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摘要：大容量燃煤机组均配置两台引风机，采用并联运行方式，通过调节入口静叶挡板控制风量并维持炉膛负压。这些调节方法仅改变通道的流通阻力，而驱动源的输出功率保持不变，机组在低负荷时入口静叶挡板开度较小，大量电能消耗在节流损失中。为此，本文提出一种变频控制策略，以实现引风系统变频调节，减少节流损失，提高机组运行的经济性。
关键词：引风机 控制策略 PID调节 节流损失
引言
随着人类工业化发展对能源刚性需求的不断加大，煤炭资源逐年大幅减少，致使我国能源危机备受关注，关乎国计民生的节能减排、低碳环保已然上升到国家战略高度。目前，我国火力发电仍然占据主导地位，节能减排正日益成为火力发电厂的工作重点。引风机是火力发电厂主要的耗能设备之一，随着机组负荷的大范围调整，引风机的风量需要随着机组负荷变化而变化，但其在工频状态下运行时，导致大量的电能消耗在风道挡板上。采用高压变频技术不仅可以有效控制实时变化的风量，而且可以减少大量能源消耗，提高机组运行的经济性。
1、顺序控制策略
大容量燃煤机组均配置两台引风机，且并联运行方式，因此两台引风机变频系统的动力回路控制采用一拖一自动工/变频切换原理，即A、B引风机各采用一套变频调速装置和工变频自动切换回路，同时QF2和QF3之间存在电气闭锁和逻辑闭锁关系，其系统图1如下所示。
图1、引风机动力回路系统图
1.1工频切变频控制策略
引风系统在工频运行模式且机组负荷满足变频运行时，维持引风机入口静叶开度，DCS按顺序发出QF3分闸指令，QF1、QF2合闸指令和变频器TF1合闸指令，整个切换过程若超过20S，则判定引风机变频切工频失败，触发引风机RB保护动作输出。
工频切变频完成后，将变频器TF1的输出指令为100%，投入变频器调节回路自动模式，引风机入口静叶开度按照给定速率开始动作，变频器TF1输出指令跟踪炉膛压力。
1.2变频切工频控制策略
引风系统在变频运行模式且机组负荷满足工频运行时，关闭引风机入口静叶挡板至对应负荷开度±5％范围内（12s），DCS按顺序发出变频器TF1停机脉冲指令（3S）、QF1断开指令（2S）、QF2断开指令（2S）和QF3合闸指令，整个切换过程若超过20S，则判定引风机变频切工频失败，触发引风机RB保护动作输出。
变频切工频完成后，投工频调节回路自动模式，引风机入口静叶开度跟踪炉膛压力。
1.3引风机系统RB控制策略
工频切变频或变频切工频过程失败，则触发引风机系统RB；高压开关QF0或QF3跳闸，变频运行状态消失，则触发引风机系统RB。
2、自动调节控制策略
2.1引风量调节策略
引风控制自动调节控制分为工频自动调节和变频自动调节两种方式，任何一种运行方式均具备手动控制和PID自动控制功能，其控制策略如图2所示。
图2：引风机自动调节控制策略图
引风量调节部分以调节器PI为核心，根据机组运行和负荷状况手动投切A、B引风机至变频运行方式，当被调量炉膛压力发生变化时，调节器接受炉膛压力与设定值的偏差信号，并对此进行比例积分控制运算，其运算结果与前馈信号进行叠加，形成引风机的控制指令，该指令通过变频器改变引风机转速进行调节和维持炉膛负压。
2.2控制功能策略
（1）引入送风指令作为前馈信号f(x)，在机组负荷变化时，能使引风量和送风量同步动作，以减少送风量变化对炉膛压力的影响。
（2）设计调节方向闭锁功能，当炉膛负压低一值报警触发时，延迟3秒闭锁转速增加；当炉膛负压高一值报警触发时，延迟3秒闭锁转速降低。
（3）变频运行方式和工频运行方式相互闭锁，保证系统安全运行。即可引风系统处于两台引风机变频运行时，系统闭锁静叶自动调节回路；系统处于两台工频引风机运行时，系统闭锁变频转速调节回路。
（4）设计两台风机变频运行情况下的转速自平衡回路，和工频情况下的静叶开度平衡回路，保证两台设备均衡出力。同时，在DCS操作站提供变频偏置操作功能块，偏置范围20％。
（5）为满足给水泵等大辅机设备启动对电网的影响，变频器在瞬时断电3秒钟不停机，母线电压跌落35％降额运行不停机，电压正向波动15％范围内不跳闸，减少系统因电网波动引起非停的机会。
3、运行模式
每台引风机均具备工频和变频两种运行方式，对于锅炉引风系统而言，根据不同的运行工况组成三种运行模式。
3.1“双变频”运行模式
低负荷工况下，采用两台引风机变频运行模式，可有效降低节流损失，提高机组经济运行。引风机启动后维持最低转速值，由静叶维持炉膛压力。当静叶全开，风量仍不能维持负压值时，该静叶控制为引风机转速调节。炉膛负压可投入自动运行状态，由系统PID维持炉膛负压。在运行过程中，引风机变频跳闸时，引风系统的运行方式将瞬时由两变运行切换至一变或一工一变运行。
3.2“一工一变”运行模式
较高负荷工况下，可采用“一工一变”运行模式。以A引风机变频、B引风机工频投入运行为例。当B引风机恢复原工频运行回路后，入口静叶关小，启动B引风机运行。调节静叶开度逐步使B引风机带负荷运行，根据负荷情况开度至40～70％。A引风机侧入口静叶延迟5S自动关至负荷对应开度，A变频提升转速至50Hz，引风机投入挡板调节自动维持炉膛负压稳定。该控制模式，一台变频跳闸后，另一台运行变频也将提升至工频转速，投入挡板自动，进入两台工频运行模式，这有利于两台引风机均衡出力。
3.3“双工频”运行模式
额定负荷工况下，引风机入口叶静开度接近限值，不论工频运行模式或变频运行模式下，节流损失已相差不大，变频可切工频运行。另外两台变频器故障完全退出运行，切换至工频控制回路，炉膛负压控制系统的调节对象由引风机速度调节改为静叶控制。
5、结论
经过多个项目实践证明，该变频控制策略不仅在电力行业的实际应用中为企业节省了大量电能，带来丰硕的经济效益，也可在其它相似行业中推广应用，其经济效益一样丰硕。
论文作者:韦俊宝,龚艳霞
论文发表刊物:《电力技术》2016年第6期
论文发表时间:2016/10/17
标签：引风机论文; 炉膛论文; 负荷论文; 回路论文; 机组论文; 指令论文; 系统论文; 《电力技术》2016年第6期论文;