爐膛壓力至+200Pa；啟動電風機正常后，逐步開大電風機靜葉，同時根據爐膛壓力情況逐步下調B汽引風機轉速，直至電風機帶出力；在電風機出力瞬間會出現爐膛負壓快速降低現象，維持兩臺風機都帶出力，調整汽風機轉速和電風機靜葉，使爐膛壓力維持在正常范圍，并風機結束。

4.A汽風機運行時并電風機（B汽風機無法啟動情況下機組需要升負荷，不建議用此方式運行）：并風機過程與B汽風機并電風機過程一樣，但A汽風機與電風機入口共用一個煙道，在機組負荷需要變化時，無法用利用兩臺風機入口壓力進行調整，只能通過做B汽風機并電風機試驗，記錄各項參數，并以此為依據來調整A汽風機與電風機并列運行。

四、其他

1.為配合汽風機調節較慢的特性，適當加長送風機動葉執行器全開全關時間。

2.在機組較大負荷工況下啟動第二臺引風機進行并列操作時，應注意觀察第二臺引風機的靜葉和進出口擋板是否會因前后差壓過大出現打不開的問題，如存在應調大執行器力矩或更換大功率執行器。

3.單側一次風機跳閘RB動作時（或兩臺制粉系統同時跳閘時），爐膛內驟減一半燃料會引起爐膛負壓急劇下降，此時引風機汽輪機受轉速變化率限制，引風機轉速降低較慢，考慮在速降轉速的同時將靜葉關一定開度。其他項RB試驗不存在此問題。

4.鍋爐冷態通風試驗結束準備停風機時，切除單側送風機跳閘聯跳同側引風機邏輯，鍋爐大風量工況下打跳一側送風機，觀察兩側引風機轉速自動調節能力。

五、總結

在動力場期間進行了引風機風機并列試驗，情況歸納總結如下：

a.并列風機出力瞬間爐膛壓力會快速下降200～400Pa，并風機前可適當提高爐膛壓力（0～200Pa）。

b.風機帶上負荷并穩定運行，關鍵看風機入口壓力是否接近或一致。并風機前將入口聯絡門關閉，風機入口壓力之差在0.2kPa范圍內，應緩慢操作，防止爐膛負壓大幅波動。

c.汽動引風機靜葉關小，汽輪機轉速會自動升高，然后MEH自動控制轉速再下降至之前設定轉速（過程較慢）。關靜葉太快容易超速。

d.兩臺汽動引風機并列式：先升轉速再并靜葉方式，對爐膛負壓造成波動較小，但過程操作較多，且時間過長；先并靜葉再并轉速方式，對爐膛負壓造成波動稍大，但過程操作簡單，歷時較短。建議并風機時采用先并靜葉再并轉速方式，但在兩臺風機接近并列時應盡量操作緩慢，減小風機并列瞬間對爐壓的擾動；也可以將2種方式結合在一起，綜合兩種方法進行并風機。

e.電動引風機與A汽動引風機共用進出口風道，沒有聯絡門可以隔開，并風機時互相干擾較大，且并風機時入口壓力無法參考，所以不建議電動引風機與A汽動引風機進行并列操作；根據風機并列試驗情況可以看出，電動引風機與汽動引風機可供并列運行的特性區域較寬，并風機操作比較容易；根據單臺汽動引風機不同轉速下靜葉調節特性試驗數據，和電動引風機靜葉調節特性試驗數據進行比對，汽動引風機在4000r/min轉速下靜葉調節特性和電動引風機靜葉調節特性相似度極高，所以建議一電一汽兩臺引風機并列運行時，將汽動引風機轉速放在4000r/min定速運行，需要調節時同時調節一電一汽兩臺引風機靜葉即可。