孟金國

（晉控電力山西長治發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 長治 046000）

1 汽電雙驅(qū)引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)設(shè)備

某電廠每臺機(jī)組配置2臺50%鍋爐最大連續(xù)出力容量的汽電雙驅(qū)引風(fēng)機(jī)及凝汽器，2臺異步電動/發(fā)電機(jī)及傳動連接部件。汽電雙驅(qū)引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)由背壓式汽輪機(jī)、定速比齒輪箱、異步電動機(jī)、動葉調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)組成，定速比齒輪箱設(shè)置有離合器功能，異步電動機(jī)與動葉調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)同軸連接，定速比齒輪箱與異步電動機(jī)同軸連接，背壓式汽輪機(jī)與定速比齒輪箱同軸連接。具體情況如圖1所示。

圖1 汽電雙驅(qū)引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)組成及連接圖

背壓式汽輪機(jī)（以下簡稱“小汽機(jī)”）設(shè)置獨立的油系統(tǒng)，不僅為各軸承及齒輪箱提供合格的潤滑油，而且為小汽機(jī)調(diào)節(jié)及保安系統(tǒng)提供合格的調(diào)節(jié)油。小汽機(jī)運行期間盡量處于閥門控制模式運行（在滿足冷凝流量的條件下），一般不投自動控制模式。小汽機(jī)設(shè)置獨立的間接冷卻循環(huán)水系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)、軸封系統(tǒng)、真空系統(tǒng)，汽源分別為四抽和輔汽，并采用外切換方式。小汽機(jī)排汽采用上排汽，排入自帶的凝汽器，凝結(jié)水經(jīng)自帶的小汽機(jī)凝泵升壓后外排或回收至主機(jī)排氣裝置。每臺機(jī)的2臺小汽機(jī)的排汽進(jìn)入凝汽器由循環(huán)水進(jìn)行冷卻，升溫后的循環(huán)熱水進(jìn)入本機(jī)的間冷塔冷卻，熱量排放到大氣，冷卻后的循環(huán)水再返回小汽機(jī)凝汽器冷卻小汽機(jī)排汽。間冷塔內(nèi)引風(fēng)機(jī)的冷卻扇段與給水泵小汽機(jī)的冷卻扇段交替或間隔布置，2臺機(jī)共設(shè)2座間冷塔，3臺小汽機(jī)循環(huán)水泵為擴(kuò)大單元制，互為備用。

2 汽電雙驅(qū)引風(fēng)機(jī)運行控制方法

2.1 純電機(jī)驅(qū)動運行方式

圖2為純電機(jī)驅(qū)動引風(fēng)機(jī)控制方式，定速比齒輪箱的離合器處于脫開狀態(tài)，背壓式汽輪機(jī)與動葉調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)脫開，異步電動機(jī)直接驅(qū)使動葉調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)。

圖2 純電機(jī)驅(qū)動引風(fēng)機(jī)控制方式

2.2 汽電混驅(qū)運行方式

圖3為汽電混驅(qū)引風(fēng)機(jī)控制方式。當(dāng)機(jī)組運行至最低穩(wěn)燃負(fù)荷以上，汽源參數(shù)滿足沖轉(zhuǎn)條件時，小汽機(jī)掛閘，投入轉(zhuǎn)速閉環(huán)自動控制模式，通過控制小汽機(jī)進(jìn)汽調(diào)閥改變進(jìn)汽流量，實現(xiàn)小汽機(jī)轉(zhuǎn)速控制，經(jīng)過暖機(jī)過程后，控制小汽機(jī)轉(zhuǎn)速升至與異步電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速，升速過程中小汽機(jī)通過定速比齒輪箱的離合器接入系統(tǒng)，使小汽機(jī)與異步電動機(jī)、動葉調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)并軸運行[1]。

