给粉装置（精选5篇）
给粉装置 篇1
引言
为满足对节能降耗的需求,变频器以其优越的调速性能在火电厂辅机设计上应用较多。而由于变频器的高敏感性,当电网或厂用电系统发生电压暂降时易引起变频器的低电压保护跳闸,而作为火电厂关键辅机的给粉机跳闸,将会导致机组停机事故的发生。
2013年10月9日,鞍钢第二发电厂主控来6k VⅠ、Ⅱ段“母线接地”信号,1#炉16台运行中的给粉机全部跳闸,锅炉灭火、机组停机。经检查发现,是由于处于6k VⅠ段的1#循环水泵电机内部短路,造成6k VⅠ、Ⅱ段母线电压暂降,使其下方的380V系统同时电压降低,造成1#炉给粉机变频器低电压保护跳闸,导致了MFT动作、机组停机。目前,该厂已发生过多次因给粉机变频器低电压跳闸而导致机组停机的事故,对该厂的安全经济生产造成了严重的影响。
给粉机变频器低电压保护跳闸而引起的非计划停机对生产的安全性和连续性造成直接影响,对企业造成严重的经济损失和设备危害,也是目前电厂运行中存在的一个重大安全隐患[1]。因此,提高火电厂给粉机变频器低电压穿越能力的改造,对保障火电机组安全稳定运行具有重要意义。
1 变频器低电压保护跳闸原因
目前常用的变频器主要采用的是交-直-交的转换方式,变频器通常由整流、中间直流环节、逆变以及控制等4个部分组成。因故障造成的系统电压降低,将会导致变频器低电压保护跳闸,可见引起此类问题的原因为变频器直流动力电源和控制电源电压下降[2]。
首先,直流动力电源电压下降会导致变频器跳闸。当低电压发生时,输入端电压变低,直流母线电压随之降低,无法向逆变部分提供所需要的能量,触发变频器保护动作。
其次,控制电源失电也会导致变频器跳闸。在变频器内部有相应的控制电路、采样反馈系统、继电器和接触器与变频器配合工作,这些部件均需由稳定的控制电源供电。当系统发生低电压故障时,控制电源也会降低,进而造成控制系统的瘫痪,同样会造成变频器跳闸。
因此,在低电压穿越时保证变频器直流动力电源和控制电源电压稳定可以避免变频器低电压跳闸。
2 给粉机变频器供电现状
目前,给粉机变频器均配有两路电源供电,即一路工作电源和一路备用电源,两路电源可实现自动切换[3]。
该厂3台锅炉各配有16台2.2k W的给粉机,其中1#炉给粉机配备了vm05型的SAMCO变频器,2#、3#炉给粉机配备了Micro Master440型的SI-EM ENS变频器。每台锅炉的给粉机变频器分为两组供电,即每8台给粉机变频器由1个给粉机动力盘集中供电。每个动力盘均配有来自厂用电系统的甲、乙两路交流380V电源供电,这两路电源对给粉机动力盘的供电通过接触器可实现自动切换,当其中一路电源因故障或低电压而失电时,另一路电源则自动通过接触器的吸合继续向给粉机动力盘供电。给粉机变频器供电系统如图1所示。
当厂用电系统发生电压暂降时,给粉机动力盘处于工作状态的电源回路接触器将会因系统电压的降低而释放。此时,虽然另一路处于备用状态的电源回路接触器立即吸合,恢复了对给粉机动力盘的供电,但仍未达到工作电源和备用电源切换时给粉机变频器持续运行的要求,而造成给粉机跳闸。
在工作电源接触器释放至备用电源接触器吸合的过程中具有一定的动作时间,而正是在这个动作过程中给粉机变频器会经历一段失电时间,尤其在变频器带负荷时,即使对变频器进行参数修改后也会停机,需要将变频器重新启动。可以看出,即便是给粉机变频器已配备了两路电源供电,变频器的持续运行仍然不能够完全得到保证[4]。
3 抑制低电压穿越的措施
针对给粉机变频器因低电压穿越跳闸而引发的机组停机的问题,国家电网公司已对火电厂辅机提升低电压穿越能力的改造提出了要求:因故障造成变频器进线电源电压降低时,能够保障变频器供电设备的安全运行;择优选取方案,不能因加装设备的故障而影响变频器的安全运行;加装的设备安全可靠,不能对电网或原有的设备系统增加新的安全隐患。
为了避免给粉机变频器因电压暂降频繁跳闸的问题,同时又能够确保在MFT动作时给粉机的可靠跳闸,目前火电厂主要采取了以下几种措施:
1)调整FSSS给粉机全停逻辑。
将FSSS的给粉机全停逻辑进行延时调整,为变频器设置快速重启[5],待系统电压恢复正常后给粉机变频器重新启动。变频器瞬间失电再次重启后,需要经过几秒的延时才能恢复到失电之前的转速,此期间会造成炉膛瞬间断煤,燃烧不稳。同时,燃料中断的次数决定了炉膛给粉量的多少,也决定了爆燃的次数和强度。当中断次数超过一次,而每次给粉量不足爆燃浓度,必然造成爆燃的强度增加,引起爆炉。
