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【摘要】本文结合韶关发电厂11号机组一次风机变频改造项目，从控制角度，介绍了使用高压变频调速装置对一次风机进行变频改造的方案和变频改造后一次风变频控制和一次风压自动调节的方案。
【关键词】一次风机；变频调速装置；工频旁路；一次风自动 ；
一. 前言
韶关发电厂#11机组是2005年7月份投产的300MW机组，DCS采用上海新华控制工程有限公司的XDPS200+系统，锅炉采用东方锅炉厂生产的DG1025/18.2-II15型W火焰炉，一次风系统设计有两台一次风机。一次风主要承担输送煤粉至炉膛的作用，一次风压的高低直接影响炉膛效率和燃烧的安全性，一次风压调节至关重要，是燃烧过程的主要任务之一。设计之初一次风机采用定速控制，一次风压的大小通过一次风入口挡板开度进行调节，存在较大的节流损失，直接影响厂用电率。且我厂一次风机入口挡板特性差，一次风难以控制，导致一次风压自动长期无法投入。因而，为解决一次风自动无法投入的问题，更出于节能目的，我们对一次风机进行了变频改造，改为智能高压变频调速。在一次风机变频运行时，其入口挡板全开，不参与节流和一次风压的调节，一次风压力由变频装置改变一次风机转速实现。同时保留工频回路和所有的挡板调节功能，当变频故障转工频运行时，一次风压力调节仍由一次风机入口挡板来实现。
二. 改造方案
1. 电气改造方案
一次风机变频改造保留DCS控制系统原有的一次风机入口挡板控制相关电气连接，变频系统与原有控制系统通过刀闸进行切换，以保证变频故障或检修维护时工频旁路运行可切换到原有的控制方式。一次风机工频旁路示意图如下：
其中，QF为一次风机的电源开关，KM1、KM2、KM3为工频-变频切换用接触器，由DCS控制；QS1、QS2为隔离刀闸。QS1、QS2闭合，KM1、KM2吸合、KM3断开为一次风机变频方式，QS1、QS2拉开，KM1、KM2断开、KM3吸合为一次风机工频方式。
电气控制要求如下：
1. 选择工频启动时，由DCS逻辑实现合KM3，分KM1、KM2，然后启动高压开关QF，接通工频回路带风机运行。
2. 选择变频启动时，由DCS逻辑实现合KM1、KM2，分KM3， 同时KM1、KM2合闸位状态送到变频器，作为变频器启动的一个允许信号，当变频器所有允许启动信号均满足时，才允许合高压开关QF，然后启动变频器，接通变频回路带风机运行。
2. DCS控制方案
根据电气部分的改造方案以及变频器控制的具体要求，由DCS实现以下功能：
1） 运行人员画面进行工、变频选择与启、停。
2） KM3、KM1、KM2根据运行工、变频选择自动分、合。
3） 工、变频之间的逻辑闭锁及前一个操作步骤的结果作为后一个操作允许的逻辑闭锁。
4） 联锁、保护及报警。
由于工、变频转换时不同工况下情况复杂，且我厂一次风入口挡板特性差，变频器转速与入口挡板开度的转换函数关系难以通过较有限次的实际试验获得，综合评估变频器故障率和试验的相关要求，工、变频自动切换功能暂未启动。有条件的电厂可以考虑通过多次试验来找到合理的函数关系，从而实现工、变频自动切换。
3. 改造后的操作接口
其中“一次风机A控制选择”窗口中的“急停”“复位”“闭环”按钮都是对变频器的操作，而“手分”按钮对应接触器KM1、KM2、KM3的分操作（同时），对应设备见工频旁路示意图。具体如下：
1） 变频启动步骤：
在“一次风机A控制选择”窗口中点“选择变频”按钮（带确认功能，选择变频操作即实现分接触器KM3后合接触器KM1、KM2的操作）；
在“一次风机A变频高压开关控制”窗口合高压开关；
在“一次风机A变频器控制”窗口启动变频器运行；
在“一次风机转速”控制窗口调速。
2） 变频停步骤：
在“一次风机转速”控制窗口调速。
在“一次风机A变频器控制”窗口停止变频器运行；
在“一次风机A变频高压开关控制”窗口分高压开关（同时逻辑用高压开关跳开状态联锁跳开KM1、KM2，退出变频状态）。
3） 工频启动步骤：
