一次風機變頻調(diào)速時實現(xiàn)RB功能的方案

1、    一次風機變頻調(diào)速時實現(xiàn)RB功能的方案目前，我國電站鍋爐風機，特別是一次風機在運行中普遍存在耗能高、噪音大的問題。華北電網(wǎng)已有多家電廠在已建機組和新建機組離心式一次風機上應(yīng)用變頻調(diào)速器。風機變速調(diào)節(jié)后，風機耗功降低、運行效率提高、廠用電率降低，節(jié)能效果顯著，但有些改造項目出現(xiàn)新的問題：如在機組大負荷時發(fā)生“搶風”現(xiàn)象；一次風機電機前側(cè)軸承過熱、損壞；一次風機RB時造成變頻器過負荷保護動作繼而導(dǎo)致機組MFT動作，嚴重影響了風機及鍋爐的安全、目前，我國電站鍋爐風機，特別是一次風機在運行中普遍存在耗能高、噪音大的問題。華北電網(wǎng)已有多家電廠在已建機組和新建

2、機組離心式一次風機上應(yīng)用變頻調(diào)速器。風機變速調(diào)節(jié)后，風機耗功降低、運行效率提高、廠用電率降低，節(jié)能效果顯著，但有些改造項目出現(xiàn)新的問題：如在機組大負荷時發(fā)生“搶風”現(xiàn)象；一次風機電機前側(cè)軸承過熱、損壞；一次風機RB時造成變頻器過負荷保護動作繼而導(dǎo)致機組MFT 動作，嚴重影響了風機及鍋爐的安全、經(jīng)濟運行。針對一次風機RB的思考：相同的一次風機，為什么采用入口擋板調(diào)節(jié)時一次風機RB成功實現(xiàn)了，而變頻調(diào)速改造后一次風機RB卻失敗了？如何抑制RB后一次風壓大幅下跌？如何控制RB后汽溫急劇下降？機組RB時采用定壓方式好還是滑壓方式好？一、機組快速甩負荷的含義機組快速甩負荷（RB或RunBack

3、）的含義：機組的主要輔機，如一次風機、送風機、引風機、空氣預(yù)熱器及鍋爐汽動給水泵、爐水循環(huán)泵等，有一臺發(fā)生故障時，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（CCS）快速發(fā)出，按一定幅度減少機組實際負荷的指令。通過鍋爐、汽機主控制器分別對燃燒、給水、汽溫以及汽機DEH等控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行調(diào)整，使機組的負荷及相關(guān)參數(shù)最終達到單臺輔機的能力工況，以保證安全運行。RB屬機組的安全功能之一，為實現(xiàn)RB功能，要求CCS和BMS 兩大控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)動作。除一次風機的RB指令由BMS本身發(fā)出之外，其余的RB指令均由CCS發(fā)出，RB的邏輯示意圖見圖1。RB模塊根據(jù)其內(nèi)部設(shè)定的降負荷速率及目標負荷指令動作，鍋爐負荷按預(yù)定的速率降低，燃

4、料量的減少除由燃料調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)外，還由BMS系統(tǒng)按一定邏輯停相應(yīng)的給煤（粉）機，或投相應(yīng)的油槍共同配合完成。RB過程中，機前壓力由汽機自動控制。當BM S 接受RB指令后，首先發(fā)出報警信號并送出數(shù)據(jù)記錄（DL）信號到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）。與此同時，停掉最上面一層運行的磨煤機。接著，由CCS降低各運行層給煤機轉(zhuǎn)速，在F層煤粉停掉10s后，如RB命令繼續(xù)存在，則BMS停止E層磨煤機，而CCS繼續(xù)降低給煤機轉(zhuǎn)速。10s過后，如RB指令仍然存在，則BMS將D層磨煤機停掉，最后保留A、B、C三層磨煤機運行。單臺送、引風機事故跳閘后，同側(cè)的引、送風機通過聯(lián)鎖而自動跳閘停運。若D、E、F

5、三層磨煤機停掉后RB指令依然存在，則表明另一臺功能相同的輔機亦出故障，其結(jié)果導(dǎo)至MFT動作。二、一次風機變速調(diào)速時實現(xiàn)RB功能能否實現(xiàn)一次風機RB功能，需考慮以下兩點因素。1一次風機及其系統(tǒng)設(shè)備特性（1）單臺一次風機的參數(shù)和裕度大型機組，單臺一次風機一般按50%機組負荷設(shè)計。設(shè)計容量越大，對實現(xiàn)一次風機RB功能越有利，但對節(jié)能不利。風機設(shè)計裕度過大，會造成一次風機單耗過大，特別是采取擋板調(diào)節(jié)時，大量能量白白浪費在風機節(jié)流損失上；即使采取變頻調(diào)速，選用過大的壓頭和流量裕度，也會造成低負荷時，風機運行在風機性能曲線最高點的左側(cè)，導(dǎo)致風機并聯(lián)困難，兩臺風機發(fā)生“搶風”現(xiàn)象。單臺一次風機帶負荷能力還應(yīng)

