摘 要：某廠1 000 MW機(jī)組一次風(fēng)機(jī)變頻-工頻無擾切換技術(shù)改造后，針對正常運(yùn)行中一次風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行存在的問題，重點(diǎn)分析了一次風(fēng)機(jī)容易發(fā)生失速、一次風(fēng)機(jī)變頻器電源開關(guān)QS1合閘失敗以及特殊工況下一次風(fēng)機(jī)無擾切換控制邏輯問題，并提出相應(yīng)的解決方法，可為同類型設(shè)備改造提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：一次風(fēng)機(jī)變頻-工頻無擾切換；失速；QS1開關(guān)合閘；控制邏輯

中圖分類號：TK223.26" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2024）23-0068-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.23.015

1" " 技改背景

某廠1 000 MW機(jī)組一次風(fēng)機(jī)的變頻運(yùn)行改造，在降低一次風(fēng)機(jī)廠用電消耗、一次風(fēng)機(jī)噪聲，提高一次風(fēng)自動調(diào)節(jié)方面效果顯著。但變頻器在使用過程中設(shè)備可靠性不高，發(fā)生多次故障，造成一次風(fēng)機(jī)跳閘事故，最嚴(yán)重的造成了機(jī)組非停。因此，一次風(fēng)機(jī)變頻器自2016年停運(yùn)，一次風(fēng)機(jī)改為工頻運(yùn)行，造成變頻設(shè)備閑置。一次風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)行噪聲大，電耗上升，且多次出現(xiàn)環(huán)境溫度上升后一次風(fēng)機(jī)振動加劇的現(xiàn)象，機(jī)組被迫降出力，停用一次風(fēng)機(jī)檢修。為了降低一次風(fēng)機(jī)電耗，重新利用變頻設(shè)備，減少設(shè)備閑置，降低一次風(fēng)機(jī)振動，避免一次風(fēng)機(jī)變頻故障跳閘造成的嚴(yán)重后果，提出了一次風(fēng)機(jī)變頻-工頻無擾切換技術(shù)改造，使得一次風(fēng)機(jī)變頻故障時，能夠快速切至工頻運(yùn)行，并通過相應(yīng)的邏輯設(shè)置減少切換過程中對鍋爐系統(tǒng)的影響。

2" " 設(shè)備簡介

某廠1 000 MW機(jī)組鍋爐為SG-3040/27.56-M538型中間一次再熱鍋爐，單爐膛塔式布置形式、四角切圓燃燒、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊構(gòu)造、露天布置。采用正方形單爐膛四角布置直流燃燒器切圓燃燒方式，制粉采用6套中速磨煤機(jī)正壓直吹式制粉系統(tǒng)，配備的一次風(fēng)機(jī)為成都鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的GU23836-22型軸流風(fēng)機(jī)，采用兩級葉片形式，一次風(fēng)機(jī)電機(jī)額定功率為3 500 kW，一次風(fēng)機(jī)變頻采用西門子GH180變頻器。原有的一次風(fēng)機(jī)開關(guān)設(shè)備由1個開關(guān)QS1和3個刀閘K1、K2和K3組成，通過變頻-工頻無擾切換改造，變?yōu)?個開關(guān)QS1、QS2和QS3，如圖1所示。在變頻器正常運(yùn)行的情況下，QS1和QS2閉合，QS3斷開；在工頻運(yùn)行下，QS1和QS2斷開，QS3閉合[1]。

3" " 無擾切換改造后存在問題及解決方法

3.1" " 一次風(fēng)機(jī)失速問題及解決方法

一次風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行后，由于轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，風(fēng)機(jī)的性能曲線也相應(yīng)發(fā)生變化，會導(dǎo)致兩個問題：一是運(yùn)行中易發(fā)生一次風(fēng)機(jī)失速風(fēng)險，二是增加了運(yùn)行中并一次風(fēng)機(jī)的難度。

如圖2所示，在壓頭和風(fēng)量一定的情況下，一次風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速越低，安全運(yùn)行余量越小，則越容易失速，在今后的運(yùn)行維護(hù)中需要多加注意，控制好變頻轉(zhuǎn)速。