在“一次风机A控制选择”窗口中点“选择工频”按钮，（带确认功能，选择工频操作即实现分KM1、KM2后，合KM3的操作，将变频器切至旁路状态）；
在“一次风机A工频控制”窗口启动即可。
4） 工频停步骤：在“一次风机A工频控制”窗口停止即可（同时逻辑用高压开关跳开状态联锁跳开KM3，退出工频状态）。
三. 一次风压自动调节
一次风机变频调速改造后，为实现进一步节能，在一次风机变频控制时用变频器投自动，通过调节一次风机转速来调节一次风机出力，控制一次风压；而在变频故障时可以转入工频回路控制，此时仍然用原来的一次风机入口挡板来调节一次风压。
具体控制方式如下：
变频自动控制的被调量是一次风压力信号，其给定值由“机组实际负荷的函数+运行偏置”生成，并增加容量风校正回路，有两个或两个以上容量风挡板没有调节裕量时，适当增加一次风机出力，提高一次风压。同时，一次风压设定值不低于筒压对一次风压的限制要求（高选）。DCS根据一次风压实际测量信号与设定值偏差进行PID运算和转换后得到一次风机转速的需求信号，输出至高压变频调速系统，控制变频器运行输出频率，从而控制一次风机的转速来满足一次风压需求。同时，高压变频调速系统反馈4–20mA电流信号用于指示高压变频调速系的输出频率。
四. 结语
我厂11号机组一次风机变频改造后取得了较好的节能效果，因此，另一台300MW机组也进行了相应的改造。由于变频转速调节的灵敏性和低迟延，解决了一次风入口挡板特性差，一次风压调节困难的问题，使控制更加稳定可靠，很大程度上改善了机组的调节品质。电厂风机运行一般都效率较低，再加上目前机组负荷率普遍偏低的状况，很多机组长时间处于深度调峰状态运行，风机的效率就更低。从长远来看，风机变频控制无论从节能还是从调节性能方面考虑都是今后的技术发展方向，且随着技术的不断进步，变频投入逐步下降，风机变频应用更加经济可行。同时，一次风压通过容量风校正的思路也是多年来的摸索和尝试，希望能给一次风压控制不好的电厂提供一个拓宽的思路。
参考文献
1. 11号炉一次风机变频改造技术方案 厂内资料
2. 11号炉一次风机高压变频改造协调会会议纪要 厂内资料
3. 11号炉一次风机高压变频改造施工方案 厂内资料
4. 11号机组A修热控专业技术交 厂内资料
【关键词】一次风机；变频调速装置；工频旁路；一次风自动 ；
一. 前言
韶关发电厂#11机组是2005年7月份投产的300MW机组，DCS采用上海新华控制工程有限公司的XDPS200+系统，锅炉采用东方锅炉厂生产的DG1025/18.2-II15型W火焰炉，一次风系统设计有两台一次风机。一次风主要承担输送煤粉至炉膛的作用，一次风压的高低直接影响炉膛效率和燃烧的安全性，一次风压调节至关重要，是燃烧过程的主要任务之一。设计之初一次风机采用定速控制，一次风压的大小通过一次风入口挡板开度进行调节，存在较大的节流损失，直接影响厂用电率。且我厂一次风机入口挡板特性差，一次风难以控制，导致一次风压自动长期无法投入。因而，为解决一次风自动无法投入的问题，更出于节能目的，我们对一次风机进行了变频改造，改为智能高压变频调速。在一次风机变频运行时，其入口挡板全开，不参与节流和一次风压的调节，一次风压力由变频装置改变一次风机转速实现。同时保留工频回路和所有的挡板调节功能，当变频故障转工频运行时，一次风压力调节仍由一次风机入口挡板来实现。
二. 改造方案
1. 电气改造方案
一次风机变频改造保留DCS控制系统原有的一次风机入口挡板控制相关电气连接，变频系统与原有控制系统通过刀闸进行切换，以保证变频故障或检修维护时工频旁路运行可切换到原有的控制方式。一次风机工频旁路示意图如下：
其中，QF为一次风机的电源开关，KM1、KM2、KM3为工频-变频切换用接触器，由DCS控制；QS1、QS2为隔离刀闸。QS1、QS2闭合，KM1、KM2吸合、KM3断开为一次风机变频方式，QS1、QS2拉开，KM1、KM2断开、KM3吸合为一次风机工频方式。
电气控制要求如下：
1. 选择工频启动时，由DCS逻辑实现合KM3，分KM1、KM2，然后启动高压开关QF，接通工频回路带风机运行。
