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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，燃料控制是通過調節(jié)給粉機的轉速來改變送入爐膛的煤粉量來實現的。原設計安裝的給粉機調速系統(tǒng)為滑差調速控制，其中3#、4#機組滑差控制器采用上海自動化儀表一廠生產的TF－900模擬組裝式控制裝置，5#、6#機組采用南京調速器廠生產的DK－2儀表，配用JZTY型滑差調速電機。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；調速不穩(wěn)使燃料不易控制，造成主汽壓力參數品質差，這些皆抑制了自動投入利用率的提高。

    自95年3#爐預燃室給粉機改用變頻調速以來，我們對全廠四臺機組的鍋爐給粉機滑差調速系統(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荷，達到優(yōu)化燃燒的目的。給粉機變頻調速系統(tǒng)與上一級燃料控制系統(tǒng)的接口簡單且容易實現，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)快速分配負荷給各給粉機變頻調速系統(tǒng)。由于變頻調速線性、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。經過測試，在穩(wěn)態(tài)工況下，主汽壓力在±0.1MPa范圍內波動，在動態(tài)工況如以5%負荷升、降速率下改變10%負荷，主汽壓力在±0.2MPa范圍內波動；但如果給粉機還是采用滑差調速控制，在穩(wěn)定工況可能達到上述的調節(jié)品質，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生大幅度的波動，使機前壓力的超調量、過渡時間等惡化，從而不能達到上述指標。
 

圖1  鍋爐主控系統(tǒng)原理圖

     總之，給粉機采用變頻調速技術后取得了顯著的效益：(1)調速穩(wěn)定、線性度好、可靠性高、調節(jié)范圍寬，與上層燃料控制系統(tǒng)接口簡單且易實現，改善了燃料控制系統(tǒng)的調節(jié)品質，使主汽壓力波動控制在0.1MPa范圍內。(2)整個調速系統(tǒng)能實現基本無故障，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速系統(tǒng)原設計也采用滑差調速，調速不穩(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、經濟運行；運行只能采用開大再循環(huán)風門，而使負壓大于設計值一倍的方法，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  變頻調速與滑差調速的轉速與電流對照表
 

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

    從表中可知，給煤機滑差調速改變頻調速后，電流下降一半以上。這說明：(1)原設計的給煤機電機功率裕量很大。(2)變頻調速系統(tǒng)隨著轉速的變化而發(fā)生明顯的變化，而滑差調速系統(tǒng)轉速的改變所引起的電流變化基本保持不變。

   同時，給煤機改變頻調速后，其調速線性好、穩(wěn)定，調節(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  結語

    以上僅敘述了變頻調速技術在小電機自動控制系統(tǒng)中的應用，在發(fā)電廠中，使用著大量的低、中壓大功率電機，與之相對應的是大量的風門、擋板、調節(jié)閥等節(jié)流件，廠用電損耗相當嚴重。發(fā)電廠安全性、可靠性尤為重要，對采用新工藝、新技術持慎重態(tài)度，隨著變頻調速技術的完善與成熟，可以進一步推廣應用到低壓、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、引風機、灰渣泵等。

   隨著電力市場“競價上網”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)展的關鍵。因此，采用變頻調速技術，以其卓越的調速性能、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)接口實現自動調節(jié)等特點，不失為企業(yè)技術改造和老設備更新?lián)Q代的一種行之有效的途徑。