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吳永存

1  用于燃料控制系統(tǒng)

    我廠有四臺(tái)200MW中間儲(chǔ)倉(cāng)式燃煤機(jī)組，燃料控制是通過(guò)調(diào)節(jié)給粉機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)改變送入爐膛的煤粉量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。原設(shè)計(jì)安裝的給粉機(jī)調(diào)速系統(tǒng)為滑差調(diào)速控制，其中3#、4#機(jī)組滑差控制器采用上海自動(dòng)化儀表一廠生產(chǎn)的TF－900模擬組裝式控制裝置，5#、6#機(jī)組采用南京調(diào)速器廠生產(chǎn)的DK－2儀表，配用JZTY型滑差調(diào)速電機(jī)。運(yùn)行中由于給粉機(jī)跑粉常使滑差電機(jī)的離合器間隙積粉而使轉(zhuǎn)速不可控，或滑差電機(jī)卡死、線(xiàn)圈燒損，影響機(jī)組的出力；還有由于滑差電機(jī)的非線(xiàn)性、磁滯等固有特性的影響，使調(diào)速不穩(wěn)、下粉不均勻。下粉不均勻易引起燃燒器噴口的堵塞而燒壞；調(diào)速不穩(wěn)使燃料不易控制，造成主汽壓力參數(shù)品質(zhì)差，這些皆抑制了自動(dòng)投入利用率的提高。

    自95年3#爐預(yù)燃室給粉機(jī)改用變頻調(diào)速以來(lái)，我們對(duì)全廠四臺(tái)機(jī)組的鍋爐給粉機(jī)滑差調(diào)速系統(tǒng)全部進(jìn)行了改造。變頻器選用美國(guó)AB公司的1305型變頻器，電動(dòng)機(jī)采用鼠籠式三相異步六極電機(jī)Y132－6。
給粉機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)作為燃料控制系統(tǒng)的操作執(zhí)行回路，接受燃料控制系統(tǒng)的燃料量指令，經(jīng)過(guò)MOCS（自動(dòng)平衡系統(tǒng)）和給粉機(jī)各層操作回路的偏置，合理分配各給粉機(jī)的負(fù)荷，達(dá)到優(yōu)化燃燒的目的。給粉機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)與上一級(jí)燃料控制系統(tǒng)的接口簡(jiǎn)單且容易實(shí)現(xiàn)，如我廠3#機(jī)組采用HS2000分散控制系統(tǒng)、4#機(jī)組采用FS－2000燃燒模糊控制器、5#和6#機(jī)組采用SPEC－200模擬組裝式儀表。
以4#機(jī)組燃料控制子系統(tǒng)為例，其鍋爐主控原理框圖如圖1所示。針對(duì)鍋爐主控系統(tǒng)是一個(gè)慢速控制回路而功率控制系統(tǒng)是快速控制回路，這兩個(gè)控制系統(tǒng)間調(diào)節(jié)速度不匹配，使主汽壓力控制無(wú)法跟隨功率控制，造成機(jī)爐間的能量失衡，引起主汽壓力波動(dòng)較大。采用新的控制方案，即鍋爐側(cè)主汽壓力控制采用直接能量平衡（DEB）控制方式和模糊（FUZZY）控制加PID復(fù)合控制方式，以提高主汽壓力控制回路的控制速度，并使鍋爐主控同時(shí)兼有燃料控制和機(jī)前壓力控制功能。當(dāng)鍋爐主控的燃料指令發(fā)生變化時(shí)，燃料控制子系統(tǒng)快速分配負(fù)荷給各給粉機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)。由于變頻調(diào)速線(xiàn)性、穩(wěn)定性好，能迅速改變進(jìn)入爐膛的煤粉量，使機(jī)前壓力很快地穩(wěn)定下來(lái)。經(jīng)過(guò)測(cè)試，在穩(wěn)態(tài)工況下，主汽壓力在±0.1MPa范圍內(nèi)波動(dòng)，在動(dòng)態(tài)工況如以5%負(fù)荷升、降速率下改變10%負(fù)荷，主汽壓力在±0.2MPa范圍內(nèi)波動(dòng)；但如果給粉機(jī)還是采用滑差調(diào)速控制，在穩(wěn)定工況可能達(dá)到上述的調(diào)節(jié)品質(zhì)，但在動(dòng)態(tài)工況下，由于其非線(xiàn)性及不穩(wěn)定性，進(jìn)入爐膛的給粉量會(huì)產(chǎn)生大幅度的波動(dòng)，使機(jī)前壓力的超調(diào)量、過(guò)渡時(shí)間等惡化，從而不能達(dá)到上述指標(biāo)。
 

