摘要:文章闡述了在西門子分散控製係統TELEPERM ME的(de)係(xi)統(tong)中(zhong)對(dui)原(yuan)有(you)引(yin)風(feng)邏(luo)輯(ji)修(xiu)改(gai)並(bing)增(zeng)加(jia)新(xin)的(de)變(bian)頻(pin)控(kong)製(zhi)方(fang)案(an)設(she)計(ji)，並(bing)簡(jian)述(shu)了(le)該(gai)改(gai)造(zao)在(zai)陽(yang)光(guang)發(fa)電(dian)廠(chang)的(de)應(ying)用(yong)水(shui)平(ping)，提(ti)出(chu)了(le)該(gai)控(kong)製(zhi)設(she)計(ji)的(de)優(you)缺(que)點(dian)以(yi)及(ji)改(gai)造(zao)建(jian)議(yi)。
關鍵詞:爐膛壓力 變頻技術 分散控製係統
變頻調速裝置可優化電動機的運行狀態，大幅提高其運行效率，達到節能目的。過去受價格、可靠性及容量等因素限製，在我國風機市場上一直未能得到廣泛應用。近年來，隨著電子器件和控製技術的迅速發展,高壓變頻器的價格不斷下降,可靠性不斷增強，且模塊化的設計使其容量幾乎不受限製，相應地高壓大容量變頻器也被逐步大量應用。
山西陽光發電有限責任公司1#爐技術改造在2台引風機電機上分別加裝1套北京利德華福電氣技術有限公司生產的2000kW/6kV高壓變頻裝置。控製器由高速單片機、工控PC和PLC共同構成。單片機實現PWM控製。工控PC提供友好的全中文WINDOWS監控和操作界麵，同時可以實現遠程監控和網絡化控製。內置PLC則用於櫃體內開關信號的邏輯處理，可以和用戶現場靈活接口，滿足用戶的特殊需要。該高壓變頻器使用西門子的PLC中的S7-200，具有較好的與DCS係統接口能力。根據引風機的運行特性要求以及高壓變頻器控製的具體要求，確定采用如下DCS係統與變頻調速係統的接口及控製方案。
1．DCS係統與高壓變頻器的接口方案設計
DCS係統與高壓變頻器之間的信號總共有22個，其中開關量信號18個，模擬量信號有4個。每台引風機高壓變頻器開關量信號包括：①待機狀態；②運行狀態；③停止狀態；④輕故障報警；⑤重故障報警；⑥高壓合閘允許；⑦單元旁路狀態；⑧啟動命令；⑨停止命令。每台引風機高壓變頻器模擬量信號包括：轉速控製命令和轉速反饋信號。
通過對上述信號在DCS係統中的定義邏輯組態實現變頻控製方案。
2．DCS控製中增加以下內容
為實現對變頻引風機的啟停控製及轉速調節，在DCS顯示和控製中增加：
（1）通過DCS係統實現高壓變頻器啟停操作用於遠方啟停高壓變頻器。
（2）DCS控製高壓變頻器轉速控製實現引風變頻的手自動控製。
（3）在DCS係統的顯示報警中增加高壓變頻器輕故障報警塊、重故障報警塊、工頻旁路狀態。
3．運行方式及控製邏輯的說明
3．1引風機高壓變頻器的運行方式
正常情況下，引風機以變頻方式啟動，考慮到高壓變頻器有可能故障，還具備1台變頻、1台工頻運行方式和2台工頻運行方式。
高壓變頻器運行方式分為就地及遠方控製2種。就地控製狀態時，DCS輸出的轉速命令信號跟蹤高壓變頻器轉速反饋，此時，對高壓變頻器的遠方操作無效。
高壓變頻器受DCS控製時分自動和手動2種方式。手動狀態時，運行人員通過改變畫麵轉速控製塊控製高壓變頻器轉速，實現負壓的調節。
3．2引風機高壓變頻器啟動的允許條件
啟動必須具備以下3個條件：①引風機A、B的高壓部分已啟動完成；②引風機A、B的高壓變頻器就地從其PLC送來的啟動就緒開關投入。③引風機A、B的高壓變頻器的轉速設定值的輸出小於30％。
由於高壓變頻器啟動的前提為引風機電機高壓開關必須合閘及啟動反饋為1，而er原yuan有you引yin風feng機ji啟qi動dong的de條tiao件jian繼ji續xu在zai整zheng個ge邏luo輯ji中zhong起qi作zuo用yong，即ji原yuan有you的de風feng機ji啟qi動dong條tiao件jian保bao留liu下xia來lai作zuo為wei引yin風feng機ji高gao壓ya變bian頻pin器qi啟qi動dong的de允yun許xu條tiao件jian。另ling外wai考kao慮lv到dao高gao壓ya變bian頻pin器qi就jiu地di的de實shi際ji條tiao件jian，加jia入ru了le高gao壓ya變bian頻pin器qi就jiu地di送song來lai的de就jiu緒xu信xin號hao和heA/B引風機變頻就緒作為啟動的另一條件。
在高壓變頻器遠方啟動的調試過程中發現：由於高壓變頻器轉速設定塊中的命令可能在1個較高的轉速位，而這時啟動高壓變頻器必然會對爐膛負壓有1個較大擾動，而且容易造成運行誤操作，所以在啟動中加入了命令必須＜30％的限製。
3．3引風機高壓變頻器轉速調整的自動調節
（1）A、B高壓變頻器轉速自動的開關量部分