《防止电力生产事故的二十五项重点要求》第6.2.1.5条中明确规定“当锅炉灭火后,要立即停止燃料(含煤、油、燃气、制粉乏气风)供给,严禁使用爆燃法恢复燃烧”。
这种措施不但违反了电力系统安全管理要求,又不能彻底将低电压穿越时炉膛存在的安全隐患消除。延时短,将造成停炉;延时长,则存在更严重的爆燃隐患。
2)配置静态转换开关。
目前火电厂为给粉机配置了工作电源和备用电源,但两路电源切换的时间大多数超过1s,变频器电源的切换要求无法得到满足[6]。为达到给粉机变频器毫秒级的切换要求,需要为其配备高速切换的静态转换开关,同时还要与上一级厂用电系统电源的快切装置相配合,这样才可以解决给粉机变频器在厂用电源切换时而失电跳闸的问题。但是,如果是整个电源系统长时间大幅度的波动,给粉变频器低电压跳闸的问题仍不能通过这种措施得到解决。
3)采用UPS电源供电。
使用UPS对驱动重要敏感设备的中小容量变频器进行供电,由交流电源低电压引起的变频器跳闸可以得到有效解决[7]。
但无论采用后备式还是在线式UPS,主要只是针对线性、阻抗性负载的供电,如PLC、DCS、PC等,对于感性负载和容性负载,则出现很多问题。如选择后备式UPS,需要具有承受电机起动电流的过载能力,则要增大UPS的额定容量,将加大投资成本和维护工作。而在线式UPS串联在电源回路中,如果其本身出现故障,将对变频器的正常工作造成直接影响,同时在线式UPS运行自损耗大、浪费能源。
另外,由于冲击电流的存在,UPS还会产生大量谐波,对电网产生严重污染,影响电气设备运行的稳定性。
4)由直流电源作为变频器的备用电源。
变频器电压检测元件都配置在直流环节,变频器低电压就是其直流回路低电压,在新型的变频器内都配有直流母线,其直流动力电源和控制电源都取自自身内部的直流母线。将给粉机变频器的工作电源和备用电源经开关分别接到变频器交流输入端和其内部的直流母线上,变频器正常运行时将两路电源全部投入,正常工作时交流电源向变频器供电,同时为提供直流备用电源的蓄电池充电。当交流电源因故障中断或电压下降时,直流备用电源将会向给粉机变频器的直流母线供电,实现电源的无扰动切换[8],确保变频器持续正常运行。在变频器发生故障或接到使变频器退出运行的保护信号时,直流备用电源能够被迅速切断,保证原系统的安全可靠运行。
综上所述,第一种措施只能解决部分问题且存在安全隐患;第二、三种措施在设备故障时会无法保证变频器的正常运行,可能导致机组停机;第四种方法能够针对变频器低电压跳闸的原因,在交流输入电源低电压时保证变频器直流母线电压稳定,给粉机变频器低电压跳闸的问题能够得到彻底解决,也是目前被国内大部分电厂所采用的措施,能够使给粉机变频器具备低电压穿越能力。
4 给粉机变频器低电压穿越改造方案
针对该厂给粉机变频器低电压跳闸的问题,选用了SGS低电压穿越系统对给粉机变频器的供电系统进行改造。根据该厂3台锅炉现场给粉机变频器的布置情况及给粉机的容量,并利用现有的给粉机变频器的供电设备和供电形式,制定给粉机变频器防低电压穿越改造的安装方案。
4.1 1#、2#炉给粉机变频器改造方案
1#、2#炉的生产现场相邻,其给粉机均处于锅炉区域的16m平台,为这2台锅炉的32台给粉机变频器选配一套SGS低电压穿越系统,此系统能够为32台2.2k W的给粉机供电,其输出功率为70.4k W,输出电压为480V,支撑时间30s。
该系统安装在1#、2#炉的给粉机平台,与给粉机及给粉机动力盘邻近,其交流380V输入电源从给粉机动力盘内接取,这样不仅可以减少电缆的敷设长度,也便于对SGS系统的操作、检查和维护。
因1#、2#炉的给粉机变频器共用一套SGS系统,特为此系统提供了两路分别来自1#、2#炉给粉机动力盘的380V交流电源,在任一台锅炉的给粉机进行检修停电时,可通过手动切换至另一台锅炉的给粉机动力盘电源上,以保证SGS系统仍能正常工作。
1#、2#炉SGS系统与1#炉给粉机SAMCO变频器的连接方式为SGS系统的直流输出回路正极引出线接至变频器直流母线的正极端子P,负极引出线接至变频器直流母线的负极端子X。1#炉给粉机变频器接线实物图如图2所示。
1#、2#炉SGS系统与2#炉给粉机SIEMENS变频器的连接方式为SGS系统的直流输出回路正极引出线接至变频器直流母线的正极端子DC+,负极引出线接至变频器直流母线的负极端子DC-。2#炉给粉机变频器接线实物图如图3所示。
