单侧风烟系统风机变频切工频的要点分析

房国成，梁兆国，王　磊

(1.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁　沈阳　110006; 2.沈阳工程学院能源与动力学院，辽宁　沈阳　110023; 3.大庆油田工程建设公司油建电力公司，黑龙江　大庆　163000)

发电机组引风机、送风机、一次风机的耗电量约占厂用电的30%，其运行调节方式通常是通过调节风门挡板开度来调节风量，其驱动电动机的输出功率不随机组负荷变化进行调节，大量电能消耗在节流损失中。在发电厂的节能减排项目中，高压电机设备的变频器改造因其节能效果明显得到迅速推广和应用[1-3]。高压电机变频运行具有明显优势，在机组正常运行下应保持变频运行，但当变频器需要检修或者故障时，多次发生一次风机跳闸事故，严重时导致锅炉主燃料跳闸(MFT)动作，严重影响了机组的安全运行，因此为使机组安全运行，须将风机变频运行切回工频运行[4-6]，这对DCS逻辑的稳定性和快速性提出了很高要求。

1　系统概况

三大风机系统内设有1台100%容量的离心式一次风机，一次风机入口装设消声器和暖风器。一次风机风量包括锅炉在最大连续蒸发量时所需的一次风量、磨煤机和给煤机的密封风量和空气预热器漏风量。系统设有1台100%容量的离心式送风机，入口装设消声器和暖风器。送风机的风量包括锅炉燃用设计煤质锅炉在最大连续蒸发量时所需的二次风量和燃烬风量以及锅炉厂保证的空气预热器漏风量。在低温除尘器后设有1台100%容量的离心式引风机，在引风机出口装有严密的挡板风门，起到隔离作用。

三大风机的构成回路主要由6 kV断路器、炉风机主回路进线接触器KM41、炉风机变频器、炉风机主回路进线接触器KM42和炉风机旁路进线接触器KM43组成。当6 kV断路器闭合且接触器KM43闭合时，风机处于工频运行；当6 kV断路器闭合，接触器KM41、KM42闭合且风机变频器运行时，风机处于变频运行。

由于系统只设置1台一次风机、1台送风机和1台引风机，虽然节约了成本，但对三大风机的稳定运行提出了更高要求，在正常运行情况下采用变频运行方式。风机变频器投入后，运行良好，调节平稳，运行电流明显下降，调节范围宽泛，具有明显的节电效能[7]，达到预期收益。一旦风机变频运行时出现故障或者要求变频切换成工频运行时，切换的稳定性和快速性至关重要，若达不到要求则会影响风量变化，会对锅炉稳定安全运行产生影响。

2　控制逻辑分析

根据一次风机回路接触器KM43的逻辑组态，假设条件1是一次风机接触器KM41、KM42分闸信号触发；条件2是OVATION的2个连接点信号触发，二者通过或门连接。其中AUTOSTART功能项满足的条件是条件1和条件2同时满足，当AUTOSTART功能项条件满足时[8]，KM43接触器闭合，一次风机系统变为工频运行方式。连接点1输入的内容是一次风机变频器运行信号取非和一次风机变频器运行故障信号，并且二者是通过或门连接；连接点2的输入内容是通过OVATION的MASTERSEQ和DEVICESEQ算法实现了顺序控制功能，顺序控制的步骤1是闭合一次风机旁路接触器KM43，顺序控制的步骤2是闭合一次风机6 kV断路器，当一次风机变频运行后，一般步骤2是自然成立的，只要运行人员启动顺序控制功能且步骤1触发后，一次风机会从变频运行状态转变为工频运行状态。

送风机以及引风机的逻辑组态图与一次风机基本相同，不同之处仅仅是所取信号点相应变为送风机和引风机的相关信号，如送风机的主回路接触器KM41、KM42分闸信号，送风机运行信号取非等。

3　控制方式对比及改进

对一次风机逻辑进行分析，连接点1中一次风机变频器运行信号取非表明变频器停止工作，其与接触器KM41、KM42分闸信号同时满足时，触发KM43闭合，完成了变频切工频功能。根据变频器运行信号从TRUE状态转变为FALSE状态，KM41、KM42分指令从FALSE状态转变成TRUE状态，KM43合指令从FALSE状态转变成TRUE状态，整个功能实现时间为18:53:36至18:53:41，耗时4 s。

连接点1中的另一条件是一次风机变频器运行故障信号，触发时与条件1也可完成变频切工频功能，这样解决了变频器出现故障的情况。连接点2是通过顺序控制功能实现了变频切工频，进而得到整个功能实现的时间，即变频器运行信号从TRUE状态转变成FALSE状态，KM41、KM42分指令从FALSE状态转变成TRUE状态，KM43合指令从FALSE状态转变成TRUE状态，整个切换时间从15:17:08.5至15:17:11.2，耗时2.7 s。

通过连接点1和2对比，可以看出采用顺序控制的逻辑节约了1.08 s，主要原因在于后者未取变频器停止这一信号，即认为接触器KM41和KM42断开，一次风机脱离变频运行，然后则具备切入工频运行的条件。变频器可以在接触器KM41和KM42断开后停止，这样既不影响变频切工频的时间，也不影响变频器停止工作。

以上是对于一次风机变频切工频的逻辑分析，对于送风机系统来说，由于其逻辑与一次风机基本相同，所以逻辑的实现也大致与一次风机相似。同时送风机与一次风机设备也存在差异性，所以送风机系统并不会完全符合一次风机的切换速度与稳定性，总体上相差不大。同样，对于引风机系统也符合这一特性。

4　结束语

本文对一次风机的变频切工频DCS逻辑进行优化，并对其逻辑进行验证，将4 s的切换时间降至2.7 s，同时解决了一次风机变频运行时出现故障的情况，保证了一次风机变频切工频运行的快速性和稳定性，对于送风机和引风机系统，也基本符合一次风机系统的特性。三大风机通过逻辑优化与实现，为锅炉稳定安全运行提供保障。

参考文献：

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