當引風機靜葉投入自動時，將會閉鎖A、B高壓變頻器轉速投自動。另外當偏差回路中形成值超過一定值(暫定為50％)shi，jiangzidongqiechugaoyabianpinqizidong。lutangfuyaxinhaofashengguzhangshi，zefachuanganqiguzhangxinhao，gaoyabianpinqituichuzidong。danglutangfuyadiyizhichufashi，yanshi3s後閉鎖轉速增加，當爐膛負壓高一值觸發時，延時3s後閉鎖轉速減少。
（2）A、B高壓變頻器轉速自動的模擬量
由you於yu變bian頻pin調tiao節jie對dui象xiang與yu引yin風feng機ji靜jing葉ye調tiao節jie對dui象xiang一yi樣yang，所suo以yi將jiang原yuan有you的de偏pian差cha形xing成cheng回hui路lu直zhi接jie引yin出chu作zuo為wei現xian有you的de變bian頻pin調tiao節jie的de偏pian差cha作zuo用yong於yu現xian有you的de引yin風feng變bian頻pin控kong製zhi。並bing就jiu變bian頻pin的de特te點dian加jia入ru了le結jie合he轉zhuan速su的de平ping衡heng回hui路lu，將jiang兩liang側ce的de出chu力li保bao持chi平ping衡heng。同tong時shi也ye獨du立li的de加jia入ru其qi單dan雙shuang風feng機ji變bian頻pin方fang式shi的de增zeng益yi回hui路lu，由you於yu原yuan有you的de偏pian差cha形xing成cheng回hui路lu中zhong包bao含han了le總zong風feng量liang的de前qian饋kui部bu分fen，所suo以yi在zai新xin的de變bian頻pin轉zhuan速su回hui路lu中zhong就jiu不bu再zai增zeng加jia，考kao慮lv到dao一yi旦dan發fa生sheng單dan台tai引yin風feng變bian頻pin跳tiao閘zha，又you不bu能neng恢hui複fu變bian頻pin方fang式shi運yun行xing，將jiang原yuan有you的de擋dang板ban控kong製zhi回hui路lu中zhong的de電dian流liu平ping衡heng回hui路lu改gai為wei位wei置zhi反fan饋kui平ping衡heng回hui路lu，同tong時shi將jiang另ling1台引風變頻逐步加到最大後，投入引風自動。
3．4引風機變頻涉及的相關跳閘保護
（1）單側風機的變頻跳閘聯跳相應一側的送風機，並聯關相應擋板及靜葉的邏輯不變。
（2）雙側風機的變頻跳閘後，由於相應的A風機和B風機的高壓開關聯跳，故保留原鍋爐主保護PLC控製器中的MFT跳閘回路不變。
（3）原yuan有you的de引yin風feng機ji跳tiao閘zha回hui路lu中zhong增zeng加jia了le高gao壓ya變bian頻pin器qi重zhong故gu障zhang聯lian跳tiao引yin風feng機ji功gong能neng，從cong而er保bao證zheng在zai變bian頻pin方fang式shi下xia變bian頻pin跳tiao閘zha聯lian跳tiao引yin風feng機ji，工gong頻pin方fang式shi下xia該gai條tiao件jian被bei閉bi鎖suo。
引風機變頻控製的流程如圖1所示。
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| 圖1：引風變頻控製流程圖 |
4．引風變頻自動參數整定試驗及相關調試
（1）啟動A、B引風機和高壓變頻器，將原2台引風機擋板的靜葉調至100％，將爐膛負壓設為-50Pa；
（2）啟動A、B送風機後，將其動葉(送風機擋板)開至10％，將A、B引風機變頻置於最低轉速225 r/min，同時將引風變頻投入自動，然後進行定值擾動試驗，將爐膛負壓設定值改變20％，對變頻自動變化情況進行記錄；
（3）針對壓力調節的特性，先將積分時間放到較大的4min，比例係數放到0.3，然後逐步改變比例係數，用臨界比例帶法，進行參數設定。出現調節的等幅震蕩後根據臨界比例帶的算法，先進行初設，有1個基本的參數。P=0.025，Ti=100s；
（4）將A、B送風機動葉的開度按每10％的開度上行程試驗，觀察爐膛負壓的變化情況，記錄偏差大小以及偏差消除時間，完成後進行下行程試驗，用A/B送風機的動葉進行擾動試驗；
（5）改變其中1個的開度為30％，觀察引風變頻的轉速變化情況及負壓的響應時間，再進行送風機的動葉擾動試驗，每10％的(de)開(kai)度(du)上(shang)行(xing)程(cheng)試(shi)驗(yan)，觀(guan)察(cha)爐(lu)膛(tang)負(fu)壓(ya)的(de)變(bian)化(hua)，記(ji)錄(lu)偏(pian)差(cha)大(da)小(xiao)和(he)偏(pian)差(cha)消(xiao)除(chu)時(shi)間(jian)，及(ji)高(gao)壓(ya)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)命(ming)令(ling)輸(shu)出(chu)和(he)轉(zhuan)速(su)的(de)實(shi)際(ji)值(zhi)，完(wan)成(cheng)後(hou)進(jin)行(xing)下(xia)行(xing)程(cheng)試(shi)驗(yan)，核(he)定(ding)單(dan)雙(shuang)風(feng)機(ji)運(yun)行(xing)的(de)比(bi)例(li)增(zeng)益(yi)；