4.2 3#炉给粉机变频器改造方案
3#炉的给粉机单独处于3#炉区域的16m平台,为其16台给粉机变频器选配一套低电压穿越系统,此系统能够为16台2.2k W的给粉机供电,其输出功率为35.2k W、输出电压为480V、支撑时间30s。
3#炉SGS系统安装在3#炉的给粉机平台,与给粉机及给粉机动力盘邻近,其交流380V输入电源从给粉机动力盘内接取。
5 SGS系统功能测试
SGS低电压穿越系统能够在因厂用电系统电压暂降而造成给粉机动力盘两路交流电源切换的过程中,为给粉机变频器提供直流电源支撑,保证给粉机变频器连续正常运行,实现两路交流电源的无扰动切换,并在向变频器提供30s支撑后停止工作。通过2#炉的16台给粉机对SGS系统进行功能测试,验证给粉机变频器是否已具备低电压穿越能力。从DCS启动16台给粉机,并确认无MFT动作信号,SGS系统与2#炉的16台给粉机变频器已实现对接并进入备用状态。
5.1 单台给粉机变频器交流电源短时断电测试
断开给粉机动力盘内1#给粉机变频器交流电源开关,SGS系统开始支撑进入工作状态,变频器保持正常运行。约5s后恢复1#给粉机变频器交流电源,SGS系统退出支撑,返回备用状态,变频器转为由交流电源供电。
5.2 给粉机动力盘交流总电源短时断电测试
断开2#炉1#、2#给粉机动力盘的交流电源总开关,SGS系统开始支撑进入工作状态,1#~16#给粉机变频器保持正常运行。约5s后恢复2#炉1#、2#给粉机动力盘交流总电源,SGS系统退出支撑,返回至备用状态,16台变频器转为由交流电源供电。
5.3 单台给粉机变频器交流电源失电测试
断开给粉机动力盘内的1#给粉机变频器交流电源开关,SGS系统开始支撑进入工作状态,变频器保持正常运行。1#给粉机变频器运行30s后SGS系统支撑结束,变频器停止运行,SGS系统与1#给粉机变频器断开连接。恢复1#给粉机变频器交流电源,从DCS重新启动1#给粉机,SGS系统返回至备用状态。
5.4 给粉机动力盘交流总电源失电测试
断开2#炉1、2#给粉机动力盘的交流电源总开关,SGS系统开始支撑进入工作状态,1#~16#给粉机变频器保持正常运行。16台给粉机变频器运行30s后SGS系统支撑结束,变频器停止运行,SGS系统与1#~16#给粉机变频器断开连接。恢复2#炉1#、2#给粉机动力盘的交流总电源,从DCS重新启动1#~16#给粉机,SGS系统返回至备用状态。
5.5 给粉机动力盘双电源切换测试
断开2#炉1#给粉机动力盘甲电源开关,甲电源的接触器释放,乙电源的接触器吸合,1#给粉机动力盘的交流输入电源由甲电源切换至乙电源,1#~8#给粉机变频器能够保持正常运行。
重新投入2#炉1#给粉机动力盘甲电源开关,断开乙电源开关,乙电源的接触器释放,甲电源的接触器吸合,1#给粉机动力盘的交流电源由乙电源切换回至甲电源,1#~8#给粉机变频器能够保持正常运行。最后,再将乙电源开关投入。
5.6 远方停止给粉机变频器测试
在2#炉1#给粉机正常运行且SGS系统处于备用状态的情况下,从DCS操作停止2#炉1#给粉机,SGS系统与2#炉1#给粉机变频器断开连接,不为其提供支撑,2#炉1#给粉机可靠停运,SGS系统未对原有的给粉机控制系统造成影响。
5.7 MFT动作联跳给粉机测试
在2#炉16台给粉机正常运行且SGS系统处于备用状态的情况下,从DCS模拟发出MFT动作信号,SGS系统与2#炉的16台给粉机变频器断开连接,不为其提供支撑,2#炉的16台给粉机可靠停运,SGS系统未对原有的控制系统造成影响。
6 结语
经过2年多的运行,在几次因故障造成厂用电系统瞬时低电压时,给粉机变频器均能够保持正常运行,有效避免了机组不必要的停机,其结果表明给粉机变频器应用SGS系统进行的防低电压穿越改造是成功的,同时也证明了该厂3台锅炉的给粉机变频器已经具备了低电压穿越能力,并从根本上解决了低电压跳闸的问题,为该厂机组的安全稳定运行提供了有力的保障。
参考文献
[1]王晓宇,张涛,刘树,等.火电厂辅机变频器低电压穿越电源[J].电力自动化设备,2015,35(5):152-159.
[2]邢艳荣,秦佳伟.变频器低电压穿越装置的研究[J].现代工业经济和信息化,2014,4(6):57-59.