圖3 汽電混驅(qū)引風(fēng)機(jī)控制方式

2.3 汽驅(qū)發(fā)電運行方式

小汽機(jī)與異步電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速，小汽機(jī)控制由轉(zhuǎn)速閉環(huán)自動控制模式切換為閥門開環(huán)手動控制模式，使小汽機(jī)進(jìn)入閥控模式，可由用戶調(diào)節(jié)進(jìn)氣量。小汽機(jī)滑壓運行，異步電動機(jī)轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)形式運行，使同軸系統(tǒng)中小汽機(jī)驅(qū)使動葉調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)運行。

3 汽電雙驅(qū)引風(fēng)機(jī)相關(guān)邏輯保護(hù)

由于汽電雙驅(qū)引風(fēng)機(jī)除了傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)、電機(jī)、油系統(tǒng)外，還有配套的小汽機(jī)及其附屬設(shè)備，系統(tǒng)比較龐大，所以可靠性相比傳統(tǒng)的引風(fēng)機(jī)要低。因此，汽電雙驅(qū)引風(fēng)機(jī)的系統(tǒng)邏輯保護(hù)設(shè)定關(guān)系到整個機(jī)組的運行可靠性[2]。在本項目中，風(fēng)機(jī)和電機(jī)的保護(hù)可按照傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)保護(hù)的邏輯來設(shè)置，電動機(jī)跳閘觸發(fā)引風(fēng)機(jī)跳閘故障減負(fù)荷RB（run back）并且聯(lián)動小汽機(jī)跳閘。但在小汽機(jī)跳閘時，在一定的負(fù)荷范圍內(nèi)可以不聯(lián)跳電動機(jī)，電動機(jī)帶引風(fēng)機(jī)運行。

3.1 引風(fēng)機(jī)及電機(jī)的保護(hù)

引風(fēng)機(jī)及電機(jī)保護(hù)跟傳統(tǒng)機(jī)組一致，主要包括引風(fēng)機(jī)附屬油系統(tǒng)的油壓、油量保護(hù)，風(fēng)機(jī)及電機(jī)的驅(qū)動端和非驅(qū)動端的軸承溫度保護(hù)，電機(jī)線圈溫度保護(hù)，風(fēng)機(jī)振動、電機(jī)振動及失速保護(hù)，單側(cè)空預(yù)器跳閘，雙側(cè)引風(fēng)機(jī)運行時單側(cè)送風(fēng)機(jī)跳閘，爐膛負(fù)壓低三值及出入口門的相關(guān)聯(lián)鎖。引風(fēng)機(jī)及電機(jī)相關(guān)保護(hù)動作后，引風(fēng)機(jī)RB觸發(fā)，同時聯(lián)鎖跳閘小汽機(jī)及附屬設(shè)備。

3.2 小汽機(jī)的保護(hù)

小汽機(jī)屬于獨立的一套系統(tǒng)，有獨立的附屬設(shè)備，其邏輯保護(hù)應(yīng)包括自帶的小汽機(jī)電液控制系統(tǒng)MEH（micro-electro-hydraulic control system）保護(hù)及分布式控制系統(tǒng)DCS（distributed control system）優(yōu)化的邏輯保護(hù)。

小汽機(jī)MEH自帶保護(hù)主要包括以下幾方面：啟動故障保護(hù)（小汽機(jī)閥位指令大于20%且轉(zhuǎn)速低于500 r/min），轉(zhuǎn)速偏差大保護(hù)（給定轉(zhuǎn)速與實際轉(zhuǎn)速偏差大于1 000 r/min），轉(zhuǎn)速故障保護(hù)（調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速1、2、3中有壞點（3取2）），MEH小汽機(jī)超速停機(jī)保護(hù)。

DCS優(yōu)化的邏輯保護(hù)主要包括以下幾方面：小汽機(jī)軸瓦及齒輪箱軸瓦軸溫及振動保護(hù)，小汽機(jī)潤滑油壓保護(hù)，軸位移大保護(hù)，排氣壓力高保護(hù)，熱井水位高保護(hù)。