（6）模擬MFT動作條件，在送風機動葉A、B的開度在50％deqingkuangxia，guanchalutangfuyadebianhua，yijimiehuohouyinfengchaochihuanjiededongzuoqingkuang，jinxingwanzidongshiyanhou，zaiyinfengbianpintouruzidongdeqingkuangxia，jiangyouguanyinfengbianpindeliansuojinxing1次實際動作試驗；
（7）在試驗過程中，還需觀察將送風機單側拉掉，仿真運行中單側送風機掉閘後，變頻自動是否能夠將負壓控製到滿意的範圍；
（8）鍋爐的安全運行是全廠動力的根本保證，雖然變頻調速裝置可靠，可一旦出現問題，必須確保鍋爐安全運行，所以必須實現工頻―變頻運行的切換。若1台引風變頻故障，無法在短時間內恢複，需要引風自動控製由原先的靜葉來調整。為此，須試驗停1台引風變頻，開大另1台引風變頻，並將原引風自動(靜葉)投入進行相應的擾動，通過試驗，對其中的一些參數進行調整和修改。
根據上述調試，將引風變頻的PID參數逐步優化，在變頻方式下負壓調整平穩可靠，調節品質也有了明顯提高，同時原有的靜葉擋板調節在1台工頻、1台變頻的條件下，原有的靜葉調整PID參數也進行了相應的修改，當1台變頻故障切回工頻工作時，依然能夠由原有的靜葉擋板自動控製負壓，這樣為提高運行的安全性提供了備用空間。
5．實現引風變頻調速後的效果
（1）風feng機ji變bian頻pin改gai造zao後hou，電dian機ji實shi現xian了le軟ruan啟qi動dong，峰feng值zhi電dian流liu和he峰feng值zhi時shi間jian大da為wei減jian少shao，消xiao除chu了le對dui電dian網wang和he負fu載zai的de衝chong擊ji，避bi免mian產chan生sheng操cao作zuo過guo電dian壓ya而er損sun傷shang電dian機ji絕jue緣yuan，延yan長chang了le電dian動dong機ji和he風feng機ji的de使shi用yong壽shou命ming。
（2）采用變頻調節，實現擋板全開，減少了擋板節流損失，且能均勻調速，滿足調峰需要，能夠節約大量的電能。
（3）低負荷下轉速降低，減少了機械部分的磨損和振動，延長了風機大修周期，從而節省了大量的檢修費用。
（4）具有控製精度高、抗幹擾能力強、諧波含量小的特點，且有完善的保護功能，可實現零轉速平穩啟動，有利於電動機和風機的安全運行。
6.結束語
（1）現場引風機變頻調節和靜葉擋板調節2種不同運行方式的對比試驗表明：yinfengjibianpintiaojieyunxingfangshinengmanzujizuchuliyaoqiu，xingnengwendingkekao，zidongtiaojiepinzhiyoulejiaodagaishan，youqishizaixiangyingsudushangtebiemingxian，lingwaijibenxiaochuyiqianshiyongdangbanjieliushizhixingqiguyoudesiqudademaobing。
（2）在機組不同負荷下，入口擋板調節方式的運行效率隻有55％左右，而引風機采用變頻調節運行方式的運行效率基本在75％-80％，運行效率大大提高。
（3）使shi用yong變bian頻pin調tiao速su技ji術shu，由you於yu變bian速su調tiao節jie沒mei有you了le風feng門men擋dang板ban，節jie約yue了le損sun耗hao在zai風feng門men擋dang板ban上shang的de能neng量liang，有you效xiao地di解jie決jue了le風feng機ji由you於yu調tiao節jie而er產chan生sheng的de大da量liang損sun耗hao，以yi其qi優you異yi的de調tiao整zheng性xing能neng和he顯xian著zhu的de節jie電dian效xiao果guo，使shi風feng機ji處chu於yu較jiao經jing濟ji的de狀zhuang態tai下xia運yun行xing。
參考文獻：
[1] 杜金城.電氣變頻調速設計技術[M].北京:中國電力出版社，2002.
[2] 謝麟閣.自動控製原理[M].西安:水利電力出版社，1985.
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