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给粉装置 篇2
1 给粉不均的原因分析
1.1 磨煤机出口煤粉品质差
燃料来煤不严, 特别是梅雨季节, 该发电厂原煤大部分都存放在露天。原煤水分高, 吸潮管开的小, 以致煤粉潮湿, 粘结性大。燃料取样不准确, 取样不准确就会导致化验不准确, 化验不准确会导致运行人员调整制粉系统不准确, 就不能保证制粉系统正常的干燥出力, 干燥出力不够, 制出的煤粉就不合格。磨煤机出口煤粉的温度、煤粉细度和煤粉中水份含量是衡量煤粉品质的关键, 磨煤机出口煤粉的品质直接影响着给粉机下粉稳定性。如果磨煤机出口煤粉温度偏低, 则煤粉中的水份含量会相应增加, 煤粉易结块;制粉系统停运后不及时关闭吸潮门时, 大量冷风漏入粉仓, 使粉仓内局部区域流动较差的煤粉受潮结块。粉仓吸潮管进出口堵塞后, 吸潮管就失去吸潮作用, 煤粉势必受潮, 而且煤粉仓四套吸管系统都是单独的, 如开一台钢球磨, 对应的吸潮管起吸潮作用, 而其它吸潮管就起不到吸潮作用, 这样长时间的运行, 也将导致粉仓煤粉结块。随着粉仓中煤粉温度的降低, 煤粉流动性会进一步下降, 煤粉在给粉机入口容易架空, 使给粉机下粉不均。
1.2 给粉机在安装、制造及布置上存在缺陷
给粉机在安装过程中各部间隙过大超过允许值, 下粉扇形孔位置装的不对, 不成180度, 使煤粉短路, 以及异物落下叶轮间隙内, 使叶轮摇晃, 破环了给粉机的密封, 造成煤粉自流。给粉机在制造时, 上部齿轮的落粉孔开的过大, 破坏了给粉机的严密性, 尤其在煤粉仓内发生煤粉倒塌时, 更容易破坏给粉的均匀性。此外, 在制造过程中, 如给粉机壳体平面不平、壳体椭圆、主轴与叶轮端面不垂直, 叶轮两端面不平行等原因也容易引起给粉不均。给粉机的布置不合理, 例如给粉机布置为一字形或不正常运行的给粉机布置在端部等, 在粉仓内受到周围冷空气的影响, 煤粉温度降低, 煤粉湿度增加, 易发生凝结现象, 使煤粉的流动性差;在一般倾斜式煤粉仓壁表面上, 由于煤粉颗粒间的摩擦力, 阻止煤粉向下流动, 在煤粉仓壁表面上常常堆积和粘着大量煤粉形成堆积、旋拱, 以致给粉不均。
1.3 运行方式不合理
煤粉由细粉分离器进入粉仓时呈气粉混合状态, 煤粉的沉积需要时间。如果粉位偏低, 则进入给粉机的空气量增大, 相应的煤粉量减少, 而且这种状况是一种非稳定状况, 下粉量时少时多, 使该一次风管风粉混合浓度发生波动。由于粉仓是保持在一定负压状态下的, 粉仓粉位太低时, 还可能出现一次风从给粉机倒灌入粉仓的现象, 使给粉机不下粉, 这种情况主要发生在一些管程长而且弯头多的一次风管上, 由于沿程阻力和局部阻力增大而引起。煤粉仓粉位过高或过低 (超过允许值) , 在粉斗出口处的煤粉堆积比重增加, 同样的煤粉体积, 煤粉量增加, 易引起煤粉倒塌现象。每台给粉机的给粉特性都不尽相同, 给粉量与给粉机的转速并非线性, 存在跳跃点, 在这点上, 转速稍增则能引起给粉量大幅增加, 特别是在投入CCS时, 一台给粉机给粉量的大幅增加会引起多台给粉机输出指令的大幅波动。给粉机或电动机对轮窜动、给粉机减速箱振动、缺油或油质恶化都会对给粉机的正常运转造成影响。如果给粉机连续快速转动, 但是电动机电流指示为零或很小, 则可能是刮板上的安全销子断落、甩出等原因造成给粉机空转而不拨粉。叶轮式给粉机的煤粉通道曲折, 它对煤粉中的木屑、棉丝等杂物较敏感, 给粉机刮板或叶轮经常会被一些软杂物缠住而影响了煤粉的推拨和扰动。一旦制粉系统中的粉筛网络穿孔破损, 随煤粉进入粉仓的杂物会绞入给粉机叶轮的转动间隙中, 使给粉机无法正常下粉。当接合面处石棉纸垫不严密、油脂浓度太小或出现缺口、断裂时会造成给粉机接合面漏油, 而且法兰接合面处石棉绳密封不严或是螺丝松动紧力不够也会造成下粉管法兰接合面漏粉, 这些因素都会影响下粉量的波动。
2 防止下粉不均的解决方法
2.1 改善煤粉仓内煤粉的流动工况, 减少或消
除煤粉仓内煤粉粘结、堆积和倒塌现象, 这是解决给粉不均问题的一项重要措施。首先提高煤粉仓壁面的倾斜角, 减轻煤粉堆积、结块和倒塌的危险;其次, 要提高煤粉仓壁面的光滑度, 使煤粉斗每个出口布置的尽量合理, 各给粉机受粉斗口尽可能靠近煤粉仓外壁沿四周布置;煤粉仓内部的倾斜面必须缩小到最小。对制粉系统所有防爆门、输粉机、粉标钢绳孔、锁气器、粉仓等设备进行检查, 发现漏风点即时封堵, 确保粉仓严密性。调整磨煤机出口风粉混合温度在80~100℃之间, 保证煤粉品质合格, 定时清理粉筛, 更换破损的粉筛网络, 制粉系统停运后, 应关闭相应的吸潮门, 减少粉仓漏风。
