劉宏偉

(天津國華盤山發(fā)電有限責任公司， 天津 301900)

0 前言

某發(fā)電公司1#和2#鍋爐為俄羅斯波多爾斯克奧爾忠尼啟澤機器制造廠制造的ПП- 1650- 25- 545KT(П- 76)型直流超臨界參數(shù)鍋爐與列寧格勒金屬制造廠生產(chǎn)的K- 540- 240- 4型汽輪機配套，設計燃用山西晉北煙煤[1]。每臺爐配有2臺ВДОД- 31.5C型雙級靜葉可調軸流式送風機(左、右旋各1臺)和2臺ДОД- 43- 500型雙級靜葉可調軸流式引風機(左右旋各1臺)，脫硫系統(tǒng)配備1臺ANN- 4494/2120B型動葉可調軸流式增壓風機。

鍋爐送、引風系統(tǒng)在實際運行中存在送風機運行開度較低、引風機設計裕量大、運行效率較低低、耗能高、在機組中及低負荷時無法并列運行的問題。為解決上述為題，某發(fā)電公司對1#鍋爐的送、引、增壓風機進行熱態(tài)試驗，測定風機實際運行狀況，根據(jù)熱態(tài)試驗結果，提出將現(xiàn)有送風機整體和引風機整體更換為動葉可調軸流式風機。改造后，2臺送風機和2臺引風機年總節(jié)電量分別為3 129 138 kWh、2 214 785 kWh，年耗電率分別下降0.13%、0.092%，每年可節(jié)省運行費用分別約109.5萬元、77.5萬元。但是，1#鍋爐送、引風機本體設備改造完成后，原送、引風機配套的控制系統(tǒng)由于設備陳舊老化、控制水平低、可靠性低、勞動強度高等諸多問題仍然需要解決。

1 送、引風機控制系統(tǒng)現(xiàn)狀

某發(fā)電公司1#鍋爐原送、引風機油站控制系統(tǒng)全部在就地通過繼電器硬接線方式連接，即主要控制邏輯由傳統(tǒng)的電磁繼電器完成，這種控制系統(tǒng)與現(xiàn)代電廠自動化遠程控制存在很大的差距，并且控制系統(tǒng)可靠性偏低，具體表現(xiàn)為：

1)現(xiàn)有控制系統(tǒng)安全系數(shù)偏低。控制系統(tǒng)連接方式存在一定的安全隱患，曾出現(xiàn)過因繼電器老化、接點氧化導致風機油站設備不能正常工作的現(xiàn)象。

2)現(xiàn)有控制系統(tǒng)自動化水平低。必要的工作聯(lián)鎖和保護聯(lián)鎖功能現(xiàn)有控制系統(tǒng)無法實現(xiàn)；原風機本體和油站溫度監(jiān)測全部在就地顯示，過程狀態(tài)量的監(jiān)控需要巡檢員定時到風機房巡檢抄記數(shù)據(jù)，巡檢員的工作量較大；設備的啟停控制需要運行人員到風機房現(xiàn)場進行操作，不僅增加了運行人員的勞動強度，而且在油泵故障時不能實現(xiàn)緊急狀態(tài)下的倒泵操作，嚴重影響風機的安全穩(wěn)定運行。

綜上所述，現(xiàn)有送、引風機控制系統(tǒng)存在可靠性低、保護聯(lián)鎖功能不完善、運行人員勞動強度大等諸多問題，與現(xiàn)代化電廠自動化遠程控制基本要求差距很大，隨著1#鍋爐送、引風機本體設備改造完成，對配套控制系統(tǒng)進行改造是必要的。

2 送、引風機控制系統(tǒng)技術改造方案

某發(fā)電公司1#鍋爐送、引風機控制系統(tǒng)就地分別安裝1套油站控制設備、1套振動監(jiān)測系統(tǒng)、一套動葉調整設備以及風機本體和電機溫度檢測元件(圖2)，如圖1所示。改造后的送、引風機及油站控制系統(tǒng)全部引入臨近的DCS遠程站，通過光纖引入主控室，實現(xiàn)遠程操作、控制、監(jiān)視等功能。送、引風機控制系統(tǒng)改造后，熱工控制主要實現(xiàn)以下功能：

