摘要：引风机电机使用变频控制，原设计通过手动切换刀闸柜，实现风机工、变频切换，但是如果发生变频器故障跳闸，无法及时切换到工频方式运行，将跳停引风机，威胁到机组的安全稳定运行，在控制逻辑设计中，新增设备和原有设备的联锁保护需要修改，新增变频跳闸联启工频控制逻辑，并需要考虑在运行过程中可能出现的各类隐患，以“保护优先”为逻辑保护设计原则，完善保护设置确保设备能够安全稳定运行。
关键词：引风机；变频改造；控制逻辑；保护设计
引言
引风机电机使用变频控制，原设计通过手动切换刀闸柜，实现风机工、变频切换，但是如果发生变频器故障跳闸，无法及时切换到工频方式运行，将跳停引风机，威胁到机组的安全稳定运行，故对原设计的刀闸柜进行改造，全部更换成开关柜，实现引风机电机变频运行方式下自动切换到工频运行。
在控制逻辑设计中，新增设备和原有设备的联锁保护需要修改，新增变频跳闸联启工频控制逻辑，并需要考虑在运行过程中可能出现的各类隐患，以“保护优先”为逻辑保护设计原则，完善保护设置确保设备能够安全稳定运行。
1.机组情况介绍
国电福州发电有限公司江阴电厂1号机组为600MW燃煤汽轮发电机组，锅炉为超临界参数变压直流炉。机组重要辅机包括6台HP型中速辊式磨煤机、2台动叶可调轴流式送风机、2台静叶可调式引风机、2台动叶可调轴流式一次风机、两台汽动给水泵和一台30%容量的电动调速给水泵（电泵作启动及备用）等。
DCS控制系统采用西屋控制有限公司的Symphony集散控制系统，实现功能包括DAS、FSSS、SCS、ECS、MCS（含FSCS、FSSS等）。
2.引风机变频改造设备情况
本次引风机变频开关柜改造，每台机组共新增6台KYN28A-12型金属铠装中置式真空开关柜，6台VD4-12型真空断路器，移除旧刀闸柜4个，敷设控制电缆5000米。
热控专业负责根据设备进行控制逻辑的编译、下装、调试工作，将原有的工频运行逻辑修改为变频器一拖一控制方式。
图1：引风机变频器新增设备位置图
图2 引风机开关位置图
3.逻辑设计思路及方向
以“保护优先”为原则，对引风机工频改变频中原有的及增加的设备设定保护条件，结合机组实际情况增加变频故障过程中的顺序控制和保护条件，以及针对引风机变频器偷跳等情况，增加相应的逻辑保护。另外还需要改变机组关于引风机RB的保护判断。
控制逻辑保护设计的目标是使机组更加稳定的运行，并在保护机组设备的情况下，能够合理的保护引风机维持运行状态，从而使得机组获得更高的运行稳定性和经济性。
4.控制逻辑保护设计
4.1 引风机运行状态判断
引风机增加变频运行方式后，对于引风机的运行状态判断需要进行更改。引风机的运行状态分为变频运行和工频运行，因此在逻辑上必须进行分布判断后进行二取一。在逻辑设计的过程中，未避免引风机RB条件中的引风机跳闸与画面例外报告显示运行状态的区别，应独立设计引风机运行状态判断的逻辑，与引风机RB的逻辑不重叠。
4.2 引风机变频控制
引风机变频控制需要增加变频器进线开关控制、出线开关控制、变频器频率控制以及新增设备相应的自动分闸、合闸允许、分闸允许保护条件。在引风机变频控制中，应充分考虑各个开关之间的动作顺序设计，应对变频器可能出现偷跳等情况的保护设计，以及在运行过程中存在运行和检修维护操作可能引发的设备误动的逻辑风险规避。
4.3 引风机变频跳闸切换工频运行控制逻辑
引风机在变频运行过程中，出现各种原因导致变频控制回路跳闸，这时为保证机组能够不触发引风机RB，需要将引风机的控制由变频切换至工频，这个过程中需要设定相应的顺序控制和保护条件。顺序控制中必须按照电气设备操作步序，设计开关跳闸和合闸顺序，必须注意不能同时将变频和工频电气回路合闸。