2.2 检修人员要严把检修质量关。
无论是调停或者在大小修中, 一定要做到对所修设备应修必修, 修必修好标准, 同时经常检查木屑分离器筛子是否完好制粉系统主密封是否完好, 是否存在漏风情况。将四套吸潮管系统并联起来, 即使开一台钢球磨, 也能保证四套吸潮管都起到吸潮作用。给粉量的调节可以通过改变叶轮转速的方法来实现, 即通过改变电动机的转速来调节给粉机的出力, 将下层给粉机电机更换成比以前功率大的 (以前是2.2kw, 现改为3kw) , 以适应锅炉的负荷要求。改进风粉混合器, 在风粉混合器内部加装分布均匀挡板, 使一次风和煤粉混合均匀。在装配给粉机时, 一定要保证检修装配的质量, 各部件不能装反, 并调整好各部件间的间隙, 使各部间隙符合规定, 如严格上下叶轮的轴向、径向间隙在0.5mm之内, 上下隔板的下粉扇形孔位置为180度;在给粉机制造时, 要避免给粉机的壳体平面不平、壳体椭圆、主轴与叶轮端面不垂直, 叶轮两端面不平行等现象的发生;在粉仓检修工作中做好各项工具、材料的清点工作, 工作结束时不要留有任何遗留物;钢丝绳、温度测点要固定牢固;细粉分离器下部的木屑分离器筛面也要做到勤检查、勤更换, 防止异物落入粉仓。此外, 给粉机下粉闸板也需经常加油维护, 防止漏粉及传动卡涩, 保证运转灵活。
2.3 提高运行操作水平。
煤粉管道尽量避免水平段积粉可能性, 适当增加粉仓降粉的次数, 减少粉仓内粘结煤粉。维持正常的粉仓粉位在3 m以上, 停机3天以上时应将粉仓烧空。调整好各层给粉机转速, 在相同转速下, 各给粉机转速相差不大于30~40转/分, 不超过5%;对制粉系统值班人员进行业务培训及思想教育, 使他们在思想上重视起来, 业务上精益求精, 对给粉机木屑分离器要定时检查, 发现问题, 及时通知检修人员处理。根据负荷合理投入给粉机数量, 避免给粉机转速过高, 失去调节余量。CCS投入时, 应根据各一次风管风粉混合浓度调整给粉机转速偏置, 使各一次风管风粉混合浓度趋于一致。发现自动调整波动较大时, 及时切为手动, 必要时投油助燃。
结束语
对症紧固给粉机或电动机的对轮;增加或更换润滑油脂;清理给粉机内杂物;紧固或焊补漏粉处;合理调节一次风压;严把进煤关, 使来煤指标比较符合设计值, 取样化验严格按《规程》进行, 遇到异常情况, 及时通知运行人员, 以便对制粉系统进行调整等对策可基本解决不同原因造成叶轮式给粉机给粉不均的问题。通过改进和提高, 提高了燃烧自动调节系统的投入率, 降低了运行人员的燃烧调整工作量, 避免了因给粉不均而造成堵管、灭火和打炮等事故的发生, 保证了锅炉的安全运行。
参考文献
给粉装置 篇3
1 常规仓储式煤粉锅炉供粉系统存在的问题
(1) 常规仓储式煤粉锅炉供粉系统给粉机出口煤粉密度随煤仓粉位高低而变化。根据多家煤粉电站锅炉发电企业现场测试, 当粉仓容积在200～800m3时, 煤粉密度波动值一般在0.55～0.80g/cm3范围内波动, 当叶轮给粉机的给粉转速一定时, 给粉量也随之变化, 造成锅炉燃烧不稳定, 运行经济性下降。
(2) 因煤种、煤质不同, 密度差异较大, 因而体积给粉质量也随之变化, 造成供粉量不稳定。
(3) 各给粉机无法同时实现给粉量的实时计量, 不利于进行实时优化控制和燃烧效率统计分析, 给技术控制和考核管理工作带来难度, 无法实现精细化管理。
(4) 发电机发电负荷的变化会直接影响锅炉的优化燃烧, 运行操作人员在调整锅炉参数时, 往往是保证参数稳定而忽略燃烧调整, 要么风多煤少, 要么煤多风少, 形成能耗增加, 从而造成浪费。
(5) 由于煤粉在管道中密闭运行, 运行操作人员无法判断煤粉量的多少, 仅凭经验调整。随着叶轮长期的运行磨损, 各给粉机给粉量也不相同, 从而造成各喷口角的燃烧强度不同, 影响了锅炉的安全经济运行。
(6) 叶轮给粉机的叶轮由于长期磨损, 会使煤粉的自流现象增加, 容易造成堵管现象。同时, 为减轻各给粉机出粉不均, 只能增加煤粉的堆积高度来改变这一状况, 但长期下来, 易造成煤粉板结, 加重了出粉的不均度, 严重影响锅炉燃烧效果。
2 煤粉锅炉给粉计量自控节能系统技术原理
山东天能电力科技有限公司自主研发的T N-JGJ煤粉锅炉给粉计量自控节能系统, 采用系统集成研发与单体技术研发相结合的方法, 利用DCS原理, 将粉体均匀给粉、粉体密度静态测量、给粉速度测量、粉体在线校验、粉流通断检测技术系统融合为一体, 克服了现有仓储式煤粉锅炉给粉控制的弊端, 实现了智能自动化计量给粉控制。与同类技术相比, 该系统具有分析控制精度高、单项技术专利多、系统稳定性好等特点。系统平均节煤率为3%, 在线计量误差小于±0.50%。
