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循環(huán)流化床鍋爐控制系統(tǒng)中的變頻調(diào)速改造
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徐 進(jìn)


在煉油化工企業(yè),鍋爐所供蒸汽為反應(yīng)器、蒸餾塔、氣提塔、管道保溫等提供熱源。
SHXF型循環(huán)流化床鍋爐以其占地少、熱效高、殘?zhí)康汀⒐?jié)省原煤且適應(yīng)各種煤質(zhì)等諸多優(yōu)點(diǎn)近年為生產(chǎn)企業(yè)所推廣。但不足之處是送風(fēng)壓頭高,所配風(fēng)機(jī)功率大、耗電多;配套的自控制系統(tǒng)仍采用傳統(tǒng)的控制方式,即鼓引風(fēng)量、汽包液位采用擋板和調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié),給煤量采用滑差電機(jī)調(diào)速調(diào)節(jié)。對此用變頻調(diào)速全電信號閉環(huán)自控系統(tǒng)改造原控制系統(tǒng)。

1. 變頻調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
由變頻器、傳感器和變送器構(gòu)成全電信號閉環(huán)控制系統(tǒng),其中ABB公司ACF600系列變頻器內(nèi)設(shè)有PID調(diào)節(jié)器,可進(jìn)行比例、積分、微分設(shè)定調(diào)節(jié)及實(shí)際值顯示,省卻了常規(guī)調(diào)節(jié)儀;通過變頻調(diào)速器調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來控制風(fēng)機(jī)、泵和給煤機(jī)送風(fēng)、水、煤量,以替代原擋板、調(diào)節(jié)閥,同時(shí)省卻了儀表用凈化風(fēng)系統(tǒng)。
(1)引風(fēng)機(jī)、1號鼓風(fēng)機(jī)的閉環(huán)控制系統(tǒng)
在正常運(yùn)行時(shí),爐膛壓力必須在正常的范圍內(nèi)。流化床鍋爐屬微負(fù)壓操作,其爐膛料層風(fēng)速控制的好壞直接影響鍋爐的循環(huán)和流化燃燒狀態(tài)。風(fēng)速過小,流化不起來,燃燒狀態(tài)差;流速過大,煙氣熱損失大,不利于經(jīng)濟(jì)燃燒。為了使?fàn)t膛煤粉在流化狀態(tài)下的燃燒達(dá)到最佳化,需實(shí)行鼓引風(fēng)壓差比控制,通過料層底的供風(fēng)正壓與爐膛引風(fēng)負(fù)壓形成料層流化狀態(tài),與此同時(shí),鼓風(fēng)提供必要的燃燒用氧。在實(shí)際中我們采用了鼓風(fēng)、引風(fēng)單回路控制系統(tǒng)。
在爐膛內(nèi)設(shè)置智能壓力變送器PT909,實(shí)時(shí)檢測爐膛燃燒時(shí)的負(fù)壓,該信號(4 ~ 20mA)經(jīng)雙絞線傳送到引風(fēng)機(jī)變頻器的實(shí)際信號輸入端,經(jīng)與設(shè)定值比較后,由變頻器通過電機(jī)及風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)引風(fēng)量,以保證爐膛負(fù)壓。
在鼓風(fēng)入口處設(shè)智能壓力變送器PT911,實(shí)時(shí)檢測供風(fēng)的正壓,該信號(4 ~ 20mA)經(jīng)雙絞線傳送到鼓風(fēng)機(jī)變頻器的實(shí)際信號輸入端,經(jīng)與設(shè)定值比較后,由變頻器通過電機(jī)即風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)鼓風(fēng)量,以保證爐膛料層底部正壓,使料層在“下正上負(fù)壓差”的作用下流化起來。
引風(fēng)機(jī)和1號鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)容量110kW,均選用ACF602-0120-3變頻器;爐膛智能壓力變送器選用壓力0 ~ 1.0kPa;鼓風(fēng)智能壓力變送器選用壓力0 ~ 2.0kPa。
(2)2號鼓風(fēng)機(jī)的控制
鍋爐的熱損失主要是排氣的熱損失。這樣就產(chǎn)生了燃燒控制中的燃料和空氣的正確比例問題,也即空燃比或空氣過剩率。燃燒時(shí)必須給于適當(dāng)?shù)目諝猓駝t造成能耗增加且污染大氣。我們在煙氣通道設(shè)置含氧量分析儀AT901,其實(shí)際信號(4 ~ 20mA)進(jìn)行氧量值顯示并送至2號鼓風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速器AI2端,通過調(diào)節(jié)送入爐膛的風(fēng)量來調(diào)節(jié)含氧量。變頻器選用ACF601-0025-3;含氧量分析儀選ZO-11(Q),量程為0 ~ 20%。
(3)給煤機(jī)的閉環(huán)控制系統(tǒng)
正常運(yùn)行時(shí)爐溫靠給煤量控制,我們在爐膛內(nèi)設(shè)置了溫度變送器TT906,通過變送器的4 ~ 20mA信號送至給煤機(jī)變頻器的實(shí)際信號端子AI2,經(jīng)與設(shè)定值比較后,由變頻器通過調(diào)節(jié)螺旋給煤機(jī)轉(zhuǎn)速即給煤量來控制爐膛的溫度。這次改造,我們利用原滑差式Y(jié)CT電機(jī),將磁耦合器定轉(zhuǎn)子直接用螺釘固定為一體,即成了“普通”異步電機(jī)。該機(jī)配用了ACF601-0060-3變頻器,熱電偶及變送器選用WRN-230、5351。
(4)給水泵的閉環(huán)控制系統(tǒng)
給水控制系統(tǒng)是自動調(diào)節(jié)給水量,使其適應(yīng)蒸發(fā)量的變化并保持汽包中的水位在工藝要求的犯范圍內(nèi)。水位過高,會影響汽包內(nèi)汽水分離效果,使汽包出口的飽和蒸汽帶水增多;水位過低,則可能影響循環(huán),導(dǎo)致水冷壁被燒壞或爆管。鍋爐水位變化的主要干擾因素有給水量、用汽負(fù)荷和爐膛熱負(fù)荷擾動。根據(jù)實(shí)際情況,我們選擇了單沖量液位控制系統(tǒng),設(shè)鍋爐汽包電動外浮筒液位傳感器LT902,實(shí)時(shí)檢測汽包液位。該信號(4 ~ 20mA)經(jīng)雙絞線傳送到給水泵變頻器的實(shí)際信號輸入端,經(jīng)與設(shè)定值比較后,由變頻器通過電機(jī)即泵的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)給水量,以保證鍋爐汽包水位。根據(jù)給水泵電機(jī)容量,選變頻器為ABB公司ACS601-041-3型;汽包液位傳感器選電動外浮筒式TUDK1,H = 500mm,r = 0.9568。在兩臺給水泵電控回路,我們設(shè)計(jì)了主泵故障自起動連鎖回路。以保證連續(xù)供水的可靠性;系統(tǒng)停電時(shí),鍋爐流化迅速停止,爐溫急降,不會引起汽包缺水。