3.3 小汽機(jī)跳閘后的邏輯

在本項目中，引風(fēng)機(jī)電機(jī)額定電流574 A，電機(jī)功率5 000 kW，純電機(jī)運行不能滿足滿負(fù)荷運行要求，單臺引風(fēng)機(jī)純電運行能帶450 MW不超出力，2臺引風(fēng)機(jī)能帶900 MW不超出力。因此，當(dāng)負(fù)荷在900 MW以上時，為保證機(jī)組安全運行，小汽機(jī)跳閘邏輯設(shè)計為當(dāng)1臺或2臺小汽機(jī)跳閘后，不連跳電機(jī)開關(guān)，而是聯(lián)鎖跳閘高層的F磨煤機(jī)或E磨煤機(jī)，觸發(fā)磨煤機(jī)RB來降低負(fù)荷到當(dāng)前的煤量所對應(yīng)的負(fù)荷值，保證2臺引風(fēng)機(jī)均不超出力，保證機(jī)組安全運行。

4 汽電雙驅(qū)引風(fēng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性探討

汽電雙驅(qū)引風(fēng)機(jī)相比于傳統(tǒng)引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)既復(fù)雜又龐大，不僅增加了小汽機(jī)及其輔助系統(tǒng)，還增加了變速離合器，因而汽電雙驅(qū)引風(fēng)機(jī)的初期投資較傳統(tǒng)引風(fēng)機(jī)要大很多。另外，汽電雙驅(qū)引風(fēng)機(jī)由電動機(jī)直接啟動，通過可離合定速比齒輪箱無擾接入小汽機(jī)后，由小汽機(jī)動能直接驅(qū)動引風(fēng)機(jī)，節(jié)省了廠用電，而且運行時小汽機(jī)調(diào)閥始終保持全開，減小了節(jié)流損失，維持了較高的效率，同時富裕動能還可以帶動電機(jī)超過同步轉(zhuǎn)速以異步發(fā)電機(jī)狀態(tài)運行，發(fā)出的電量通過6 kV工作母線傳輸給廠內(nèi)其他用電負(fù)荷，大大降低了廠用電率[3-4]。1號機(jī)組汽電雙驅(qū)引風(fēng)機(jī)在沖車試驗及不同負(fù)荷時電機(jī)驅(qū)動與汽電雙驅(qū)的參數(shù)對比如表1所示。

表1 1號機(jī)引風(fēng)機(jī)電機(jī)驅(qū)動與汽電雙驅(qū)參數(shù)對比

當(dāng)小汽機(jī)綜合閥位升到15%、并且轉(zhuǎn)速升至5 212 r/min時，離合器開始嚙合，此時小汽機(jī)DEH自動切為閥控運行模式，隨后通過手動開小汽機(jī)閥位，引風(fēng)機(jī)電流逐漸減?。ㄓ捎诩夹g(shù)原因，引風(fēng)機(jī)電流顯示最低值為130 A左右），繼續(xù)加大閥位，引風(fēng)機(jī)電機(jī)綜保顯示功率開始變負(fù)值，廠用變壓器A分支電流及廠用變壓器高壓側(cè)有功功率均持續(xù)下降。通過表1可以看出，在不同工況下，引風(fēng)機(jī)汽電雙驅(qū)運行方式可以大大降低引風(fēng)機(jī)電流及廠用電率，這種汽電互補(bǔ)方式是該方案的最大亮點，大大減少了小汽機(jī)調(diào)氣門的節(jié)流損耗，節(jié)能降耗效果非常顯著。經(jīng)測算，該方案可降低廠用電率10%～20%。隨著配套設(shè)施的成熟、設(shè)計經(jīng)驗及運行經(jīng)驗的積累，在電力市場超低排放要求越來越高、節(jié)能環(huán)保限制越來越嚴(yán)的形勢下，其市場示范意義尤為重大。