5.控制逻辑设计
5.1 引风机运行状态的逻辑设计
引风机的运行可以分为工频运行和变频运行两种方式，无论哪种方式都可以认为引风机处于运行状态。但还需要考虑引风机在变频器跳闸至工频电气回路合闸过程中，引风机的运行状态判断问题。因此，对于引风机运行状态判断的逻辑进行以下设计：
图3 引风机已启动逻辑判断
5.2 引风机变频开关控制逻辑设计
5.2.1 引风机6KV开关QF跳闸逻辑保护条件
引风机6KV开关QF的逻辑保护设置，因保持其原有条件，主要针对引风机对于锅炉整体的连锁保护以及自身设备设置的保护：
（1）两侧空预器停运，延时600秒；
（2）风机轴承温度＞100℃，延时10秒；
（3）风机电机轴承温度＞100℃，延时10秒；
（4）风机振动过大；
（5）引风机启动1分钟后，对应入口门均为打开；
（6）引风机A电机有系统重故障；
（7）FSSS跳送引风机；
（8）送风机运行时发生跳闸指令或电气跳闸。
5.2.2 引风机变频器进线开关QF2逻辑保护条件
引风机变频器的进线开关QF2需要考虑到合闸允许和分闸允许，且还需要考虑到当变频器跳闸时连锁分闸的条件。另外需要确定引风机变频器进线和出线开关的动作顺序，本文中的变频器控制的合闸顺序为先合闸出线开关QF2，再合闸进线开关QF3；而断开顺序为先断开出线开关QF3，再断开进线开关QF2；
QF2允许合闸条件（以下条件同时满足）：
（1）引风机6KV开关已合闸；
（2）引风机工频开关QF1已分闸；
（3）引风机变频器进线开关QF2允许远程控制；
（4）引风机变频器进线开关QF2无报警信号存在；
QF2允许分闸条件（以下条件同时满足）：
（1）引风机变频器进线开关QF2允许远程控制；
（2）引风机变频器非运行；
（3）引风机变频器出线开关已分闸；
QF2连锁分闸条件（以下条件同时满足）：
（1）引风机变频器已跳闸；
（2）引风机工频开关QF1已投入备用；
（4）引风机变频器进线开关QF2允许远程控制；
（3）引风机变频器出线开关QF3已分闸。
5.2.3 引风机变频器出线开关QF3逻辑保护条件
引风机变频器的出线开关QF3在逻辑保护设计上，考虑的因素与进线开关QF2相同。
QF3允许合闸条件（以下条件同时满足）：
（1）引风机6KV开关已合闸；
（2）引风机工频开关QF1已分闸；
（3）引风机变频器进线开关QF2已合闸；
（4）引风机变频器出线开关QF3允许远程控制；
（5）引风机变频器不存在报警信号；
（6）引风机变频器进线开关QF2无报警信号存在；
QF3允许分闸条件（以下条件同时满足）：
（1）引风机变频器进线开关QF2允许远程控制；
（2）引风机变频器非运行。
QF3连锁分闸条件（以下条件同时满足）：
（1）引风机变频器已跳闸；
（2）引风机工频开关QF1已投入备用；
（3）引风机变频器出线开关QF3允许远程控制；
5.2.4 引风机工频开关QF1逻辑保护条件
引风机工频开关的控制逻辑保护设计需要考虑的因素最多，其中已自动合闸即引风机变频器跳闸后连锁合闸工频开关的逻辑最需要考虑周全。
QF1允许合闸条件（以下条件同时满足）：
（1）引风机6KV开关已合闸；
（2）引风机变频器进线开关QF2已分闸；
（3）引风机变频器出线开关QF3已分闸；
（4）引风机工频开关QF1允许远程控制；
（5）引风机A非跳闸；
（6）引风机工频开关QF1不存在报警信号；
QF1允许分闸条件（以下条件同时满足）：
（1）引风机工频开关QF1允许远程控制；
QF1允许允许投入备用条件（以下条件同时满足）：
（1）引风机变频器进线开关QF2已合闸；
（2）引风机变频器出线开关QF3已合闸；