1)送、引風機油站油泵、循環(huán)油泵、電加熱器等在DCS實現(xiàn)啟?？刂乒δ?，運行人員可直接在顯示器(CRT)上位機進行操作。

2)送、引風機油站潤滑油壓、控制油壓在DCS實現(xiàn)油壓低聯(lián)啟備用泵、油壓高聯(lián)停備用泵的聯(lián)鎖功能。

3)增加送、引風機軸承溫度高、軸承振動大、電機前后軸承溫度高和控制油壓低等保護邏輯。

4)在SCS1站控制柜內安裝送、引風機保護壓板，便于保護投退操作。

5)增加送、引風機動葉自動調節(jié)控制邏輯及控制油壓低切除送、引風機動葉自動邏輯。

6)改造后的送、引風機報警系統(tǒng)全部在DCS系統(tǒng)中實現(xiàn)，由CRT發(fā)出報警信號，便于運行人員監(jiān)視和控制。

圖1 送風機就地控制設備

圖2 送風機電機溫度檢測元件

3 送、引風機的聯(lián)鎖與保護控制要求

3.1 送風機的聯(lián)鎖與保護控制要求

3.1.1 油站油泵聯(lián)鎖控制要求

送風機油站油泵聯(lián)鎖，以1#油泵為工作泵、 2#油泵為備用泵并允許遠控(2#油泵聯(lián)鎖投入)為例：

1)2#泵允許啟動條件： 2#油泵過載脫扣(非)、2#控制電源斷路器脫扣(非)、油箱液位低低(非)同時滿足。

2)聯(lián)鎖啟動條件：油站控制油壓力低(≤1.0 MPa)聯(lián)泵，或潤滑油壓力低(≤0.12 MPa)聯(lián)泵，或1#油泵過載脫扣，或1#油泵控制電源斷路器脫扣，或送風機前軸承溫度高(>90 ℃)聯(lián)泵，或送風機中軸承溫度高(>90 ℃)聯(lián)泵，或送風機后軸承溫度高(>90 ℃)聯(lián)泵。

3)聯(lián)鎖停止條件：油站控制油壓力高(≥1.8 MPa)停泵，或潤滑油壓力高(≥0.3 MPa)聯(lián)泵，或油箱液位低低(≤230 mm)與控制油壓力低(≤0.8 MPa)。

4)2#泵允許停止條件：2#油泵工作與1#泵工作。

5)保護停條件：2#油泵過載脫扣或2#控制電源斷路器脫扣。

3.1.2 電加熱聯(lián)鎖控制要求

1)電加熱啟動允許條件：3#油站控制電源斷路器脫扣(非)、油箱液位低 (非)、油箱液位低低(非)同時滿足。

2)電加熱聯(lián)鎖啟動條件：電加熱連鎖投入與油箱油溫低于15 ℃。

3)電加熱允許停止條件：電加熱工作。

4)電加熱聯(lián)鎖停止條件：聯(lián)鎖投入與油箱油溫高于25 ℃。

5)電加熱保護停：3#油站控制電源斷路器脫扣或油箱液位低或油箱液位低低。

3.1.3 保護邏輯

1)送風機振動高保護，保護投入條件：保護壓板投入，保護動作值≥10 mm/s，報警值≥4.6 mm/s，延時15 s，保護邏輯二取二。當風機X方向振動值達到報警值振動高≥4.6 mm/s、Y方向達到動作值振動高高≥10 mm/s或者Y方向振動值達到報警值振動高≥4.6 mm/s、X方向達到動作值振動高高≥10 mm/s，延時15 s,保護動作停止風機運行。

2)送風機前、中、后軸承溫度高保護，保護投入條件：保護壓板投入，保護動作值≥110 ℃，報警值≥80 ℃，保護邏輯三取二。

3)送風機電機前、后軸承溫度高保護，保護投入條件：保護壓板投入，保護動作值≥95 ℃，報警值≥80 ℃，保護邏輯二取二。

4)送風機控制油壓力低保護，保護投入條件：保護壓板投入，保護動作值≤0.8 MPa，延時30 s,保護邏輯三取二。

3.1.4 送風機動葉調節(jié)裝置控制

1) 動葉調節(jié)裝置NG003、NG004改造后邏輯為AO型調節(jié)門邏輯，邏輯設計在MCS2站。

2)改造后CRT畫面手動方式操作端為開度指令操作方式。

3)取消原動葉調節(jié)裝置在立盤設有的硬手操。

4)修改控制頭跳線及控制回路接線。

3.2 引風機的聯(lián)鎖與保護控制要求

3.2.1 油站油泵聯(lián)鎖控制要求

引風機油站油泵聯(lián)鎖，以1#油泵為工作泵， 2#油泵為備用泵并允許遠控(#2油泵聯(lián)鎖投入)為例：

1) 2#泵允許啟動條件：2#油泵過載脫扣(非)、2#控制電源斷路器脫扣(非)、油箱液位低低(非)同時滿足。

2)聯(lián)鎖啟動條件：油站控制油壓力低(≤3.5 MPa)聯(lián)泵，或潤滑油壓力低(≤0.12 MPa)聯(lián)泵，或1#油泵過載脫扣，或1#油泵控制電源斷路器脫扣，或引風機前軸承溫度高(>90 ℃)聯(lián)泵，或引風機中軸承溫度高(>90 ℃)聯(lián)泵，或引風機后軸承溫度高(>90 ℃)聯(lián)泵。

3)聯(lián)鎖停止條件：油站控制油壓力高(≥4.2 MPa)停泵，或潤滑油壓力高(≥0.35 MPa)聯(lián)泵，或油箱液位低低(≤150 mm)與控制油壓力低(≤3.0 MPa)。

