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4.2 变频方式下一次风机的控制方式
一次风机的主控制参量为一次风压:随着磨煤机煤量变化(即机组负荷变化)而调控一次风机出口母管的风量。变频方式下一次风机的控制方式如下:
(1)保留原来的一次风机挡板调节站,另外编辑一套变频调节站。一次风机在变频方式运行时,入口调整挡板应全开,通过变频器改变电机转速以调节风机出口母管压力。
(2)一次风机在工频方式运行时,变频调节站强制手动;在变频方式运行时,挡板调节站强制手动。
(3)变频方式启动时,强制挡板全开且变频器输出为最低转速。变频器在就地位运行时,控制站跟踪转速反馈值,以实现无扰切换。
(4)变频自动调节切手动条件如下(任一满足):
一次风机出口母管压力信号故障; 一次风机在工频方式运行; 当调速指令与速度反馈偏差过大。
由于一次风量的波动对机组影响非常快,故大多用于一次风机改造的变频装置采用手动旁路切换方式。当一侧一次风机跳闸时,机组RB(快速降负荷)功能迅速投入,以避免MFT(锅炉主燃料跳闸)动作,保证机组的连续运行。
一次风机变频改造如果采用自动旁路切换方式,则需注意以下问题:
(1)防止变切工时两台风机转速偏差太大,造成“抢风”引起切换成功后风机过流跳闸。
(2)当变频切工频时因为风机出力突然增大有可能造成一次风压波动威胁机组安全。
(3)变频切工频时的RB问题:变频器在故障情况下将自动切为工频运行,RB逻辑设计时需要考虑几种情况:在变频切工频成功情况下,不能因为切换过程中变频信号消失、工频信号未回误发RB;在切换失败情况下,能够正常触发RB;另外,在风机运行过程中一次风机其他保护动作跳闸一次风机时,必须马上触发RB,而不能有延时。
显然,只要在任何转速下,都能控制风机的流量,使其大于极限流量,则风机便不会发生抢风问题,这就是防喘防抢控制的基本思想。
考虑到吸入气体的状态如压力、温度、密度及系统风量、风压变化等都会引起风机特性曲线的变化,因此应考虑一定的安全容量,确保实际工作点不会太靠近不稳区极限,以避免发生抢风喘振事故。在一次风系统中采用“调速-比例调门法”比较适合电厂安全和节能需要。
变频协调控制单元将变频节能与防喘振协调控制,根据一次风系统的要求,风机流量波动时维持出口压力在某一定值范围内,因此取出口压力P1,送入变频节能与防喘振控制器中,由压力变送器,协调控制器,高压变频器,电动机和风机构成一个闭环控制系统,通过不断地参与鼓风机转速自动调整,来达到稳定出口压力的目的。
图6给出了两条典型的安全操作线,其中安全操作线1为固定流量安全操作线控制。安全操作线2为一条与喘振极限线相似的曲线,其流量比喘振极限流量大5%~15%,解决了转速较低时安全操作线1存在的耗能问题,是一个最节能安全控制方式。
(3)一次风机RB时,一次风机变频器过负荷保护动作防范
一次风系统变频运行时,单侧一次风机变频器故障不能连续运行时,会触发机组RB功能动作。系统处理不当或反应不及时,就会最终引起机组跳闸。结合锅炉一次风机RB分析,主要会导致一次风机变频器过负荷保护动作有以下方面的原因:
次风机RB工况初期,系统通风量过大,在单点压力情况下,流量超标引起变频器过负荷;一次风机RB工况初期,风机的运行工况严重偏离高效点,运行效率极低;一次风机性能曲线陡峭,驼峰型特性明显,效率低。
为防止一次风机变频器过负荷保护动作的措施如下:
一次风变频器的设计过程中提供负荷限制功能,防止变频器过负荷保护动作跳闸;优化RB时一次风系统逻辑。
4.5 节能分析计算
通过流体力学的基本定律可知:风机、泵类设备均属平方转矩负载,其转速n与流量Q,压力H以及轴功率P具有如下关系:Q∝n ,H∝n2,P∝n3;即,流量与转速成正比,压力与转速的平方成正比,轴功率与转速的立方成正比。即当电机转速降为额定转速的80%时,调速系统(高压变频器+电机)从电网侧吸收功率约降为额定转速时的51%,因此,若工艺要求系统风量下降即一次风机转速下降时,节能效果十分明显。
用户通过近一年的观察、比较,根据四季负荷变化平均下来,一年按7000h计算,一台风机的高压变频器可以节能290kW.h,按发电成本电价0.2553元/ kW.h计算,一台风机一年节约电费74.1万元,二台一次风机每年可节约电费148.2万元。
4.6 结论
盘山发电公司对一次风机的变频改造取得了初步成功,节能效果明显。发电生产设备中辅机设备占有绝对数量,对辅机设备进行变频改造的节能效果十分明显,节能经验和数据说明技术因素对能耗的变化起着主导和决定性作用。利用新型技术对设备进行改造,根据实际应用情况做进一步完善和革新,确保节能和安全达到完全统一,把节能效果发挥到最大,相信可以为我国节能降耗工作做出更大的贡献。综合盘山发电公司对一次风机系统进行变频改造的实际情况,提出以下建议:
(1)加强变频装置及其辅助系统的维护工作,确保不发生因变频系统故障而发生的异常和安全事故;
(2)做好风机变频运行的工况下,发生事故的各种事故预案和事故演习,熟练掌握变频方式下各种事故的处理方法,减少事故扩大的可能;
(3)在实际运行中,继续探索变频调节系统各种参数的合理性和准确性,利用实际运行进一步调整各参数到最合适范围,提高节能效果和安全系数;
通过变频协调控制技术在锅炉一次风系统变频改造应用中的研究,充分说明:在利用高压变频器进行节能改造的过程中,着重研究和解决高压变频技术应用中带来的问题和解决办法,对提高系统运行安全稳定性,降低经济损失,具有更为重要的意义。将变频协调控制技术应用到各种领域当中能够显著提高生产系统因变频改造带来的安全稳定等效益,并且可以进一步实现优化系统,提高节能效果的目的。该项技术的研究势必会为高压变频技术的广泛应用起到积极的推动作用。