2. 选择变频启动时，由DCS逻辑实现合KM1、KM2，分KM3， 同时KM1、KM2合闸位状态送到变频器，作为变频器启动的一个允许信号，当变频器所有允许启动信号均满足时，才允许合高压开关QF，然后启动变频器，接通变频回路带风机运行。
2. DCS控制方案
根据电气部分的改造方案以及变频器控制的具体要求，由DCS实现以下功能：
1） 运行人员画面进行工、变频选择与启、停。
2） KM3、KM1、KM2根据运行工、变频选择自动分、合。
3） 工、变频之间的逻辑闭锁及前一个操作步骤的结果作为后一个操作允许的逻辑闭锁。
4） 联锁、保护及报警。
由于工、变频转换时不同工况下情况复杂，且我厂一次风入口挡板特性差，变频器转速与入口挡板开度的转换函数关系难以通过较有限次的实际试验获得，综合评估变频器故障率和试验的相关要求，工、变频自动切换功能暂未启动。有条件的电厂可以考虑通过多次试验来找到合理的函数关系，从而实现工、变频自动切换。
3. 改造后的操作接口
其中“一次风机A控制选择”窗口中的“急停”“复位”“闭环”按钮都是对变频器的操作，而“手分”按钮对应接触器KM1、KM2、KM3的分操作（同时），对应设备见工频旁路示意图。具体如下：
1） 变频启动步骤：
在“一次风机A控制选择”窗口中点“选择变频”按钮（带确认功能，选择变频操作即实现分接触器KM3后合接触器KM1、KM2的操作）；
在“一次风机A变频高压开关控制”窗口合高压开关；
在“一次风机A变频器控制”窗口启动变频器运行；
在“一次风机转速”控制窗口调速。
2） 变频停步骤：
在“一次风机转速”控制窗口调速。
在“一次风机A变频器控制”窗口停止变频器运行；
在“一次风机A变频高压开关控制”窗口分高压开关（同时逻辑用高压开关跳开状态联锁跳开KM1、KM2，退出变频状态）。
3） 工频启动步骤：
在“一次风机A控制选择”窗口中点“选择工频”按钮，（带确认功能，选择工频操作即实现分KM1、KM2后，合KM3的操作，将变频器切至旁路状态）；
在“一次风机A工频控制”窗口启动即可。
4） 工频停步骤：在“一次风机A工频控制”窗口停止即可（同时逻辑用高压开关跳开状态联锁跳开KM3，退出工频状态）。
三. 一次风压自动调节
一次风机变频调速改造后，为实现进一步节能，在一次风机变频控制时用变频器投自动，通过调节一次风机转速来调节一次风机出力，控制一次风压；而在变频故障时可以转入工频回路控制，此时仍然用原来的一次风机入口挡板来调节一次风压。
具体控制方式如下：
变频自动控制的被调量是一次风压力信号，其给定值由“机组实际负荷的函数+运行偏置”生成，并增加容量风校正回路，有两个或两个以上容量风挡板没有调节裕量时，适当增加一次风机出力，提高一次风压。同时，一次风压设定值不低于筒压对一次风压的限制要求（高选）。DCS根据一次风压实际测量信号与设定值偏差进行PID运算和转换后得到一次风机转速的需求信号，输出至高压变频调速系统，控制变频器运行输出频率，从而控制一次风机的转速来满足一次风压需求。同时，高压变频调速系统反馈4–20mA电流信号用于指示高压变频调速系的输出频率。
四. 结语
我厂11号机组一次风机变频改造后取得了较好的节能效果，因此，另一台300MW机组也进行了相应的改造。由于变频转速调节的灵敏性和低迟延，解决了一次风入口挡板特性差，一次风压调节困难的问题，使控制更加稳定可靠，很大程度上改善了机组的调节品质。电厂风机运行一般都效率较低，再加上目前机组负荷率普遍偏低的状况，很多机组长时间处于深度调峰状态运行，风机的效率就更低。从长远来看，风机变频控制无论从节能还是从调节性能方面考虑都是今后的技术发展方向，且随着技术的不断进步，变频投入逐步下降，风机变频应用更加经济可行。同时，一次风压通过容量风校正的思路也是多年来的摸索和尝试，希望能给一次风压控制不好的电厂提供一个拓宽的思路。
参考文献
1. 11号炉一次风机变频改造技术方案 厂内资料
2. 11号炉一次风机高压变频改造协调会会议纪要 厂内资料
3. 11号炉一次风机高压变频改造施工方案 厂内资料
4. 11号机组A修热控专业技术交 厂内资料