600MW机组空预器双变频器控制回路改造

2014-07-04刘炬

电力安全技术 2014年7期

刘炬

（大唐湘潭发电有限责任公司，湖南湘潭 411102)

1 概述

某发电公司2 期2×600 MW 机组采用东方电气集团东方锅炉股份有限公司生产的超临界、变压、直流、本生型锅炉，型号为DG1900/25.4-Ⅱ1。每台锅炉配置2 台三分仓容克式空气预热器(简称空预器)，型号为LAP13494/883。空预器采用下轴中心驱动方式，正常转速为0.99 r/min。电驱动装置采用2 台15 kW 电动机，主驱动电机采用厂用电源，辅助驱动电机采用保安电源。主辅电机各配有1 台艾默生EV2000 型变频器，实现变频启动和调速，主辅变频器互为备用。此外，每台空预器还配置1 台气动马达作为备用。

2 控制回路设计思想

正常时，空预器可由主电机或辅助电机驱动，由操作员站选择控制柜集控或就地控制方式。现以主变频器为例说明空预器变频器控制回路的主要设计思路，主变频器控制柜主控回路原理如图1 所示。

控制柜处于集控方式时，操作员站发送主变频器得电指令，主电源接触器CA 吸合并通过继电器JA3 常开触点保持，使主变频器得电。CA 的辅助触点将“主变频器得电信号”反馈至DCS(分布式控制系统)，延时5 s 后发送“启主变频器”指令使FWD(正传)闭合，启动变频器；再由主传指令设定空预器转速，DCS 以“主变频器运行”作为空预器运行的判据。停车时由操作员站发送“主变频器停止”指令，使FWD 断开主变频器停止。紧急情况发送“主变频器失电”指令，常闭节点YTA断开，主变频器失电。

投主、辅变频器联锁时，若主变频器故障跳闸，“变频器运行”信号消失，则DCS 发送“辅变频器得电”指令，辅变频器应联启。主控集控/就地通过继电器JA4，JA5 及其常闭触点相互闭锁；主、辅电机通过接触器CA，CB 的常闭触点相互闭锁。

控制柜处于就地方式时，按下QA2 按钮后主变频器得电，DCS 自动发送“启主变频器”指令使FWD 闭合，启动变频器；停止时，按下按钮TA2 使接触器CA 失电；急停时，按下按钮TA1，主控制回路失电，空预器停止运行。空预器急停后，需进行就地复位操作。

3 控制回路存在的问题

(1)空预器变频器电气回路及逻辑设计存在严重安全隐患。以主电机为例，当主控电源回路故障时，接触器CA 断开，变频器失电，主电机停车，控制回路能够通过逻辑判断联启辅助电机。但当变频器本身发生故障引发跳闸时，DCS 联发启动辅助电机指令，此时主变频器仍处于得电状态，接触器CA 吸合；由于CA 常闭触点断开闭锁，导致辅变频器无法受电，辅变频器联启不成功。当主电机传动机构断开时，空预器失去驱动力，但空预器运行信号仍然存在，导致空预器辅电机不会联启。锅炉运行时，主电机跳闸，辅助电机未及时联启，将导致机组降出力运行，甚至造成空预器变形等恶性事故。

图1 改造前变频器控制柜主控回路原理

(2)可能误发信号导致主电机停机。主变频器得电运行时，同时需要组合变频器失电指令YTA长期保持闭合，当DCS 指令通道及回路故障时将导致误发信号，造成主电机失去电源停车；主变频器启、停由FWD 通/断控制，主电机运行时也需要FWD 长期保持闭合，同样存在误发信号导致故障停机的情况，不利于长期运行，给空气预热器安全稳定运行埋下隐患。

(3)控制回路设计过于复杂。空预器启动指令发出后，经过变频器得电、得电反馈以及DCS 延时5 s 发启动变频器指令; 启动指令经过DCS 的2个DO 通道及1 个DI 通道，还需经过急停、主辅闭锁、热继电器等节点，导致控制回路过长，可靠性降低。

4 解决方案

针对空预器变频器控制回路存在的问题，决定重新进行设计，简化控制回路，优化相关逻辑组态。改造后的控制回路原理如图2 所示。

4.1 取消变频器得电控制回路

控制柜内380V 动力电源开关Q1 合上时变频器即上电，空预器启动时DCS 直接发指令启动变频器。在变频器启动回路上减少了1 个DI 通道、1个DO通道、1个接触器线圈和1个接触器闭锁接点，极大地缩短了控制回路，减少了可能的故障节点。

4.2 优化主辅联锁切换逻辑

原空预器联锁切换条件之一来自变频器运行信号，但在某些情况下该信号不能正确触发联锁切换。在空预器运行时，变频器电流更能反映空预器的运行状态。在空预器转速较低的情况下，电流仍然高于一定值，因此选择通过变频器电流信号来判断空预器是否停止运行。根据运行经验，将变频器电流低于5 A 设为定值，联锁动作主辅变频器切换。以电流作为切换判据更为合理，能够确保主辅电机联锁正确切换。