6、從減少空氣預(yù)熱器漏風；改進一次風系統(tǒng)管道和風門；完善熱控聯(lián)鎖保護邏輯幾方面入手，采取對策。（2）系統(tǒng)漏風采用正壓直吹式制粉系統(tǒng)的電廠，普遍反映一次風機RB成功得不多，單臺一次風機帶負荷能力不足，常導(dǎo)致全部磨煤機跳閘或MFT動作。究其原因，往往不是選型小，而是系統(tǒng)漏風嚴重，這是問題的根本原因所在。一次風機RB過程中，單臺一次風機運行時，負荷逐漸降低，空氣預(yù)熱器（下稱空預(yù)器）漏風會不斷增大；運行磨煤機臺數(shù)系統(tǒng)切換過程中，一次風系統(tǒng)管網(wǎng)阻力發(fā)生變化，一次風走捷徑，通過兩臺空預(yù)器及一次風聯(lián)絡(luò)門旁路大量的風量，跳閘風機入口反竄出大量漏風。一次風管道漏風對一次風管道中的人孔、法蘭等處進行查漏，消除漏點，減

7、少漏風量。必要時對制粉系統(tǒng)進行打壓、煙霧彈查漏?？疹A(yù)器漏風影響空預(yù)器漏風的因素有一次風壓、煙氣溫度、制造工藝等。空預(yù)器漏風率與一次風漏風率屬不同概念，前者是指一、二次風總的漏風情況，三分倉回轉(zhuǎn)式空預(yù)器，其設(shè)計漏風率一般為6%10%。其中一次風漏風量占總漏風量的絕大部分，高達80% 以上。低負荷時一次風漏風率占總一次風量的30%40% ，或更高?？疹A(yù)器的漏風率作為機組達標投產(chǎn)的一項主要考核指標，在投產(chǎn)初期，一般都能達到。而在機組長周期運行中，則普遍存在漏風率超標現(xiàn)象?？疹A(yù)器密封間隙增大與空預(yù)器低溫腐蝕以及轉(zhuǎn)子變形、密封片磨損等因素密切相關(guān)。隨著機組負荷的不斷降低，一次風系統(tǒng)漏

8、風率呈增加趨勢；相同負荷下一次風漏風率與運行方式有關(guān)，如運行一次風風壓、磨煤機運行臺數(shù)等因素?？疹A(yù)器堵灰會增加一次風系統(tǒng)管網(wǎng)阻力，限制風機的出力。（3）未投運磨煤機RB邏輯中沒有考慮未投運磨煤機的通風情況，僅跳閘上層運行磨煤機，只保留運行磨煤機中下層23臺磨煤1）一次風機出、入口門風機出、入口門嚴密性差；一臺風機運行，另一臺停運搶修或啟動時風機反轉(zhuǎn)，造成風機啟動困難。在一次風機采用變頻調(diào)速時，此現(xiàn)象更突出。為消除此不利因素，建議一次風機出口加裝氣動嚴密速斷門或止回門。風機出、入口門關(guān)閉時間長：如某600MW機組一次風機出口、入口擋板關(guān)閉時間長，分別為65s、95s，事故跳閘的一次風機停運中，從

9、風機入口反竄大量漏風。將一次風機出口擋板改為氣動速關(guān)門，而且必須關(guān)閉嚴密。這是保證一次風壓迅速恢復(fù)正常，一次風機變頻器不跳閘的最有效手段。風機出口截止門邏輯中，應(yīng)設(shè)計為“風機跳閘應(yīng)無延時聯(lián)鎖關(guān)，風機啟動時不聯(lián)鎖開”。有利于風機跳閘和并列時防止反竄漏風現(xiàn)象發(fā)生。防止反竄漏風的另一項措施是跳閘風機出口的調(diào)溫風門在RB觸發(fā)后聯(lián)鎖關(guān)閉，減少一次風回流。2）空預(yù)器的一次風機側(cè)進、出口擋板有經(jīng)驗的運行人員，在發(fā)生一次風機RB情況下，如若一次風壓降得太低，適時將跳閘側(cè)的煙道上空預(yù)器的一次風機側(cè)進、出口擋板關(guān)閉，盡快地建立一次風壓，維持爐內(nèi)正常燃燒，可以有效地防止鍋爐滅火。因此“空預(yù)器運行時一次風機側(cè)進出口擋

