引风机变频改造控制方案及故障分析

丘晓春，丁宇鸣，白 鹏

(山西兆光发电有限责任公司，山西 霍州 031400)

0 引言

为响应政府号召，某电厂对现有机组环保设施进行烟气超低排放改造，在改造工程中将二期2×600MW超临界燃煤空冷汽轮发电机组4台引风机进行增容改造，并改为变频控制。引风机工频运行时，锅炉负荷变化，炉膛负压通过改变风机静叶角度调节，风机效率低，且从机组的变负荷运行特性和风机负荷设计裕量考虑，风机运行往往偏离理论高效区，增加了厂用电的消耗[1-2]。引风机长时间高速工作，风机叶片磨损大，寿命短，同时增加了检修量和费用[3-4]。当风机转速发生变化时，其运行效率变化不大，当风机转速降低后，其轴功率随转速的三次方降低，引风机电机所需的电功率亦可相应降低，所以调速是风机节能的重要途径[5-8]。变频调速可以实现对引风机电机转速的线性调节，通过改变电动机转速来维持炉膛负压的稳定，转速降低，可减轻机械振动和噪声，延长设备使用寿命[9-10]。

1 改造内容

1.1 电气控制方案

变频调速采用单元机组一拖一手动旁路方式配置，即单机配备1台高压变频器，通过切换高压隔离开关把高压变频器切换至工频电源，系统原理如图1所示。手动旁路柜由3个高压隔离开关组成，其间采用1个双刀双掷隔离开关，实现自然机械互锁。

1.2 DCS控制策略

根据风机的特性要求以及变频器的控制要求，确定DCS系统与变频器之间的信号共15个，其中12个开关量信号，3个模拟量信号，具体测点分配如表1所示。

为实现远方对引风机变频器的启停控制及转速调节，DCS画面上相应增加部分内容：(1)变频器启停操作功能块；(2)变频器转速控制功能块；(3)变频器重故障报警块、水冷就绪、油变故障报警块等10个报警点。

图1 电气控制系统原理

表1 DCS信号测点

测 点信号类型测 点信号类型变频器启动DO水冷柜轻故障DI变频器停止DO控制电掉电故障DI变频器故障指示DI水冷柜重故障DI变频器重故障输出DI油变故障报警DI变频器运行DI模拟量给定AO变频器高压就绪DI变频器运行电流AI水冷就绪DI变频器运行频率AI水冷运行DI

改造前通过引入炉膛负压偏差信号进行PID调节器计算驱动引风机静叶执行器，改造后保留原静叶模拟控制回路，作为工频工况控制方案，增加变频器模拟量控制回路，作为变频工况控制方案。

自动控制方案的被控量炉膛压力的设定值由运行人员在DCS画面进行设定，炉膛压力当前值和炉膛压力设定值的差值作为偏差信号，与作为前馈信号的送风指令微分量叠加后进入PID控制器运算，输出引风机变频器的控制指令，同时引入引风机指令偏置量防止风机失速。通过控制变频器输出频率，实现风机转速的调节从而实现对炉膛压力的调整。由于引风机进行了扩容改造，对原有的静叶调节PID参数以及变频方式下的PID参数均进行整定，使得炉膛负压在合理范围内变化。

2 故障分析

2.1 频率指令信号与显示频率不一致

在3号机组1号引风机变频器调试过程中，手动设定的频率指令与就地变频器显示的频率不一致。将DCS系统设置AO卡件通道输出改为0～52.7Hz，并且变频器控制板接收到的指令信号进行微调后，设定指令与就地接收信号一致。

2.2 变频器频率信号波动致抢风现象

机组运行期间，3号机组引风机出现抢风现象，1、2号2台引风机出力不一致，检查就地1号引风机变频器频率信号出现波动。将本次改造安装的模拟量输出预制电缆全部更换，消除故障隐患。

2.3 引风机变频器频繁退出自动造成抢风现象

4号机组在运行期间2号引风机变频器频繁退出自动，造成抢风现象。处置措施为将跳自动延时时间改为2s，有效的将跳变信号过滤掉，最后更换变频器控制板后消除故障隐患。

3 结语

引风机改造后，在变频方式下炉膛负压控制稳定，达到预期效果。同时由于变频转速调节灵敏度高，使得机组在负荷变化的过程中引风机自动调节能够快速响应。解决了调试和运行初期出现的频率指令信号与显示不一致、频率信号波动、变频器频繁退出自动等问题，提高变频系统的稳定性。

参考文献：

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