（3）引风机变频器已运行；
（4）引风机6KV开关已合闸；
（5）引风机工频开关QF1允许远程控制；
QF1连锁合闸条件（以下条件同时满足）：
（1）引风机6KV开关已合闸；
（2）引风机变频器已跳闸；
（3）引风机工频开关QF1已投入备用；
（4）引风机变频器进线开关QF2已分闸；
（5）引风机变频器出线开关QF3已分闸；
（6）引风机A非跳闸；
（7）引风机工频开关QF1允许远程控制；
（8）引风机静叶指令与开度反馈偏差＜25%。
对于引风机变频器跳闸的判断在实际运行中出现过，当引风机变频器就地偷跳，即没有发出已跳闸指令，而实际上已经跳闸的情况，可以在逻辑中进行风险规避，在允许的情况下将工频开关QF1合闸，这需要增加一条对于引风机变频器已跳闸的逻辑判断，这里采用了启动指令作为判断依据。即当引风机变频器的启动指令存在时，如果引风机变频的进线开关QF2和出线开关QF3均已分闸，则可以确定变频器已跳闸。顾连锁合闸中的（2）条的条件可以进行以下修改：
图4 引风机变频器已跳闸防偷跳逻辑保护设计
当引风机变频回路跳闸后，逻辑需现将引风机静叶开度调整至当前负荷工况情况下所需的，在引风机工频运行的对应开度。因此，当引风机变频跳闸后，引风机静叶的控制方式将由自动控制方式切换至手动控制方式，且引风机静叶控制站的指令出口处，增加负荷对应静叶开度的指令函数（已600MW机组为例），在30秒的时间内将控制站控制改为指令函数控制。其控制逻辑如下：
图5 引风机变频器跳闸后静叶开度指令
5.3 引风机增加变频控制后的RB保护条件设计
引风机RB的保护设计需考虑几种情况：引风机6KF开关QF跳闸，引风机变频控制回路跳闸且工频回路未合闸，引风机变频控制回路跳闸后工频开关未投入备用，工频开关连锁合闸失败，以及工频开关合闸指令发出后就地未合闸。所以的条件动作后必须考虑采用使用脉冲输出还是延时输出，同时还需要考虑当运行或检修维护过程中可能会插拔引风机变频及工频开关的二次插头，导致部分脉冲信号被重置后RB条件再次触发，需要设置条件规避此类风险。因此，引风机RB触发条件的控制逻辑需做如下调整：
图6 引风机RB保护条件设置设计
6.引风机变频改造中的控制逻辑设计结论
本文中针对引风机变频改造的控制逻辑设计，是在国电福州公司2011年引风机变频改造后，历经6年时间的不断完善而形成的。该逻辑运用于福州公司4台引风机中，期间针对引风机偷跳、引风机工频运行过程中变频器进出线开关二次插头插拔等RB误动事件，在控制逻辑中加以规避和修改，最终形成较为稳定、适用的引风机变频控制逻辑。该逻辑能够有效的保护引风机控制回路的各级设备，能够很好的完成引风机变频回路跳闸切工频回路运行的切备工作，能够较为完备的规避一些操作和误动的风险。因此该引风机变频改造中的控制逻辑设计，具备作为其他同类型电厂在改造前和改造后的参考价值。
作者简介：林远征（1990.2-）男，福建连城人，大学本科，研究方向：自动控制。2013年毕业于长春工程学院自动化专业，同年进入国电福州发电有限公司设备管理部热控专业工作。主要负责专业自动控制系统、锅炉维护、热工环保设施维护等工作。
罗谢超（1985.7-）男，福建永安人，大学本科，研究方向：自动控制。2009年毕业于上海电力学院测控技术与仪器专业，同年进入国电福州发电有限公司设备管理部热控专业工作。主要负责专业涉网控制、自动控制系统、汽轮机维护等。
论文作者:林远征,罗谢超
论文发表刊物:《电力设备》2018年第28期
论文发表时间:2019/3/4
标签：引风机论文; 变频器论文; 条件论文; 逻辑论文; 逻辑设计论文; 机组论文; 回路论文; 《电力设备》2018年第28期论文;