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吳永存

1  用于燃料控制系統(tǒng)

    我廠有四臺200MW中間儲倉式燃煤機組，燃料控制是通過調(diào)節(jié)給粉機的轉(zhuǎn)速來改變送入爐膛的煤粉量來實現(xiàn)的。原設(shè)計安裝的給粉機調(diào)速系統(tǒng)為滑差調(diào)速控制，其中3#、4#機組滑差控制器采用上海自動化儀表一廠生產(chǎn)的TF－900模擬組裝式控制裝置，5#、6#機組采用南京調(diào)速器廠生產(chǎn)的DK－2儀表，配用JZTY型滑差調(diào)速電機。運行中由于給粉機跑粉常使滑差電機的離合器間隙積粉而使轉(zhuǎn)速不可控，或滑差電機卡死、線圈燒損，影響機組的出力；還有由于滑差電機的非線性、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，這些皆抑制了自動投入利用率的提高。

    自95年3#爐預(yù)燃室給粉機改用變頻調(diào)速以來，我們對全廠四臺機組的鍋爐給粉機滑差調(diào)速系統(tǒng)全部進行了改造。變頻器選用美國AB公司的1305型變頻器，電動機采用鼠籠式三相異步六極電機Y132－6。
給粉機變頻調(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MOCS（自動平衡系統(tǒng)）和給粉機各層操作回路的偏置，合理分配各給粉機的負(fù)荷，達(dá)到優(yōu)化燃燒的目的。給粉機變頻調(diào)速系統(tǒng)與上一級燃料控制系統(tǒng)的接口簡單且容易實現(xiàn)，如我廠3#機組采用HS2000分散控制系統(tǒng)、4#機組采用FS－2000燃燒模糊控制器、5#和6#機組采用SPEC－200模擬組裝式儀表。
以4#機組燃料控制子系統(tǒng)為例，其鍋爐主控原理框圖如圖1所示。針對鍋爐主控系統(tǒng)是一個慢速控制回路而功率控制系統(tǒng)是快速控制回路，這兩個控制系統(tǒng)間調(diào)節(jié)速度不匹配，使主汽壓力控制無法跟隨功率控制，造成機爐間的能量失衡，引起主汽壓力波動較大。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，并使鍋爐主控同時兼有燃料控制和機前壓力控制功能。當(dāng)鍋爐主控的燃料指令發(fā)生變化時，燃料控制子系統(tǒng)快速分配負(fù)荷給各給粉機變頻調(diào)速系統(tǒng)。由于變頻調(diào)速線性、穩(wěn)定性好，能迅速改變進入爐膛的煤粉量，使機前壓力很快地穩(wěn)定下來。經(jīng)過測試，在穩(wěn)態(tài)工況下，主汽壓力在±0.1MPa范圍內(nèi)波動，在動態(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；但如果給粉機還是采用滑差調(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)，但在動態(tài)工況下，由于其非線性及不穩(wěn)定性，進入爐膛的給粉量會產(chǎn)生大幅度的波動，使機前壓力的超調(diào)量、過渡時間等惡化，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)接口簡單且易實現(xiàn)，改善了燃料控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)，使主汽壓力波動控制在0.1MPa范圍內(nèi)。(2)整個調(diào)速系統(tǒng)能實現(xiàn)基本無故障，且控制回路簡單、可靠，減輕了檢修的勞動強度，避免了由于給粉機的故障而影響機組的出力。(3)節(jié)能顯著，每臺給粉機的單耗平均下降50%以上。(4)給粉機下粉均勻，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  用于給煤機控制系統(tǒng)

    我廠四臺燃煤機組給煤機調(diào)速系統(tǒng)原設(shè)計也采用滑差調(diào)速，調(diào)速不穩(wěn)定、下煤不均勻，造成磨煤機存煤量變化頻繁，從而使磨煤機入口負(fù)壓、出口溫度大幅度波動，監(jiān)視稍有疏忽造成正壓而跑粉、堵煤，不利于安全、經(jīng)濟運行；運行只能采用開大再循環(huán)風(fēng)門，而使負(fù)壓大于設(shè)計值一倍的方法，來防止制粉系統(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)速與電流對照表
 

     9年利用3#機組大修機會，把變頻調(diào)速技術(shù)推廣到給煤機調(diào)速系統(tǒng)中，改造后給煤機電流顯著下降，我們對在同樣轉(zhuǎn)速情況下的各種調(diào)速方式進行了對比，見表1。

    從表中可知，給煤機滑差調(diào)速改變頻調(diào)速后，電流下降一半以上。這說明：(1)原設(shè)計的給煤機電機功率裕量很大。(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，給煤機改變頻調(diào)速后，其調(diào)速線性好、穩(wěn)定，調(diào)節(jié)范圍寬，作為磨煤機模糊控制系統(tǒng)的子系統(tǒng)，為實現(xiàn)制粉系統(tǒng)自動控制，降低制粉系統(tǒng)的單耗創(chuàng)造了條件。

   3  結(jié)語

    以上僅敘述了變頻調(diào)速技術(shù)在小電機自動控制系統(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，與之相對應(yīng)的是大量的風(fēng)門、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，可以進一步推廣應(yīng)用到低壓、中壓大功率電機中，如低壓部分的低加疏水泵、燃油泵、排粉機等，中壓部分的送、引風(fēng)機、灰渣泵等。

   隨著電力市場“競價上網(wǎng)”的貫徹，改善工藝、節(jié)能降耗勢在必行。對鎮(zhèn)海電廠已運行了十幾年的“老機組”而言，如何進行老設(shè)備改造，提高機組的自動化水平，提高機組的效率，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、完善的保護功能、顯著的節(jié)能效果、及容易與自動控制系統(tǒng)接口實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)等特點，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。