3.1.1" " 并一次風(fēng)機(jī)變頻

在之前一次風(fēng)機(jī)變頻的一段時間內(nèi)，有過多次并一次風(fēng)機(jī)的操作，在低轉(zhuǎn)速時并一次風(fēng)機(jī)往往比較困難。經(jīng)多次實踐后總結(jié)得出，做好以下準(zhǔn)備工作，更容易在并一次風(fēng)機(jī)時將其限制在非失速區(qū)域內(nèi)，從而讓并一次風(fēng)機(jī)的過程變得更為順利。1）盡量提高兩臺待并一次風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，同時關(guān)小兩臺風(fēng)機(jī)中首臺運(yùn)行的一次風(fēng)機(jī)動調(diào)；2）打開多臺磨煤機(jī)通道，盡量增加一次風(fēng)機(jī)通風(fēng)量；3）在保證磨煤機(jī)通風(fēng)量足夠的前提下，降低一次風(fēng)機(jī)出口壓力。

3.1.2" " 一次風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行時防失速措施[2]

為防止一次風(fēng)機(jī)在變頻運(yùn)行中發(fā)生失速現(xiàn)象，可以采取以下預(yù)防措施：1）機(jī)組正常運(yùn)行時，盡量降低一次風(fēng)機(jī)出口通道阻力，使一次風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)離失速工況點(diǎn)；2）加強(qiáng)各臺磨煤機(jī)的運(yùn)行維護(hù)，降低磨煤機(jī)進(jìn)出口差壓；3）做好預(yù)熱器運(yùn)行維護(hù)工作，防止預(yù)熱器由于低溫腐蝕等原因發(fā)生堵塞現(xiàn)象；4）在機(jī)組啟動初期或機(jī)組帶低負(fù)荷時，可以適當(dāng)關(guān)小動葉，從而提高一次風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，增加安全余量；5）做好一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行維護(hù)工作，防止因一次風(fēng)機(jī)本身原因?qū)е虏话踩闆r的發(fā)生。

3.2" " 一次風(fēng)機(jī)變頻器電源開關(guān)QS1合閘失敗問題及解決方法

3.2.1" " 事件經(jīng)過

某日夜班，機(jī)組啟動時，鍋爐爐膛吹掃結(jié)束后，準(zhǔn)備變頻啟動A、B一次風(fēng)機(jī)，在DCS畫面合閘一次風(fēng)機(jī)變頻器電源開關(guān)QS1時出現(xiàn)開關(guān)合閘失敗問題。

啟動A、B一次風(fēng)機(jī)變頻前，DCS畫面QS1、QS2、QS3開關(guān)及變頻器狀態(tài)正常，各信號顯示正常，無異常報警。

現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)變頻器電源開關(guān)QS1綜保裝置有保護(hù)動作信號燈，液晶屏顯示非電量保護(hù)動作；開關(guān)柜內(nèi)保護(hù)動作擴(kuò)展繼電器K21動作。在復(fù)歸QS1開關(guān)綜保裝置保護(hù)動作信號及開關(guān)柜內(nèi)保護(hù)動作擴(kuò)展繼電器K21后，啟動A、B一次風(fēng)機(jī)變頻正常。

3.2.2" " 原因分析及處理

如圖3所示，變頻器電源開關(guān)QS1電氣接線回路跳閘有4個觸發(fā)條件：開關(guān)綜保裝置動作、變頻器重故障、事故按鈕、MFT。在一次風(fēng)機(jī)變頻-工頻無擾切換改造前，事故按鈕、MFT跳閘條件均如圖3所示為直跳方式。而改造后，事故按鈕、MFT跳閘條件異動為接入開關(guān)綜保裝置非電量保護(hù)接口，已不是原先的直跳方式。

鍋爐正常停爐時，解列微油槍，MFT保護(hù)動作，MFT跳閘信號送入一次風(fēng)機(jī)變頻器電源QS1開關(guān)綜保裝置非電量保護(hù)接口，一次風(fēng)機(jī)跳閘。由圖3可知，開關(guān)綜保裝置保護(hù)動作后，一是直接切斷開關(guān)合閘回路，禁止合閘；二是啟動開關(guān)柜內(nèi)保護(hù)動作擴(kuò)展繼電器K21再次切斷開關(guān)合閘回路。開關(guān)綜保裝置保護(hù)動作信號是自保持方式，即使保護(hù)動作信號消失，也需人為進(jìn)行復(fù)位后才能重新開放開關(guān)合閘回路；保護(hù)動作擴(kuò)展繼電器K21為雙位置繼電器。因此，在機(jī)組啟動時，鍋爐進(jìn)行爐膛吹掃后復(fù)位MFT已跳閘信號，保護(hù)動作條件消失后，需人為手動復(fù)歸繼電器，才能啟動一次風(fēng)機(jī)變頻。