4)2#泵允許停止條件：2#油泵工作與1#泵工作。

5)保護停條件：2#油泵過載脫扣或2#控制電源斷路器脫扣。

3.2.2 電加熱聯(lián)鎖控制要求

1)電加熱啟動允許條件：3#油站控制電源斷路器脫扣(非)、油箱液位低 (非)、油箱液位低低(非)同時滿足。

2)電加熱聯(lián)鎖啟動條件：電加熱連鎖投入與油箱油溫低于15 ℃。

3)電加熱允許停止條件：電加熱工作。

4)電加熱聯(lián)鎖停止條件：聯(lián)鎖投入與油箱油溫高于25 ℃。

5)電加熱保護停：3#油站控制電源斷路器脫扣或油箱液位低或油箱液位低低。

3.2.3 油站循環(huán)油泵聯(lián)鎖控制要求

以1#循環(huán)油泵為工作泵，2#循環(huán)油泵為備用泵并允許遠控(2#循環(huán)油泵聯(lián)鎖投入)為例：

1) 2#循環(huán)油泵允許啟動條件：2#循環(huán)油泵過載脫扣(非)、2#循環(huán)油泵控制電源斷路器脫扣(非)、油箱液位低低(非)同時滿足。

2)聯(lián)鎖啟動條件：1#循環(huán)油泵過載脫扣，或1#控制電源斷路器脫扣，或2#為主泵與供油溫度>40 ℃。

3)聯(lián)鎖停止條件：1#主泵與油溫低于35 ℃或油箱液位低低與油箱液位低；2#主泵與油溫低于35 ℃或油箱液位低低與油箱液位低。

4) 2#循環(huán)油泵停止允許條件：2#循環(huán)油泵工作和聯(lián)鎖停止。

5)保護停止條件：2#循環(huán)油泵過載脫扣或2#控制電源斷路器脫扣。

圖3 爐膛壓力控制原理圖

3.2.4 保護邏輯

1)引風機振動高保護，保護投入條件：保護壓板投入，保護動作值≥10 mm/s，報警值4.6 mm/s，延時15 s，保護邏輯二取二。當風機X方向振動值達到報警值振動高≥4.6 mm/s、Y方向達到動作值振動高高≥10 mm/s或者Y方向振動值達到報警值振動高≥4.6 mm/s、X方向達到動作值振動高高≥10 mm/s，延時15 s,保護動作停止引風機運行。

2)引風機前、中、后軸承溫度高保護，保護投入條件：保護壓板投入，保護動作值≥110 ℃，報警值≥80 ℃，保護邏輯三取二。

3)引風機電機前、后軸承溫度高保護，保護投入條件：保護壓板投入，保護動作值≥95 ℃，報警值≥80 ℃，保護邏輯二取二。

4)引風機控制油壓力低保護，保護投入條件：保護壓板投入，保護動作值≤3.0 MPa，延時30 s,保護邏輯三取二。

3.2.5 引風機動葉調節(jié)裝置控制

1)動葉調節(jié)裝置NR001、NR002改造后邏輯為AO型調節(jié)門邏輯，邏輯設計在MCS2站。

2)改造后CRT畫面手動方式操作端為開度指令操作方式。

3)取消原動葉調節(jié)裝置在立盤設有的硬手操。

4)修改控制頭跳線及控制回路接線。

4 優(yōu)化爐膛壓力控制回路

優(yōu)化后的回路中增加了兩路前饋信號，如圖3所示：

1)一路為一次風機輔機故障減負荷(RB)工況下，鍋爐送風量快速降低，爐膛負壓降低，此時在送風量前饋的作用下，快速關閉引風機動葉，達到穩(wěn)定爐膛負壓的目的；當一次風機RB結束后，以一個很小的速率下緩慢釋放前饋分量[3]。

2)另一路前饋信號為在非送風機RB動作工況下，爐膛負壓調整引入送風機動葉開度指令前饋，送風機動葉開關時快速動作引風機動葉，確保爐膛壓力穩(wěn)定。當發(fā)生送風機RB時，快速鎖定該路前饋量在當前位置，然后按照一個非常緩慢的速率逐步降低前饋量，達到避免由于1臺風機動葉開度快速關小，在前饋作用下會快速關閉運行引風機動葉，導致爐膛壓力波動劇烈、甚至鍋爐總燃料跳閘(MFT)的目的。

5 結束語

風機控制系統(tǒng)改造后，風機本體監(jiān)測和油站控制全部引入DCS控制，實現(xiàn)了設備的自動控制、遠程控制、遠程監(jiān)視報警等功能，提高了風機控制系統(tǒng)的可靠性，保證了風機和油站的安全、經(jīng)濟運行，同時減少了運行人員的勞動強度。改造后的風機控制系統(tǒng)各項性能指標優(yōu)于原俄制設備，有力保障了發(fā)電機組的安全穩(wěn)定運行，為今后同類工程的建設積累了經(jīng)驗。