10、板禁關(guān)”這一條是不可取的，應(yīng)設(shè)計為“關(guān)允許可操作”，以為運行調(diào)節(jié)提供方便和手段。3）冷一次風管道及其聯(lián)絡(luò)門此聯(lián)絡(luò)風門建議在兩臺風機運行時，處于嚴密全關(guān)位；RB邏輯中，應(yīng)設(shè)計有聯(lián)鎖關(guān)風門的邏輯。一次風機RB成功后，再根據(jù)需要考慮是否打開。現(xiàn)在已有許多新建機組業(yè)已取消一次風機出口聯(lián)絡(luò)風道及聯(lián)絡(luò)風門。對于托可托電廠一期600MW機組一次風機出口設(shè)計有聯(lián)絡(luò)風道但沒有設(shè)計聯(lián)絡(luò)風門，在其對一次風機變頻改造后存在隱患，建議增加一次風聯(lián)絡(luò)風門，機組啟動時在全關(guān)位，機組一次風機RB后待一次風壓穩(wěn)定后，根據(jù)停運一次風機側(cè)空預(yù)器排煙溫度情況打開此門對空預(yù)器進行冷卻。1）一次風機出、入口門風機出、入口門嚴密性差；一臺

11、風機運行，另一臺停運搶修或啟動時風機反轉(zhuǎn)，造成風機啟動困難。在一次風機采用變頻調(diào)速時，此現(xiàn)象更突出。為消除此不利因素，建議一次風機出口加裝氣動嚴密速斷門或止回門。風機出、入口門關(guān)閉時間長：如某600MW機組一次風機出口、入口擋板關(guān)閉時間長，分別為65s、95s，事故跳閘的一次風機停運中，從風機入口反竄大量漏風。將一次風機出口擋板改為氣動速關(guān)門，而且必須關(guān)閉嚴密。這是保證一次風壓迅速恢復(fù)正常，一次風機變頻器不跳閘的最有效手段。風機出口截止門邏輯中，應(yīng)設(shè)計為“風機跳閘應(yīng)無延時聯(lián)鎖關(guān)，風機啟動時不聯(lián)鎖開”。有利于風機跳閘和并列時防止反竄漏風現(xiàn)象發(fā)生。防止反竄漏風的另一項措施是跳閘風機出口的調(diào)溫風門在

12、RB觸發(fā)后聯(lián)鎖關(guān)閉，減少一次風回流。2）空預(yù)器的一次風機側(cè)進、出口擋板有經(jīng)驗的運行人員，在發(fā)生一次風機RB情況下，如若一次風壓降得太低，適時將跳閘側(cè)的煙道上空預(yù)器的一次風機側(cè)進、出口擋板關(guān)閉，盡快地建立一次風壓，維持爐內(nèi)正常燃燒，可以有效地防止鍋爐滅火。因此“空預(yù)器運行時一次風機側(cè)進出口擋板禁關(guān)”這一條是不可取的，應(yīng)設(shè)計為“關(guān)允許可操作”，以為運行調(diào)節(jié)提供方便和手段。3）冷一次風管道及其聯(lián)絡(luò)門此聯(lián)絡(luò)風門建議在兩臺風機運行時，處于嚴密全關(guān)位；RB邏輯中，應(yīng)設(shè)計有聯(lián)鎖關(guān)風門的邏輯。一次風機RB成功后，再根據(jù)需要考慮是否打開?，F(xiàn)在已有許多新建機組業(yè)已取消一次風機出口聯(lián)絡(luò)風道及聯(lián)絡(luò)風門。對于托可托電廠

13、一期600MW機組一次風機出口設(shè)計有聯(lián)絡(luò)風道但沒有設(shè)計聯(lián)絡(luò)風門，在其對一次風機變頻改造后存在隱患，建議增加一次風聯(lián)絡(luò)風門，機組啟動時在全關(guān)位，機組一次風機RB后待一次風壓穩(wěn)定后，根據(jù)停運一次風機側(cè)空預(yù)器排煙溫度情況打開此門對空預(yù)器進行冷卻。目前設(shè)計RB邏輯中保留的運行磨煤機，沒有考慮隔層燃燒情況，修改為“保留運行磨煤機中下層相鄰煤層”對燃燒穩(wěn)定更為有利，某些煤層組合隔層燃燒時（如A、C、D、E、F煤層滿負荷運行，RB時，相繼F、E、A煤層跳閘，只保留C、D煤層），也有抑制汽溫急劇下降的作用。所以RB邏輯中若設(shè)計有自動投油助燃邏輯（其原因在于單臺一次風機不能帶兩臺磨運行），則既保證一層磨煤機的燃