2. 安裝調(diào)試
由于引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動慣量大,試運(yùn)行中多次出現(xiàn)變頻器直流母線過壓故障停機(jī),將加減速時(shí)間分別延長為60s和90s后故障消除。按工藝要求在點(diǎn)爐升溫時(shí)最小頻率設(shè)置為4Hz,經(jīng)試車考驗(yàn),低速下電機(jī)溫升在允許范圍內(nèi)。

3. 節(jié)電效果
經(jīng)標(biāo)定,改造前鍋爐使用功率為265kW,改變頻控制后使用功率為127.6kW,節(jié)電率達(dá)52% 。年運(yùn)行按8000h計(jì),平均節(jié)電110萬kWh,電費(fèi)按0.4元/kWh計(jì),每年可減少電費(fèi)支出44萬元。運(yùn)行表明:改變頻調(diào)速自控后,鍋爐控制精度高,反映調(diào)節(jié)速度快,燃燒狀態(tài)好;電控系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行平穩(wěn)可靠,所有機(jī)泵實(shí)現(xiàn)了軟起動,常速在1200 ~ 2100r/min間運(yùn)轉(zhuǎn),減少了機(jī)泵磨損;調(diào)節(jié)閥的取消、擋板的全開及機(jī)泵的低速運(yùn)轉(zhuǎn),降低了噪聲,有利于文明生產(chǎn)和維修成本的降低。


 

狀 態(tài): 離線

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