2.1 系统装置组成
本技术主要用于仓储式煤粉锅炉在供粉过程中进行均匀处理和供粉重量的在线计量控制, 能够与电厂DCS系统相兼容并组成各种正平衡能量计算和控制方案。煤粉锅炉给粉计量自控节能系统由粉体均匀给粉、给粉速度测量、粉体密度静态测量、粉流通断检测、粉体在线校验及数据采集处理等装置组成。
2.2 主要攻关技术难点
本系统的叶轮给粉机是连续体积给粉设备, 解决了以下技术难点:
(1) 叶轮给粉机给粉转速的精确测量, 任意时间内的给粉总体积。
(2) 消除由于煤粉仓内粉位高低变化而引起的煤粉密度的变化。
(3) 精确测量由于煤质、煤种的变化, 引起的煤粉密度变化数值。
(4) 煤粉质量的在线校验修正和数据采集通信处理。
(5) 煤粉质量计量。
2.3 技术关键点
煤粉锅炉给粉计量自控节能系统技术关键点如下:
(1) 解决了煤粉锅炉因煤粉仓煤粉位置变化, 而引起的煤粉密度变化的问题。在叶轮给粉机入口处安装了煤粉锅炉给粉机均匀下料装置, 最大限度地保证了锅炉在尽可能大的负载变化范围内叶轮给粉机的线性。
(2) 解决了因煤种、煤质变化而引起的煤粉密度变化问题。在叶轮给粉机出口处安装了煤粉密度静态测量装置。将煤粉的动态密度测量转变成了静态密度测量, 从而大大提高了计量的准确度。煤粉计量装置通过收集器从煤粉通道上引来, 消除了因一次风和给粉机速度等因素对煤粉密度计量精确度的影响, 从而精确得到在线煤粉的密度值。
(3) 能够精确计量单位时间内供粉体积。通过精确计量单位时间内给粉机计量叶轮的总体积。在叶轮给粉机轴上安装叶轮给粉机速度测量装置。通过该装置能够准确测量计量叶轮的脉冲数量, 即可进行速度测量, 从而测量出供粉体积。
(4) 采用正运算方法实现风粉浓度在线监测。能够根据煤质、煤种和煤粉量的数值来合理配风, 优化燃烧, 扩大负荷范围。还可用入炉煤粉量作为锅炉操作运行的主要控制参数, 从而建立锅炉效率实时监测系统。
(5) 创建了煤粉热值和密度关系数据库。采用DCS技术和组态软件、数据库技术, 创建煤粉热值和密度关系数据库。利用本系统独创的粉密静态测量装置测量出密度值建立回归控制模型, 实现煤粉发热量供粉的正平衡计量控制和锅炉优化燃烧控制。
2.4 技术创新点
(1) 采用多层卸压原理, 研制煤粉锅炉均匀供粉技术。煤粉流经过带有多层隔板和叶轮等组成的均匀供粉稳流装置, 克服了因煤粉仓粉位高低变化而引起的煤粉密度波动的难题。
(2) 采用安息角定积原理, 研制煤粉密度静态测量技术, 首创粉状物料重量在线测量方法, 实现了粉状动态物料密度静态测量的创新。
(3) 该技术为融合现场总线、DCS及PLC方式以实现煤粉锅炉燃烧智能自动化控制提供了科学基础, 为节能减排提供了技术支持和科学保障。
3 煤粉锅炉给粉计量自控节能系统的应用方式和主要技术指标
3.1 应用方式
该技术采用在现有给粉系统的基础上直接安装的方式来改造升级, 施工工艺简单, 安装方便, 可不停炉进行。施工、调试工期短, 整套系统只需5～7天即可完成。装置占用空间小, 安装高度仅需500～700mm。
3.2 主要技术指标
煤粉锅炉给粉计量自控节能系统主要技术性能指标如下:
(1) 使煤粉锅炉的入炉煤粉计量误差不大于±0.50%, 能够实现电站锅炉以煤粉入炉量和热值能量的正平衡运算和控制。实现正平衡的锅炉效率在线监控, 可提高锅炉效率3%以上。
(2) 使煤粉锅炉的给粉曲线完全线性化, 给粉均匀、可靠、可控, 提高锅炉燃烧的稳定性, 降低锅炉最小稳定负荷, 由于供粉稳定, 最小稳定负荷可降低8%～10%, 减少投油稳燃次数和用量, 节省大笔燃油费用, 对机组的平稳启动和停止等重大操作提供安全支持。
(3) 操作人员可根据风粉浓度在线监测及煤质变化数据进行优化燃烧控制, 可降低飞灰可燃物含量和氮氧化物排放, 优化环保指标。
(4) 解决由于供粉不均而引起的送粉管堵粉问题, 减少机械故障, 降低维修费用。
(5) 彻底解决了仓储式煤粉锅炉常规供粉系统普遍存在的给粉自流问题。
4 使用效果
煤粉锅炉给粉计量自控节能系统实现了锅炉煤粉的均匀供粉、优化风粉的配比、安全输送、稳定燃烧, 对煤粉锅炉安全、经济、稳定运行具有重要的意义。截至目前, 煤粉锅炉给粉计量自控节能系统已在五十余台煤粉锅炉上实际应用。经测算, 一般可节约燃煤1%～3%。2006年, 山东省能源利用监测中心曾对山东铝业公司热电厂YG-22/98-M锅炉应用煤粉锅炉给粉计量自控节能系统前后的各项指标进行对比测试, 测算其节能率 (含节燃料率和节电率) 。报告显示, 应用该系统后, 可实现节燃料率5.32%, 节电率23.98%。可实现年节燃料7464tce, 节电22万kWh, 节约资金780余万元。进行技术改造投入资金约180万～200万元, 资金收回周期约为3～4个月, 系统保用10年。