圖1  鍋爐主控系統(tǒng)原理圖

     總之，給粉機(jī)采用變頻調(diào)速技術(shù)后取得了顯著的效益：(1)調(diào)速穩(wěn)定、線(xiàn)性度好、可靠性高、調(diào)節(jié)范圍寬，與上層燃料控制系統(tǒng)接口簡(jiǎn)單且易實(shí)現(xiàn)，改善了燃料控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)，使主汽壓力波動(dòng)控制在0.1MPa范圍內(nèi)。(2)整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)基本無(wú)故障，且控制回路簡(jiǎn)單、可靠，減輕了檢修的勞動(dòng)強(qiáng)度，避免了由于給粉機(jī)的故障而影響機(jī)組的出力。(3)節(jié)能顯著，每臺(tái)給粉機(jī)的單耗平均下降50%以上。(4)給粉機(jī)下粉均勻，一次風(fēng)管堵塞情況大為降低，使燃燒穩(wěn)定，可降低鍋爐最低給油穩(wěn)燃值。

   2  用于給煤機(jī)控制系統(tǒng)

    我廠四臺(tái)燃煤機(jī)組給煤機(jī)調(diào)速系統(tǒng)原設(shè)計(jì)也采用滑差調(diào)速，調(diào)速不穩(wěn)定、下煤不均勻，造成磨煤機(jī)存煤量變化頻繁，從而使磨煤機(jī)入口負(fù)壓、出口溫度大幅度波動(dòng)，監(jiān)視稍有疏忽造成正壓而跑粉、堵煤，不利于安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；運(yùn)行只能采用開(kāi)大再循環(huán)風(fēng)門(mén)，而使負(fù)壓大于設(shè)計(jì)值一倍的方法，來(lái)防止制粉系統(tǒng)跑粉，制粉系統(tǒng)單耗很高，平均每噸煤30kW?h以上。

表1  變頻調(diào)速與滑差調(diào)速的轉(zhuǎn)速與電流對(duì)照表
 

     9年利用3#機(jī)組大修機(jī)會(huì)，把變頻調(diào)速技術(shù)推廣到給煤機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，改造后給煤機(jī)電流顯著下降，我們對(duì)在同樣轉(zhuǎn)速情況下的各種調(diào)速方式進(jìn)行了對(duì)比，見(jiàn)表1。

    從表中可知，給煤機(jī)滑差調(diào)速改變頻調(diào)速后，電流下降一半以上。這說(shuō)明：(1)原設(shè)計(jì)的給煤機(jī)電機(jī)功率裕量很大。(2)變頻調(diào)速系統(tǒng)隨著轉(zhuǎn)速的變化而發(fā)生明顯的變化，而滑差調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速的改變所引起的電流變化基本保持不變。

   同時(shí)，給煤機(jī)改變頻調(diào)速后，其調(diào)速線(xiàn)性好、穩(wěn)定，調(diào)節(jié)范圍寬，作為磨煤機(jī)模糊控制系統(tǒng)的子系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)制粉系統(tǒng)自動(dòng)控制，降低制粉系統(tǒng)的單耗創(chuàng)造了條件。

   3  結(jié)語(yǔ)

    以上僅敘述了變頻調(diào)速技術(shù)在小電機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，在發(fā)電廠中，使用著大量的低、中壓大功率電機(jī)，與之相對(duì)應(yīng)的是大量的風(fēng)門(mén)、擋板、調(diào)節(jié)閥等節(jié)流件，廠用電損耗相當(dāng)嚴(yán)重。發(fā)電廠安全性、可靠性尤為重要，對(duì)采用新工藝、新技術(shù)持慎重態(tài)度，隨著變頻調(diào)速技術(shù)的完善與成熟，可以進(jìn)一步推廣應(yīng)用到低壓、中壓大功率電機(jī)中，如低壓部分的低加疏水泵、燃油泵、排粉機(jī)等，中壓部分的送、引風(fēng)機(jī)、灰渣泵等。

   隨著電力市場(chǎng)“競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”的貫徹，改善工藝、節(jié)能降耗勢(shì)在必行。對(duì)鎮(zhèn)海電廠已運(yùn)行了十幾年的“老機(jī)組”而言，如何進(jìn)行老設(shè)備改造，提高機(jī)組的自動(dòng)化水平，提高機(jī)組的效率，是企業(yè)持繼發(fā)展的關(guān)鍵。因此，采用變頻調(diào)速技術(shù)，以其卓越的調(diào)速性能、完善的保護(hù)功能、顯著的節(jié)能效果、及容易與自動(dòng)控制系統(tǒng)接口實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)等特點(diǎn)，不失為企業(yè)技術(shù)改造和老設(shè)備更新?lián)Q代的一種行之有效的途徑。