14、燒穩(wěn)定，同時又可以防止全爐膛MFT動作，即在任一臺一次風機跳閘后，可立即自動投入油槍助燃。1）一次風壓控制一次風機自動調(diào)節(jié)的一次風壓指空預(yù)器后熱一次風母管壓力?？刂埔淮物L壓定值是，鍋爐負荷或運行中單臺磨煤機最大煤量的函數(shù)關(guān)系，隨著鍋爐負荷或煤量增大而增大。壓力定值由于制粉系統(tǒng)阻力不同而變化，最小定值一般比制粉系統(tǒng)設(shè)計阻力大1 kPa，減少了一次風機的電耗及空預(yù)器的一次風漏風；通過運行優(yōu)化，降低一次風壓，一次風系統(tǒng)漏風率有所降低，空預(yù)器漏風率呈下降趨勢。高值則是以磨煤機風量和風溫調(diào)節(jié)門有調(diào)節(jié)裕度，磨煤機及其管道不堵煤不積粉為原則所對應(yīng)的風壓。FSSS系統(tǒng)的邏輯修改：在RB發(fā)生的情況下，

15、延時聯(lián)鎖跳所有的未啟動的磨煤機并且聯(lián)鎖關(guān)所有未啟動磨煤機的進出口風門，這樣可以防止風量從停運的磨煤機中流失、一次風壓降低?；蛘弋斎我慌_一次風機跳閘及對應(yīng)磨煤機O FF 信號均存在時，關(guān)閉對應(yīng)磨煤機冷、熱風調(diào)節(jié)擋板，這樣可以防止風量從停運的磨煤機中流失。2）提高一次風系統(tǒng)穩(wěn)定性磨煤機一次風量低時，原跳磨煤機的邏輯改為跳給煤機，或者取消風量低保護，防止因風量測量管堵粉保護誤動，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。一次風與爐膛差壓低低時，原一個邏輯開關(guān)動作跳所有磨煤機，宜改為一次風與爐膛差壓低三取二信號與該磨煤機風量低相“與”后跳磨煤機，提高了可靠性。（2）汽溫控制回路RB邏輯設(shè)計為在很短時間內(nèi)，切

16、除上層磨煤機，燃料量驟降，導(dǎo)致燃燒強度降低和燃燒中心下移，引起汽溫、汽壓的急劇下跌。大多數(shù)電廠RB時，主汽溫度急劇下降2030，若減溫水未及時切掉，主汽溫度甚至跌到480，嚴重威脅著機組的安全運行。因此這種情況下可以在主、再汽溫的控制邏輯中加入RB觸發(fā)信號的脈沖信號，直接強關(guān)（適當延時）汽溫調(diào)節(jié)門。是否聯(lián)鎖關(guān)閉減溫水電動門則根據(jù)現(xiàn)場實際情況而定。控制得當RB時過熱汽溫控制在520左右。RB邏輯設(shè)計有，當RB觸發(fā)時聯(lián)鎖停止鍋爐本體吹灰器（特別是爐膛吹灰器）；聯(lián)鎖關(guān)調(diào)門前后隔離閥，減少漏流等措施對汽溫控制也是有利的。（3）壓力控制回路RB觸發(fā)后，機組從協(xié)調(diào)控制方式自動切換至機跟爐協(xié)調(diào)方式或機跟隨方

17、式，汽機調(diào)節(jié)主汽壓力。壓力控制方式有定壓、滑壓兩種。RB工況時，若采取定壓方式則存在鍋爐熱容量驟減、定值較高的情況。此時汽機調(diào)門勢必關(guān)得過小，同時可能造成汽壓過高，鍋爐上水困難，機組有可能因汽包水位低而M FT 動作，影響機組安全和經(jīng)濟性?；瑝哼\行相對于定壓方式而言，相同目標負荷下可以使主汽溫不至于下降太多。所以大多數(shù)電廠，RB工況采用滑壓方式。但RB時滑壓曲線壓力不可降得太低，否則會造成汽機主調(diào)門關(guān)得緩慢，RB過程延長；同時壓力變化過大，會造成由于汽包壓力波動而引起的水位波動及虛假水位現(xiàn)象，不利于機組的安全運行。RB發(fā)生后，CCS若切至汽機跟隨方式運行，主汽壓由調(diào)門控制，