变频调速在电厂给粉系统中的应用 篇4
1 变频改造
电厂原来的给粉机组都采用滑差控制, 转速误差大运行速度慢, 调节线性差, 严重威胁锅炉安全运行, 且又影响主压力控制系统的投入。鉴于上述现状, 现采用变频调速控制叶轮给粉机为锅炉给粉, 拿一台锅炉给粉为例, 有关各部分参数和功能分述如下。八台电机采用变频调速电机YVP 100L1-4 2.2KW, 变频器采用东芝变频器VFA7-4022PL, 二台闭环控制器采用6DR20044A单回路过程调节器, 且对原有的老式电控设备也进行了改造, 整个控制装置合并为变频控制柜来完成, 而调节器则通过屏蔽电缆连至程控室, 并在程控室设有每台电机的启、停信号指令, 反馈转速信号, 反馈电机电流信号, 反馈故障信号, 在变频器柜上还设置就地/远控切换按钮, 以及就地启、停、运行显示、频率显示、故障显示及故障复位按钮等, 操作方便, 显示直观, 非常人性化。
根据生产工艺, 每4台电机控制一层粉, 为了达到给粉均匀, 使煤粉燃烧达到最佳化效果, 将8台变频器分为两组, 每个调节器调节每层4台叶轮给粉机的速度, 首先调节器将输出4-20m A信号送给变频器柜的变送器, 变送器将产生4路0-10V的同步转速信号, 用这4路信号来控制对应的4台变频器实现同步拖动, 这种同步调节其输出频率的方法简单, 且转速的精度与变频器的转速精度相同, 从而可保证每层从4个方向送来的煤粉一致, 大大提高了燃烧质量。系统构成框图如图1所示。
2 电控系统改造
3 由于旧式电控设备复杂, 且体积庞大因此在改造中也一并改造, 该电控系统主要由中间继电器、时间继电器、接触器、面板开关按钮与旋钮、电压、电流、故障等指示器件组成
为了保证电厂锅炉给粉机组运行的可靠性, 在设计中采用冗余技术, 整个系统由2套电源供电, 即变频器采用双回路电源工作, 当某一电源工作时, 则另一电源作备用电源处用热备用状态, 当工作电源失电或出现故障时, 备用侧电源, 按工艺技术指标要求, 备用电源自动投入时间应小于150m S, 这样在自投过程中, 变频器运行频率应基本不下降, 能平稳的过渡到备用电源上, 其次平稳性还可以通过适当调整变频器的减速时间达到;若备用电源在3 S内无电, 应停止自投, 此时双电源回路均不能正常投入工作。其电气原理图见图2。
图2电控工作原理为:先假定电源I段工作, 电源II作为热备, 当操作SA2按钮时, KM1通电闭合并自锁, 此时1HD1红灯亮, 表示电源I段已接至变频器, 处于工作状态, 初始时假定无保护动作, 则K1通电, KT1也通电其计时触点吸合 (KT1为断电延时继电器, 计时触点为上电瞬时吸合, 断电延时断开) , KM1将II段回路断开, 由其形成双电源互锁, 保证只有一段电源处于供电状态。当正常按下停止按钮SA1时, KM1失电1LD1指示灯亮, 表示电源I段已被切断, 但由于K1仍有电其, 其常闭触点断开, KT1虽然失电延时动作, 但不能自动切换, 因为这是正常停机。当图中保护功能起作用时, 如电源失电、低压缺项、变频器报警、灭火保护装置报警输出等故障产生时, 此时K1断电, KM1断电, 将主回路电源I段与1#--4#变频器的连接断开, 同时KT1失电, 其计时触点经3S后才断开, 则电源II上部经KM1、KT1这一回路使KM2通电, 假定此时电源II方无保护动作, 即K2吸合, 则电源II将在足够短的时间内通电吸合自保持, 使之处于工作状态, 但当1#--4#变频器回路有故障或有器件损坏时, 3S内不能通电自保持时, 则KT1自行断开, 再无法自投了, 此时就需要检修与更换器件。如此动作, 反之亦然, 二电源相互处于热备用状态, 提高了电源系统的可靠性, 实现此功能的电源柜控制线路结构如图3所示, 其中I、II二侧电源分别向电源母线供电, 这样两电源互为热备用, 且两套回路具有手动投入切换、自动投入切换、自保机互锁功能。
改造效果:
a.实现了软启动, 起动电流小且平稳, 减少了对电网和机械设备的冲击, 降低了设备维修和维护费用。
b.由于电机长期在30HZ左右运行, 使的噪音大幅度降低。
c.给粉控制自动化, 降低了劳动强度, 降低了故障率。
