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锅炉风机变频改造后安全与节能运行
发布时间：2013-05-26 08:01 来源：未知
0、引言
锅炉风机是消耗厂用电较多的设备，目前有很多电厂在原轴流风机动、静叶调整的基础上增加了电机变频调节系统，节能效果比较明显。但由于原设计风机的运行特性是基于风机在额定转速时动、静叶调整，在加入风机电机的转速调整后，其流量与压力关系曲线和稳定运行的区域就会发生变化，特别是并列运行的风机就会在一些特定的工况下出现不稳定运行现象。在事故工况下的调整与控制也存在差异，相关逻辑也必须进行相应的修改。同时在节能运行方面，有关参数的控制也要进一步的优化，使变频改造的风机的节能效果发挥得更好。
1、改造前风机规范及运行工况
国电常州发电有限公司600MW机组配置的引风机为成都电力机械厂生产的导叶可调轴流式风机，其型号是AN35e6 (V19+4)，风量为476.6m3/s，出口风压5530Pa，风机转速597r/min，额定功率2900kW。送风机为上海鼓风机厂生产的动叶可调轴流式风机，其型号是FAF26.6-14-1，风量为251.13m3/s，出口风压4.04KPa，风机转速985r/min，额定功率1400kW。在正常运行时引风机以控制炉膛负压的设定值投入自动，送风机以控制送风母管压力的设定值投入自动。引风机的厂用电率一般在0.65～0.69%，送风机的厂用电率一般在0.16～0.17%。
2、风机的变频改造
2007年10月我厂在#1机组大修时，将引、送风机电机进行变频改造，同年12月底峻工。在风机的冷态调试过程中按变频器厂家的要求，以下列步骤进行操作：运行人员启动变频器，变频控制器在90秒内自动将风机转速升至额定转速的30%，引风机为175r／min，送风机为295r/min;风机变频器运行后延时15秒联开送风机出口挡板、引风机进口挡板。当风机挡板开启且风机转速升至初始转速稳定后，将送、引风机动、静调分三步(30、60、100%)开至100%。变频控制的调整范围在10H2～50HZ，对应的转速为20～100%的电机额定转速。
2.1风机变频投用后的现象
在2008年1月#1机组大修后启动时，引、送风机投入变频运行，并按变频厂家的要求进行操作，但在锅炉点火到并网带150MW负荷的过程中，送风机多次发出喘振报警信号，风机变频器和电机电流发生较大幅度的波动，二侧送风机的电流交替变化，风机就地有异常声响，其现象与风机工频运行时的屏压抢风现象相同。运行人员进行关小送风机动叶提高电机转速的方法进行调整，直到喘振信号消失，电流稳定并调整二侧电流平衡。在机组150～400MW升负荷的过程中也同样出现以上现象，但频次较前工况少，进行相同调整后趋于稳定。
引风机在机组启动过程中也发生类似现象，但运行不稳定阶段在后期，就是机组负荷在300～450MW工况时，波动时二侧引风机电流交替变化，炉膛负压变化较大，进行关小静叶提高风速后逐渐稳定，但调整二侧风机出力平衡时较困难，有时要反复几次才能调整稳定。
机组正常运时，送、引风机动、静叶开度100%用变频调整电机转速，若机组负荷稳定运行时风机运行工况比较平稳，但在机组变负荷时也会出现并列风机扰动的情况，机组负荷越低出现的几率愈多。
2.2风机变频不稳定运行原因分析
在风机电机变频改造后保持动静叶开度不变，通过改变转速来调整风量其风机的运行区域是否在稳定区域运行，一般电厂在改造前都未进行过相关的数据测试，变频器生产厂家更难提供相关的数据，总认为进口节流都会产生损失。这对于离心式风机可能是对的，但对导叶和动叶调整的轴流风机就不一定正确。原风机运行性能曲都是基于风机的额定转速工况，理论上讲，风机的动、静叶在任何开度下运行也不会进入失速区域运行，在风机进出口挡板状态、系统阻力正常和所有动静叶片开度一致的前提下，风机都会在稳定区域内运行，风机本身和整个轴系的振动都不会超出正常范围。
3．风机变频的运行调整
我厂在风机变频运行时，发现了上述的不稳定工况，在风机冷态运行时进行了变风机动、静叶开度、变电机转速和不同工况下，风机动、静叶开度的匹配试验，找出风机稳定运行的工况点，同时测试风机在相同开度不同转速和相同转速不同开度运行时的电流变化，找出最节能运行的工况点，试验数据如表1。
表1风机冷态运行相同转速不同开度的参数变化
在风机冷态试验的基础上，我们在机组启动到正常运行后，控制不同的风机转速和动、静叶开度，运行工况稳定。在变频方式投入转速自动的工况下未发生风机不稳定现象，且节能运行效果较好。
3.1风机变频运行措施
送风机在初始风量至150MW负荷时，动叶开度在40～60%之间，150～300MW负荷时，动叶开度在50-70%之间，300～500MW负荷时，动叶开度在55～75%之间，500～550MW负荷时，动叶开度在60～80%之间，550～600MW负荷时，动叶开度在65～85%之间。在机组增、减负荷时送风机的动叶要跟踪调整，并注意变频自动的动作情况。
引风机在初始风量至150MW负荷时，静叶开度在45～60%之间，150～300MW负荷时，静叶开度在50～70%之间，300～500MW负荷时，静叶开度在60～80%之间，500～550MW负荷时，静叶开度在70～80%之间，550～600MW负荷时，静叶开度在70～85%之间。在机组增、减负荷时引风机的静叶要跟踪调整，并注意变频自动的动作情况。
在风机投入变频自动运行时，原则上按二侧风机的电机电流（二次电流）平衡为依据，用调整动、静叶的方式维持电机转速和电机电流的平衡；在调整风机电耗方面，以变频器电流（一次电流）为依据，不同负荷工况下，在上述送、引风机动、静叶的规定范围内进行调整，使变频器电流最小，电耗最低；
3.2变频工下的故障处理
在风机变频投入自动时，若因自动调节故障，任一侧风机变频自动跳至手动（如送风机实际转速与指令偏差100r／min，引风机实际转速与指令偏差50r／min时自动跳至手动），调整不能重新投入自动时，应同时解列二侧风机变频自动，调整二侧风机电机转速相同后，投入动（静）叶自动，规定：
(a)运行中不允将二台送风机投入一侧动叶自动，一侧变频自动的方式。同样二台引风机也不允许投入一侧静叶自动，一侧变频自动的方式；
(b)在任一送风机变频不能投入自动时，应将二侧送风机都投入动叶自动，在任一引风机变频不能投入自动时，应将二侧引风机都投入静叶自动；
(c)在送风机投入变频自动时，引风机可以投入静叶自动，反之亦然；
(d)允许在短时间内送风机或引风机一侧投入变频（或动、静叶）自动，另一侧送、引风机在手动方式下运行，但应注意二侧风机的出力平衡，若长时间运行（超过一小时），应保持同类风机在同样的调节方式下运行。
3.3运行中的相关参数
运行中经过不断的试验过探索，对运行参数进行了调整找出了稳定运行点，其参数如表2，表3。
4、结束语
在按上述运行方式调整后，不但保证风机的稳定运行，同时也满足了节能降耗的目的，经运行优化调整后，风机电耗有明显的下降，2010年6～12月份送风机厂用电率为0.1%，引风机厂用电率为0.45%，在同类型机组中处于领先地位。
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