摘  要：根據高壓變頻器在引風機上的應用，分析改造之后的控制策略以及實際節能效果

　　關鍵詞：引風機 高壓變頻器 節能改造

　　一、概述

　　引風機是火電廠燃煤鍋爐引風系統的主要設備之一。通過控制引風機入口擋板調節引風量，維持爐膛負壓在一定的范圍內運行。如果爐膛負壓太小，爐膛容易向外噴粉，既影響環境衛生，又可能危及設備和操作人員的安全；負壓太大，爐膛漏風量增大，增加了引風機的電耗和煙氣帶來的熱量損失。因此，控制引風量大小，穩定爐膛負壓值，對保證鍋爐安全、經濟運行具有十分重要的意義。

　　二、改造情況

　　2.1 運行工況

　　根據機組負荷的變化，機組控制系統將負荷指令傳遞至燃料系統實現整個系統的自動平衡，達到安全穩定運行的目的。在機組負荷調節范圍大，負荷調節快的情況下，循環流化床需調節給煤量，空氣量和返料循環量，其負荷須可在30%-110%之間調節；此外由于截面風速高和吸熱控制容易，循環流化床鍋爐負荷調節速率要求也很快，一般達每分鐘4%。因此，通過采用調節一次風壓、風量，實現燃料系統快速負荷響應，就對風量的供給及使用等工藝指標提出了很高的要求。一方面，系統對風壓要求嚴格，過高影響噴燃器的火焰形態、過低風導致燃燒不充分。另一方面，系統對風量的控制受到諸多因素的影響，風溫的變化、鍋爐負荷的變動，都直接影響風量的控制指標。由于目前引風機風量調節方式不能很好的滿足鍋爐燃燒能力及穩定性運行需要，所以有必要對引風機進行節能和調節性能改造，來滿足機組整體調節性能需要。系統工藝流程見下圖所示：

　　2.2 一次動力系統策略

　　為了充分保證系統的可靠性，為變頻器同時加裝工頻旁路裝置，變頻器異常時，變頻器停止運行，電機可以直接手動切換到工頻下運行。工頻旁路由3個高壓隔離開關QS1、QS2和QS3組成（其中QF為甲方原有高壓開關）。要求QS2不能與QS3同時閉合，在機械上實現互鎖。變頻運行時，QS1和QS2閉合，QS3斷開；工頻運行時，QS3閉合，QS1和QS2斷開。

　　為了實現變頻器故障的保護，變頻器對6KV開關QF進行聯鎖，一旦變頻器故障，變頻器跳開QF，要求甲方對QF的合分閘電路進行適當改造。工頻旁路時，變頻器應允許QF合閘，撤消對QF的跳閘信號，使電機能正常通過QF合閘工頻啟動。設計方案如下： 

　　一拖一手動旁路圖

　　三、控制系統方案

　　由于4#機組自動化投入率比較高，為減少此次引風機系統變頻改造對整個鍋爐系統的影響，仍然由DCS實現引風系統投自動的控制邏輯與爐膛負壓PID調節，變頻器作為一個執行設備，接收DCS來的爐膛負壓調節信號，實現引風機轉速調節與擋板開度調節的協調控制。改造前后DCS控制邏輯SAMA圖如下所示：

　　對于DCS來說，引風系統改造前后的區別是控制對象不再是擋板而是引風機負荷率，DCS根據系統工況判斷所需要的引風機負荷率，直接控制引風機轉速與擋板開度，滿足爐膛負壓的控制需要。

　　四、運行工況分析

　　由于循環流化床鍋爐在爐膛冒正壓的情況下容易發生爆炸，而爐膛負壓過大也非常危險，此次改造對現有爐膛負壓保護邏輯不做變更，在引風協調控制單元中加入快速負荷平衡回路，確保爐膛負壓及系統安全。對應兩臺引風機變頻設備配合有多種運行方式，具體控制方式如下：

　　1)單側引風機工頻運行

　　單側引風機工頻運行與目前現場運行工況相似，系統啟動后，DCS手動調節引風機控制信號直接控制引風機擋板開度，控制引風機負荷維持爐膛負壓。當機組負荷變化時可通過HCU-YF直接手動給定引風機擋板開度，實現鍋爐系統安全穩定運行。

　　2）單側引風機變頻運行

　　對于鍋爐引風系統單側引風引變頻運行的情況，變頻啟動時，引風機負荷為30%，同時，引風機擋板開度參與調節，當引風機擋板開度在90%以上時，HCU-YF協調調節引風機轉速控制引風機負荷確保爐膛負壓穩定，擋板開度調節和變頻轉速調節方式的切換回差為80%～90%，當擋板開度信號低于80%采用擋板開度調節方式。

　　3)兩側引風機工頻運行

　　兩側引風機工頻運行的情況與目前現場運行工況類似，引風系統投自動時，HCU-YF通過控制擋板開度來控制引風機負荷，同時接受外圍干預，現有控制邏輯和閉鎖保護不做更改。

　　4)兩側引風機變頻運行

　　對于兩側引風機變頻運行的情況，在點爐時，變頻風機啟動實際頻率不小于15Hz，引風機負荷為30%，為有效防止爐膛負壓過低，HCU-YF控制引風機擋板開度參與調節。鍋爐負荷變化后，當擋板開度在90%以上時，HCU-YF協調調節引風機轉速控制引風機負荷確保爐膛負壓穩定，擋板開度調節和變頻轉速調節方式的切換回差為80%～90%，即當擋板開度信號低于80%時，采用擋板開度調節方式。

　　5）兩側引風機一工一變運行

　　兩側引風機一側工頻運行一側變頻運行的情況，在這種運行方式下，擋板調節和轉速調節要配合調節，控制目標是風壓和風量，引風協調控制單元開度函數器根據鍋爐負荷、兩側引風機的處理等指標計算擋板開度，保證變頻引風和工頻引風的煙氣出口風壓和風量基本平衡和兩側引風機管路的一致性，保證系統良好的響應能力。此時，擋板開度調節為粗調節方式，變頻轉速調節作為細調節方式，通過協調控制單元保證爐膛負壓在目標控制范圍內。在單臺設備出現事故的情況下HCU-YF及時動作，給定提高引風機轉速的信號，同時，擋板控制手動操作可參與調節，防止故障過程中爐膛壓力波動過大。

　　五、總結

　　經改造后的引風機轉速調節與改造前的控制閥門開度調節相比，除了上述直接經濟效益外，還有許多間接經濟效益：

　　（1）采用變頻調速，消除了大電動機啟動時對電網電壓的波動影響。

　　（2）采用變頻調速，消除了大電動機大電流啟動時的沖擊力矩對電機損壞。

　　（3）采用變頻調速，延長了電機、管道和閥門的使用壽命，減輕了維修人員的工作量，降低了維修費用。

　　（4）提高了系統自動裝置的穩定性，為系統的經濟優化運行提供了可靠保證；系統的運行參數得到改善，提高系統效率。

　　參考文獻：

　　[1] 《CHH100系列高壓變頻器產品說明書》深圳市英威騰電氣股份有限公司

　　[2]  徐甫榮  《高壓變頻調速技術工程實踐》中國電力出版社  2012-01出版