d.操作简单, 同步调节精度高, 每层的4个方向给粉均匀, 波动小, 燃烧稳定, 明显改善了燃烧状况, 减少了热损失, 且调节、控制、显示非常直观。
e.调试方便, 电控柜上设有手动与自动切换功能, 既能联机调试, 又能单机运行。
f.有助于机组负荷深度挑峰, 并为下一步解决多台锅炉负荷的优化分配问题、充分发挥变频调速作用打下基础。
g.节能, 这种选用变频器对给粉机组进行改造, 使电机按负荷变化的变速运行, 得到给粉机合适的功率输出, 是一种较好的节能降耗方式。按给粉机组在同一工况条件下考虑, 改造后比改造前的一次平均电流下降率约为15%, 可见变频器投入后, 节电效果还是比较明显的。
给粉装置 篇5
火力发电厂锅炉燃烧给粉组变频器电机动力电源, 一般取自由厂用电400V采用双电源供电, 本厂给粉组电源改造前原设计如下图1, 设备正常运行时由1C电源由厂用电一段提供, 作为主用。2C电源由厂用电二段提供, 作为备用。当系统故障, 造成厂用电电压瞬间降低, 如果1C所在段电压低至300V时, 2BJ动作, 投入备用电源2C, 同时断开1C。也可人工操作, 完成主、备用切换。控制电源取自400V厂用动力电源, 经隔离变压器降为220V向控制回路供电。此电路设计简单、便于安装、维护;现被广泛应用。但在使用过程中, 其中的设计缺陷也逐渐被技术人员重视。此回路中使用电磁式交流接触器做为执行元件, 电压正常时, 接触器能可靠工作, 由于1C、2C控制电源取自厂用电, 当系统电压低时, 会造成接于故障相控制回路电压降低, 接触器铁芯因磁力减弱在弹簧作用下复位, 1C、2C主接点断开, 造成给粉组失电。燃料中断, MFT保护动作、锅炉熄火。2007年8月17日天业热电110KV线路出线处B相瞬间接地, 造成厂用电400V电压降低, 2#炉给粉组失电, 造成锅炉熄火, 给发电生产带来巨大损失。 (见图1)
2 改进措施
为了解决技术难题, 消除安全隐患技术人员
方案一:选用新型带机械闭锁功能的交流接触器, 这种接触器跳、合闸的实现分别由两个线圈单独控制, 只有在分闸线圈带电时, 才能断开主接点, 与动力电源电压无关, 可以满足改造需求, 如LG产品中GMC型带机械闭锁接触器, 此产品属新产品, 目前没有成熟的使用经验。
方案二:利用不间断电源UPS做控制电源, 选择切换时间小于变频器失电停运时间 (即电源切换时不会造成变频器失电, 启动切换时, 测量电压应大于变频器允许最低工作电压) 的备自投装置。
由于电厂热工用的双机互备UPS, 只带了15%负载, 只要选择合适的空开, 避免由于电气故障中断UPS电源, 就可利用现有UPS做给粉组控制电源, 可节约一笔资金。
经研究我厂所采用第二套方案:
a.2#炉给粉组用的是日本富士FRN2.2GIIS-4CS型频器, 最低工作电压310V。
b.经过将变频器拆下, 又找来了相同电动机与备自投装置, 配合实验, 最终选定了施耐德备自投装置, 切换时间<30ms。
c.经过多次论证, 重新绘制了原理图, 如图2。
此接线用两只快切装置, 上下排给粉组各一只, 直接将主备用电源引至快切装置, 正常时主用一段厂用电由K1经C供电至负载, 当主用一段电源电压低至330V左右时, 装置自动切至备用电源, 即有厂用二段由K2经C向负载供电, 主用电源正常时自动切回主用, C变频器电源侧接触器, 可手动控制, 也可由保护启动跳开。控制回路直接由UPS供电。电源侧为空靠开容量为5A, 控制回路空开DL容量选3A, 在每个变频器控制电源输入端加装了空开ZK, 防止单台变频器出现问题影响其他设备正常运行, 时使故障范围扩大。
2007年9月改造完成了1#、2#炉给粉机电源改造, 到目前为止已在八台炉上完成了改造工作, 均运行正常, 后来经历过多次系统冲击, 部分厂用电所带设备因低电压跳停, 但给粉组再未出现因瞬间失电引起的锅炉灭火事故发生, 达到预期效果, 为发电安全生产提供有力保障。
3 结论
提高了给粉组控制电源供电可靠性, 减少了给粉组事故发生率, 保证了发电机组运行安全、稳定、可靠性, 降低了经济损失。
摘要：给粉组是供给锅炉燃料的主要设备, 用它将煤粉连续、均匀地送入一次风管, 送入锅炉。来控制、调节锅炉的温度和压力, 保证锅炉出力。但由于系统电压瞬间降低, 导致给粉组变频器失电造成燃料中断, MFT动作, 锅炉灭火。此类事故时有发生, 随着电力工业改革的深入, 机组商业运行, 给粉组失电已严重威胁发动机组安全运行, 为了彻底解决这一问题, 我们对原设计系统进行了分析, 找出了问题的原因, 对给粉组动力及控制电源部分实施了技术改造。