变频和谐操控技能在一次风高压变频体系中的使用
经过对变频和谐操控技能在电厂锅炉一次风高压变频体系改造中的使用研讨，侧重阐明：变频和谐操控技能的规划思维和体系结构，以及在一次风体系中首要处理的问题和办法，为高压变频调速技能在一次风体系中的成功使用供给了一种新的思路和办法。
一、概略
在电厂燃煤机组中，一次风是锅炉的燃料运送体系的首要动力来历。典型的直吹式燃煤锅炉体系结构原理如图1。体系首要由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。磨煤机磨制的煤粉经过一次风管直接进入炉膛焚烧，体系经过操控一次风量完成锅炉负荷的操控。
图1：直吹式燃煤锅炉体系结构原理图
正常运转时，一次风体系经过风机进口挡板操控一次风管压力保持在9.0~11.0kPa范围内，经过冷、热风门开度的调整，完成进入磨煤机的一次风温操控，保证磨煤机运转功率；由磨进口挡板操控一次风量，然后完成磨煤机负荷随锅炉负荷改动而调整。
当发电机输出功率产生改动时，锅炉的焚烧体系、燃料操控体系等也随之改动，为了进一步下降厂用电率，完成体系优化运转。对一次风体系变频改形成为继引风体系、凝结水体系之后的又一新的研讨课题。
现在，在一次风体系首要存在以下几个问题：
1.为保证一次风速在必定范围内，现在经过一次风机进口挡板操控。开度在40%~60%，节省丢失较大。
2.燃料体系中磨负荷别离经过磨进口挡板开度操控一次风量，体系功率低、经济指标差。
3.一次风机进口挡板及出口电动门的开关速度反响缓慢，调理质量欠好。在机组呈现紧迫事端或单台一次风机设备掉闸情况下，RB不能有用呼应及时动作，严峻时导致停炉、救活等事端产生，形成巨大的经济丢失。
4.一次风机一般为“驼峰”特性，调整特性差；压力、风量调整不妥，风机功率下降显着，严峻时导致设备直接过载维护跳闸。
跟着高压变频技能的日益老练和新技能、新产品的不断实践使用，在一次风机体系中选用变频节能改造，经过变频和谐操控技能能够处理变频使用中存在的问题，到达改进出产工艺，下降设备单耗水平的意图。
二、一次风变频和谐操控技能
经过对一次风体系的深入研讨，结合高压变频调速技能的特色，针对性的研讨了高压变频和谐操控技能的实践使用途径和详细规划完成。
依据一次风体系使用变频所面对的首要问题，变频和谐操控单元具有以下首要功用：
1.在一次风机变频运转情况主动切换至工频过程中，对毛病点的方位判别精确、动作及时有用。
2.经过变频与工频运转方法之间的和谐，保证一次风机能够不间断运转。
3.经过变频转速与一次风调理挡板的开度合作，保证一次风不失压。
4.经过毛病一次风机与另一侧运转一次风机之间的和谐操控，保证两台一次风机均作业在安全特性区内，不呈现“抢风”现象。
该和谐操控单元的操控结构框图如图2所示。首要包含：和谐操控模块、毛病点剖析模块、毛病辨认模块、毛病诊断及自处理模块、一次风机体系维护模块、维护动作衔接模块、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。
图2：操控结构框图
其作业原理是：将一次风机工/变频主动切换体系的归纳维护装置作为变频回路和工频回路的首要检测方法，承受变频器上口、变频器下口以及变频器旁路开关的二次检测信号。经过对主动力体系不同方位的运转工况参数及作业情况的检测，由毛病点剖析模块依据信息来历的动作先后、反响速度、二次电流、电压的幅值改动，结合变频器本身的运转参数检测信息，剖析判别毛病点的实在方位。经过毛病辨认模块判别毛病的安全级别和损害程度，一起指示出详细毛病点方位和毛病原因。
和谐操控模块在接到毛病点剖析的详细方位和安全级别陈述后，结合现场设备的运转情况和工况，决议是否采纳变频向工频运转方法的切换操作。假如一次风机主动力体系答应由变频向工频运转方法的主动切换；体系直接将另一侧变频风机直接快速加快至100％，并依据实践负荷，计算出跳闸侧风机工频开关的合闸操作机遇。经过挡板开度函数器实时计算出变频切工频后一次风机挡板开度主动关小的方位信号，然后完成变频向工频切换过程中一次风压尽量小扰动。保证切换动作过程中，锅炉的一次风压动摇瞬值不高于锅炉焚烧体系对一次风速的最低要求、时刻小于2S，使得锅炉在一次风机的切换时，锅炉运转平稳、安全不救活、不跳机。
数字量输入、输出接口模块首要是承受外围长途操控信号，完成一次风机变频上、下口及旁路开关的联锁维护、闭锁逻辑和操控功用。一起将高压开关和外围操控信号传递给和谐操控模块进行归纳信息处理和判别。
毛病诊断和自处理模块首要是对外围接入的开关量、模拟量以及二次外表的检测信号进行剖析判别，确认信号接口是否正常，信号输入、输出是否有用，是否存在过错情况等。而且依据实时的情况信息，判别出毛病端口点号，并将其从逻辑处理回路中切除，经过信号代替坚持信号处理的完整性。然后，进步体系逻辑处理的安全及可靠性。
图3：变频和谐操控单元外形图