18、同時負荷的下降速度受調(diào)門動作的影響很大，這就要求在RB過程中主汽壓設(shè)定值的降壓速率要與爐側(cè)燃燒特性一致。由于鍋爐蓄熱量大，RB剛開始一段時間內(nèi)，負荷下降緩慢，主汽壓下降較少，隨后，由于燃料大幅度減少的作用，主汽壓大幅度下降，調(diào)門快速關(guān)閉以維持汽壓，這樣容易造成負荷的過調(diào)。建議RB后聯(lián)鎖將運行方式切至機跟爐協(xié)調(diào)方式，這樣對穩(wěn)定負荷有利。但對于熱電廠建議采用機跟隨方式，RB過程是否結(jié)束應(yīng)以鍋爐指令下降到目標值為準，而不能以機組有功功率降至目標值為標志。分析一次風機RB失敗原因得出，當從ECR工況被迫迅速調(diào)整為50% 能量工況時，鍋爐蒸發(fā)量大大減少，汽包壓力渡過其慣性時間（約10s）后迅速

19、下降，由于下降速率過大，使水位產(chǎn)生動態(tài)擴容現(xiàn)象，從而造成水位高保護動作。因此，實現(xiàn)該RB工況的關(guān)鍵點就是必須限制汽包壓力降速率在一個合理安全的范圍內(nèi)。由于汽包壓力與主汽壓力存在單值對應(yīng)關(guān)系，限制了主汽壓降的速率。經(jīng)過對ECR 工況附近水位動態(tài)擴容分析計算，以及運行經(jīng)驗數(shù)據(jù)表明，當主汽壓降速率不大于1MPa/min 時，水位動態(tài)擴容較弱，其虛假水位幅量較小。滑壓速率不大于0.5MPa/min 時，對于300MV和600MV機組RB滑壓曲線降壓幅度一般設(shè)為16.514.5M Pa。（4）輔機控制回路當單側(cè)輔機故障跳閘后，聯(lián)鎖跳掉同側(cè)某些輔機，以保證機組參數(shù)的

20、相對穩(wěn)定。增加必要的超馳控制和前饋控制。RB觸發(fā)初期，控制量偏差大，導(dǎo)致調(diào)節(jié)品質(zhì)惡化，也會引發(fā)運行工況的惡化，甚至跳機。增加必要的超馳控制和前饋控制，抑制調(diào)節(jié)量和設(shè)定值的偏差增大趨勢，有助于閉環(huán)調(diào)節(jié)品質(zhì)。如果僅依靠偏差進行調(diào)節(jié)，勢必由于受調(diào)節(jié)器速度的限制，執(zhí)行機構(gòu)來不及動作，引起RB初期運行工況的不穩(wěn)定；在快速減燃料的同時，采取適當?shù)那梆伭浚_保負荷、煤量、水量、風量等的迅速平衡。根據(jù)調(diào)節(jié)對象執(zhí)行機構(gòu)的響應(yīng)時間來確定選用PID調(diào)節(jié)還是超馳（或OVATION平衡塊的指令疊加）調(diào)節(jié)等手段。對于一次風機如果采用入口調(diào)節(jié)擋板調(diào)節(jié)，其全行程時間長，一般在6090s，響應(yīng)時間較長，采用跳閘風機指令疊加在運行風機上，并按一定速率釋放至執(zhí)行機構(gòu)，實踐證明此法行之有效、可靠；而對于采用雙級動葉調(diào)節(jié)或變頻調(diào)節(jié)的一次風機，其全行程時間長，一般在1015 s，響應(yīng)時間較快，若采用指令疊加的平衡塊調(diào)節(jié)，可能導(dǎo)致一次風機調(diào)節(jié)機構(gòu)動作過快而導(dǎo)致電機過流保護動作。因此一次風機雙級動葉調(diào)節(jié)或變頻調(diào)節(jié)時，一次風壓偏差宜采用PID調(diào)節(jié)器控制。為有效防止一次風機RB電機和變頻器過流或過載保護動作，設(shè)計電機或變頻器超電流閉鎖增輸出指令邏輯也切實可行。由于一次風系統(tǒng)阻力不同，其出力也不盡相同，因此根椐單臺風機帶50% 負荷出力試驗來確定擋板或動葉開度和轉(zhuǎn)速來限制一次風機調(diào)節(jié)指令上限的方法不夠