淺析撈渣機轉速自動控制在330MW機組的應用

北方聯合電力達拉特發電廠 劉慧敏 王燕龍 關志成

對于火電廠固態排渣鍋爐，撈渣機是不可缺少的設備。撈渣機運行正常與否，直接關系到鍋爐能否安全穩定運行。當撈渣機故障時鍋爐無法正常進行吹灰，機組出力受到限制。而當撈渣機長時間不能投入、鍋爐受熱面長時間無法吹灰時，不僅限制機組出力，還會使受熱面結焦、部分管壁超溫，威脅機組的安全。

達拉特發電廠#4爐除渣系統（圖1）配備一臺撈渣機、一座渣倉，鍋爐底渣直接由撈渣機輸送到渣倉后外運。所用撈渣機為水浸式下回鏈傳動式撈渣機，采用變頻電機與減速機組合雙側驅動，額定電流2×24.6A，正常速度0.7～3m/min，設定最大速度3m/min，最大輸送量40t/h，系統最大設定壓力100bar。撈渣機位于鍋爐底部，從渣井落下來的高溫爐渣進入到撈渣機殼體內。在冷卻水的作用下高溫爐渣被冷卻，然后通過撈渣機驅動裝置帶動刮板、圓環鏈運動，將其連續運送到爐膛外面下一級設備。當下一級設備發生故障時撈渣機還可暫時充當渣斗儲存爐渣。

圖1 #4爐除渣系統

1 存在問題及應對措施

由于機組在AGC（自動發電控制）方式下特別是在大風天氣時負荷波動較大，鍋爐落渣時間和落渣量不規律，而DCS（分散控制系統）上沒有撈渣機轉速、電流顯示，撈渣機轉速需要運行人員到就地根據渣量大小手動調整，存在調整滯后的問題。在低渣量時如果轉速過快，則會加快刮板、鏈條等部件的磨損速度，降低了設備的使用壽命；而在渣量大時，如果轉速過小且調整不及時，則極易造成撈渣機積渣壓死，處理時不僅影響鍋爐的安全穩定運行，還被迫限制機組出力，降低機組的經濟性[1-2]。

2018年6月17日16:20#4爐撈渣機壓死、停止吹灰，降負荷至170MW，關閉液壓關斷門處理；2018年12月9日21:20#4爐撈渣機壓死，退AGC降負荷至170MW，停止吹灰，液壓關斷門關不嚴，C5火檢（C磨#5火檢）閃，投油穩燃；2018年12月10日20:50#4爐撈渣機壓死、停止吹灰，降負荷至160MW，液壓關斷門關不住，C5火檢閃，投油穩燃。0:20撈渣機缺陷處理好，投入AGC升負荷。由此可以看出，在處理過程中鍋爐須停止吹灰、機組負荷降到165MW左右，火檢不穩時還需投油穩燃。

為了盡可能減少撈渣機的故障次數，保證機組的安全穩定經濟運行，#4爐增加了撈渣機自動調速功能，將撈渣機轉速控制及電流顯示值接入到輔機一控集控室除灰系統DCS畫面，同時將所有的電、熱控制設備實現“就地/遠方”兩種操作功能，并接入到除灰系統的DCS畫面。

2 自動控制策略

依據撈渣機在運行中電流和轉速的對應關系，實現自動變速調整，電流區間（A）與轉速（m/min）的具體函數關系為：15～16/1.7，16～17/1.9，17～18/2.2，18～19/2.5，19～20/2.7，20以上/3.0。為避免電流波動造成轉速調整過于頻繁，影響變頻器的使用壽命，增加了限速功能，使轉速在設定的區間呈遞增、遞減的方式進行調整。調整曲線如圖2；為避免自動功能失靈影響撈渣機的安全運行，增加了自動切除保護功能，即運行轉速與設定電流區間偏差大于0.3米/分鐘時自動切除、跳為手動，且觸發語音報警。

圖2 撈渣機轉速隨電流調整曲線

為避免機械犯卡情況下撈渣機自動增速導致的鏈條拉斷或減速機損壞，在自動調速過程中增加了速率保護功能。從表1可看出，撈渣機正常啟動過程中電流以2.6～2.8A/s的速率上升，因此速率保護需避開此區間；從表2可看出，在機械犯卡情況下撈渣機電流上升速率為6.9A/s，因此將速率保護設為5A/s，當速率超過5A/s時自動切除，跳為手動，且觸發語音報警；增加撈渣機電流、轉速壞質量時轉速自動切除、跳為手動功能，且觸發語音報警；保留硬連接中撈渣機電流超過額定值的10%時撈渣機跳閘保護動作功能。

表1 改造前撈渣機正常啟動過程中電流變化趨勢

表2 改造前撈渣機犯卡情況下啟動過程中電流變化趨勢

3 改造后的效果

從圖3可看出，改造后自動調速功能穩定可靠，變頻器可以根據渣量大小自動進行調節。通過改造撈渣機出故障率大大降低，取得了以下成效。

圖3 改造后撈渣機轉速與電流對應曲線

提高了鍋爐的安全穩定運行。撈渣機故障后進行處理時需將爐底液壓關斷門關閉。如果液壓關斷門關閉不嚴漏風，則會出現燃燒不穩、火檢閃爍的情況。同時，在處理撈渣機時為了防止大量落渣，鍋爐此時禁止吹灰，長時間不吹灰會使鍋爐結焦，汽溫、壁溫及排煙溫度升高甚至超限。通過改造降低了撈渣機故障率，提高了鍋爐的安全穩定運行。

減少了機組的限負荷率。在處理撈渣機缺陷時，為了防止大量落渣，同時為了控制汽溫、壁溫和排煙溫度不超限，需將負荷降至165MW左右，限制了機組的出力，影響完成全年發電任務。改造后撈渣機故障率大大下降，保證了機組的出力。

提高了機組的經濟性。改造后撈渣機轉速隨著渣量多少而進行調整，撈渣機保持在經濟工況下運行，不僅節省了電能還降低了對設備的磨損[3]。同時由于處理撈渣機缺陷時需投油穩燃，在進行改造后節省了燃油的使用，起到了節能作用，提高了經濟效益[4]。

4 結語

達拉特發電廠#4機組鍋爐通過對撈渣機進行轉速自動控制改造，大大降低了撈渣機的故障率，一方面保證了除渣系統及鍋爐的安全運行，避免積渣多造成不安全事件的發生，另一方面，渣量少的情況下低速運行可以減輕設備的磨損程度，提高設備的使用壽命[5]。同時通過改造，減少了機組出力受限次數、提高了機組的經濟性。