变频协调控制技术在一次风高压变频系统中的应用

变频协调控制技术在一次风高压变频系统中的应用

通过对变频协调控制技术在电厂锅炉一次风高压变频系统改造中的应用研究，着重说明：变频协调控制技术的设计思想和系统结构，以及在一次风系统中主要解决的问题和办法，为高压变频调速技术在一次风系统中的成功应用提供了一种新的思路和方法。

    一、概况

    在电厂燃煤机组中，一次风是锅炉的燃料输送系统的主要动力来源。典型的直吹式燃煤锅炉系统结构原理如图1。系统主要由4台双进双出钢球磨煤机、2台一次风机、2台空预器等设备组成。磨煤机磨制的煤粉通过一次风管直接进入炉膛燃烧，系统通过控制一次风量实现锅炉负荷的控制。   

                                                                                            图1：直吹式燃煤锅炉系统结构原理图

    正常运行时，一次风系统通过风机入口挡板控制一次风管压力维持在9.0~11.0kPa范围内，通过冷、热风门开度的调整，实现进入磨煤机的一次风温控制，保证磨煤机运行效率；由磨入口挡板控制一次风量，从而实现磨煤机负荷随锅炉负荷变化而调整。

    当发电机输出功率发生变化时，锅炉的燃烧系统、燃料控制系统等也随之变动，为了进一步降低厂用电率，实现系统优化运行。对一次风系统变频改造成为继引风系统、凝结水系统之后的又一新的研究课题。

    目前，在一次风系统主要存在以下几个问题：

    1.为保证一次风速在一定范围内，目前通过一次风机入口挡板控制。开度在40%~60%，节流损失较大。

    2.燃料系统中磨负荷分别通过磨入口挡板开度控制一次风量，系统效率低、经济指标差。

    3.一次风机入口挡板及出口电动门的开关速度反应缓慢，调节品质不好。在机组出现紧急事故或单台一次风机设备掉闸情况下，RB不能有效响应及时动作，严重时导致停炉、灭火等事故发生，造成巨大的经济损失。

    4.一次风机通常为“驼峰”特性，调整特性差；压力、风量调整不当，风机效率下降明显，严重时导致设备直接过载保护跳闸。

    随着高压变频技术的日益成熟和新技术、新产品的不断实践应用，在一次风机系统中采用变频节能改造，通过变频协调控制技术能够解决变频应用中存在的问题，达到改善生产工艺，降低设备单耗水平的目的。

    二、一次风变频协调控制技术

    通过对一次风系统的深入研究，结合高压变频调速技术的特点，针对性的研究了高压变频协调控制技术的实际应用途径和具体设计实现。

    根据一次风系统应用变频所面临的主要问题，变频协调控制单元具备以下主要功能：

    1.在一次风机变频运行状态自动切换至工频过程中，对故障点的位置判断准确、动作及时有效。

    2.通过变频与工频运行方式之间的协调，保证一次风机能够不间断运行。

    3.通过变频转速与一次风调节挡板的开度配合，保证一次风不失压。

    4.通过故障一次风机与另一侧运行一次风机之间的协调控制，保证两台一次风机均工作在安全特性区内，不出现“抢风”现象。

    该协调控制单元的控制结构框图如图2所示。主要包括：协调控制模块、故障点分析模块、故障识别模块、故障诊断及自处理模块、一次风机系统保护模块、保护动作连接模块、挡板开度函数器、模拟量I/O模块、数字量输入模块、数字量输出模块等十余种模块组成。