三、一次风变频调速后存在问题及对策
1.一次风机变频后的“抢风”问题
经过对一次风机的结构和作业特性研讨可知：风机具有显着的马鞍形特征，在风机功用曲线的左半部具有一个马鞍形区域，在此区段内运转有时呈现流量大幅度脉动等不正常情况，呈现“喘振”问题。而喘振仅仅是不安稳工况区内或许遇到的现象之一，在该区域内还会呈现不正常的零气动力工况，这便是旋转“失速”现象。风机在不安稳工况区运转时，还或许产生流量、全压和电流的大幅度动摇，气流会产生往复活动，产生激烈振荡，这便是一般说到的“抢风”。锅炉一次风机改为变频调速后，两台风机并排运转，就十分容易产生“抢风”现象，要挟风机及整个体系的安全性。下面就针对两台风机的运转工况进行剖析阐明，如图4。
图4：风机的并联运转图
假如风机参数挑选恰当，运转时操作正确，两台风机并联运转时的风道功用曲线Ⅳ与风机并联合功用曲线Ⅲ交于1，则每台风机将在点1′作业，风机在此工况下作业是安稳的，不会呈现“抢风”现象。假如风机作业不妥，风道功用曲线Ⅴ与风机组成功用曲线Ⅲ交于点2与点3，落在∞字形区域内作业，则风机作业点或许是点2或点3。若风机在点2上运转，则两台风机尚能在点2′上安稳运转。假如两台风机的风道阻力稍有不同，或许风道体系中风量稍有改动，其结果是风机处于点3并联作业，此刻两台风机作业点别离是3′和3〞点运转。其间点3′作业风机风量大且在安稳区作业，而另一台在点3〞作业的风机的风量小，且作业点落在不安稳工况区内。这样两台功用相同的风机运送的流量就不相同，呈现了“抢风”。可是两台风机别离在3′和3〞点作业的情况不是安稳不变的，这两台风机的作业点会产生交换。风机在此工况下作业，严峻时甚至会呈现一台风机的风量大，另一台风机则产生倒流。因而，在两台风机并联运转时，为避免抢风现象产生，就应当采纳办法避免风机的作业点落在∞字形区域内。
锅炉一次风机变频改造后，风机在低负荷运转时的作业点离不安稳区（左鸿沟）较近，导致机组在低负荷区间运转时，两台一次风机“抢风”即风机的并排困难；经过两台一次风机的快速和谐平衡体系，对运转参数调整，下降体系一次风压、改动体系通风量，“抢风”问题得到处理。
2.防喘振操控思维
图5：不同转速下的特性曲线图
图5给出了风机在不同转速下的特性曲线，能够看出转速不同，相应的驼峰点和驼峰流量也不同。转速越低，驼峰点越向左移，驼峰流量越小，把不同转速下的驼峰点衔接起来，就构成了一条曲线，曲线右侧为安稳作业区，曲线左边为不安稳区。咱们称驼峰流量为极限流量相应的驼峰点衔接曲线称之为喘振抢风极限线。
显着，只需在任何转速下，都能操控鼓风机的流量，使其大于极限流量，则风机便不会产生抢风问题，这便是防喘防抢操控的基本思维。
考虑到吸入气体的情况如压力、温度、密度及体系风量、风压改动等都会引起风机特性曲线的改动，因而应考虑必定的安全容量，保证实践作业点不会太接近不稳区极限，以避免产生抢风喘振事端。在一次风体系中选用“调速－份额调门法”比较合适电厂安全和节能需求。
变频和谐操控单元将变频节能与防喘振和谐操控，依据一次风体系的要求，风机流量动摇时保持出口压力在某必定值范围内，因而取出口压力Ｐ1，送入变频节能与防喘振操控器中，由压力变送器，和谐操控器，高压变频器，电动机和风机构成一个闭环操控体系，经过不断地参加鼓风机转速主动调整，来到达安稳出口压力的意图。
图6：典型的安全操作曲线图
图6给出了两条典型的安全操作线，其间安全操作线1为固定流量安全操作线操控。安全操作线2为一条与喘振极限线类似的曲线，其流量比喘振极限流量大5%~15%，处理了转速较低时安全操作线1存在的耗能问题，是一个最节能安全操控方法。
3.一次风机RB时，一次风机变频器过负荷维护动作防备
一次风体系变频运转时，单侧一次风机变频器毛病不能接连运转时，会触发机组RB功用动作。体系处理不妥或反响不及时，就会终究引起机组跳闸。结合锅炉一次风机RB剖析，首要会导致一次风机变频器过负荷维护动作有以下方面的原因：
3.1次风机RB工况初期，体系通风量过大，在单点压力情况下，流量超支引起变频器过负荷。
3.2一次风机RB工况初期，风机的运转工况严峻违背高效点，运转功率极低。
3.3一次风机功用曲线峻峭，驼峰型特性显着功率低。
为避免一次风机变频器过负荷维护动作的办法如下：
（1）一次风变频器的规划过程中供给负荷约束功用，避免变频器过负荷维护动作跳闸。
（2）优化RB时一次风体系逻辑。
四、结束语
经过变频和谐操控技能在锅炉一次风体系变频改造使用中的研讨，充分阐明：在使用高压变频进行节能改造的过程中，侧重研讨和处理高压变频技能使用中带来的问题和处理办法，对进步体系运转安全安稳性，下降经济丢失，具有更为重要的含义。将变频和谐操控技能使用到各种范畴傍边能够明显进步出产体系因变频改造带来的安全安稳等效益，而且能够进一步完成优化体系，进步节能效果的意图。该项技能的研讨必然会为高压变频技能的广泛使用起到活跃的推进效果。