3.3" " 特殊工況下一次風(fēng)機(jī)無擾切換控制邏輯問題及解決方法

3.3.1" " 正常工況下一次風(fēng)機(jī)無擾切換控制邏輯

在一次《事故通報》學(xué)習(xí)后，結(jié)合現(xiàn)場實際進(jìn)行隱患排查時發(fā)現(xiàn)，設(shè)計一次風(fēng)機(jī)啟動被動切換程序時的控制邏輯中，當(dāng)一次風(fēng)機(jī)動葉自動時（以A一次風(fēng)機(jī)為例）增加的邏輯（圖4）如下：A一次風(fēng)機(jī)被動切換后，發(fā)5 s脈沖，A一次風(fēng)機(jī)動葉開度相對B一次風(fēng)機(jī)關(guān)小6%。主要目的：1）防止被動切換過程中A一次風(fēng)機(jī)失速；2）如A一次風(fēng)機(jī)被動切換失敗，可避免A一次風(fēng)機(jī)動調(diào)關(guān)閉時間過長。

在正常工況（兩臺一次風(fēng)機(jī)同時運(yùn)行，其中一臺故障被動切換）下，A、B一次風(fēng)機(jī)同時運(yùn)行，都可以進(jìn)行在線主動/被動切換，當(dāng)一次風(fēng)機(jī)動葉自動時，該邏輯控制能夠達(dá)到預(yù)期的效果，這在改造后一次風(fēng)機(jī)帶載試驗過程中得到了證實。

3.3.2" " 特殊工況下一次風(fēng)機(jī)無擾切換控制邏輯問題

在特殊工況（僅單臺一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行中，該風(fēng)機(jī)發(fā)生故障被動切換）下，仍以A一次風(fēng)機(jī)為例進(jìn)行分析。若B段母線失電，B段母線下B一次風(fēng)機(jī)變頻跳閘，無法進(jìn)行工頻切換，造成B一次風(fēng)機(jī)停運(yùn)，動葉關(guān)到0%。當(dāng)A一次風(fēng)機(jī)變頻故障跳閘，且被動切換開關(guān)投入時，A一次風(fēng)機(jī)進(jìn)行被動切換。按照設(shè)計邏輯：發(fā)5 s脈沖，A一次風(fēng)機(jī)動葉開度相對B一次風(fēng)機(jī)關(guān)小6%，會造成A一次風(fēng)機(jī)動葉開度在5 s內(nèi)關(guān)至很低（B一次風(fēng)機(jī)動葉開度0%），對爐膛燃燒控制影響很大，若調(diào)整不當(dāng)，會造成嚴(yán)重后果。

3.3.3" " 特殊工況下一次風(fēng)機(jī)無擾切換控制邏輯修改

考慮到僅單臺一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行時發(fā)生被動切換的特殊工況，對控制邏輯進(jìn)行了相應(yīng)的修正（圖5）：A一次風(fēng)機(jī)被動切換后，發(fā)5 s脈沖，A一次風(fēng)機(jī)動葉開度相對A一次風(fēng)機(jī)關(guān)小6%（即在自身動葉開度的基礎(chǔ)上關(guān)小6%）。這就解決了特殊工況下A一次風(fēng)機(jī)動葉開度參照B一次風(fēng)機(jī)動葉開度（0%）關(guān)至很小位置的問題，且在正常工況下，A一次風(fēng)機(jī)也能達(dá)到動葉開度調(diào)節(jié)效果，并能夠減小人為干預(yù)的難度。

4" " 結(jié)束語

某廠1 000 MW機(jī)組一次風(fēng)機(jī)變頻-工頻無擾切換改造將近一年，變頻運(yùn)行起到了很好的節(jié)能效果，并且減小了風(fēng)機(jī)振動，降低了運(yùn)行噪聲。由于被動切換試驗是在制粉系統(tǒng)空載下進(jìn)行的，正常運(yùn)行中未發(fā)生切換，因此還需在今后的運(yùn)行中去分析總結(jié)，進(jìn)一步完善解決方案及措施。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 杜志強(qiáng).一次風(fēng)機(jī)變頻裝置自動旁路應(yīng)用分析[J].華電技術(shù)，2018，40（9）：49-50.

[2] 趙恒斌，馬劍宇.某1 000 MW機(jī)組一次風(fēng)機(jī)變頻后存在問題及解決方法[J].江蘇電機(jī)工程，2014，33（1）：76-78.

收稿日期：2024-08-08

作者簡介：柴?。?995—），男，陜西西安人，助理工程師，主要從事發(fā)電生產(chǎn)專業(yè)工作。