吳永存

1  用于燃料控制系統

    我廠(chǎng)有四臺200MW中間儲倉式燃煤機組，燃料控制是通過(guò)調節給粉機的轉速來(lái)改變送入爐膛的煤粉量來(lái)實(shí)現的。原設計安裝的給粉機調速系統為滑差調速控制，其中3#、4#機組滑差控制器采用上海自動(dòng)化儀表一廠(chǎng)生產(chǎn)的TF－900模擬組裝式控制裝置，5#、6#機組采用南京調速器廠(chǎng)生產(chǎn)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(xiàn)圈燒損，影響機組的出力；還有由于滑差電機的非線(xiàn)性、磁滯等固有特性的影響，使調速不穩、下粉不均勻。下粉不均勻易引起燃燒器噴口的堵塞而燒壞；調速不穩使燃料不易控制，造成主汽壓力參數品質(zhì)差，這些皆抑制了自動(dòng)投入利用率的提高。

    自95年3#爐預燃室給粉機改用變頻調速以來(lái)，我們對全廠(chǎng)四臺機組的鍋爐給粉機滑差調速系統全部進(jìn)行了改造。變頻器選用美國AB公司的1305型變頻器，電動(dòng)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作為燃料控制系統的操作執行回路，接受燃料控制系統的燃料量指令，經(jīng)過(guò)MOCS（自動(dòng)平衡系統）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與上一級燃料控制系統的接口簡(jiǎn)單且容易實(shí)現，如我廠(chǎng)3#機組采用HS2000分散控制系統、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為例，其鍋爐主控原理框圖如圖1所示。針對鍋爐主控系統是一個(gè)慢速控制回路而功率控制系統是快速控制回路，這兩個(gè)控制系統間調節速度不匹配，使主汽壓力控制無(wú)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(dòng)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(shí)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(shí)，燃料控制子系統快速分配負荷給各給粉機變頻調速系統。由于變頻調速線(xiàn)性、穩定性好，能迅速改變進(jìn)入爐膛的煤粉量，使機前壓力很快地穩定下來(lái)。經(jīng)過(guò)測試，在穩態(tài)工況下，主汽壓力在±0.1MPa范圍內波動(dòng)，在動(dòng)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(dòng)；但如果給粉機還是采用滑差調速控制，在穩定工況可能達到上述的調節品質(zhì)，但在動(dòng)態(tài)工況下，由于其非線(xiàn)性及不穩定性，進(jìn)入爐膛的給粉量會(huì )產(chǎn)生大幅度的波動(dòng)，使機前壓力的超調量、過(guò)渡時(shí)間等惡化，從而不能達到上述指標。
 

圖1  鍋爐主控系統原理圖

     總之，給粉機采用變頻調速技術(shù)后取得了顯著(zhù)的效益：(1)調速穩定、線(xiàn)性度好、可靠性高、調節范圍寬，與上層燃料控制系統接口簡(jiǎn)單且易實(shí)現，改善了燃料控制系統的調節品質(zhì)，使主汽壓力波動(dòng)控制在0.1MPa范圍內。(2)整個(gè)調速系統能實(shí)現基本無(wú)故障，且控制回路簡(jiǎn)單、可靠，減輕了檢修的勞動(dòng)強度，避免了由于給粉機的故障而影響機組的出力。(3)節能顯著(zhù)，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，使燃燒穩定，可降低鍋爐最低給油穩燃值。

   2  用于給煤機控制系統

    我廠(chǎng)四臺燃煤機組給煤機調速系統原設計也采用滑差調速，調速不穩定、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(dòng)，監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(kāi)大再循環(huán)風(fēng)門(mén)，而使負壓大于設計值一倍的方法，來(lái)防止制粉系統跑粉，制粉系統單耗很高，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(huì )，把變頻調速技術(shù)推廣到給煤機調速系統中，改造后給煤機電流顯著(zhù)下降，我們對在同樣轉速情況下的各種調速方式進(jìn)行了對比，見(jiàn)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(shuō)明：(1)原設計的給煤機電機功率裕量很大。(2)變頻調速系統隨著(zhù)轉速的變化而發(fā)生明顯的變化，而滑差調速系統轉速的改變所引起的電流變化基本保持不變。

   同時(shí)，給煤機改變頻調速后，其調速線(xiàn)性好、穩定，調節范圍寬，作為磨煤機模糊控制系統的子系統，為實(shí)現制粉系統自動(dòng)控制，降低制粉系統的單耗創(chuàng )造了條件。

   3  結語(yǔ)

    以上僅敘述了變頻調速技術(shù)在小電機自動(dòng)控制系統中的應用，在發(fā)電廠(chǎng)中，使用著(zhù)大量的低、中壓大功率電機，與之相對應的是大量的風(fēng)門(mén)、擋板、調節閥等節流件，廠(chǎng)用電損耗相當嚴重。發(fā)電廠(chǎng)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(zhù)變頻調速技術(shù)的完善與成熟，可以進(jìn)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(fēng)機、灰渣泵等。

   隨著(zhù)電力市場(chǎng)“競價(jià)上網(wǎng)”的貫徹，改善工藝、節能降耗勢在必行。對鎮海電廠(chǎng)已運行了十幾年的“老機組”而言，如何進(jìn)行老設備改造，提高機組的自動(dòng)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，采用變頻調速技術(shù)，以其卓越的調速性能、完善的保護功能、顯著(zhù)的節能效果、及容易與自動(dòng)控制系統接口實(shí)現自動(dòng)調節等特點(diǎn)，不失為企業(yè)技術(shù)改造和老設備更新?lián)Q代的一種行之有效的途徑。