引风机变频改造中的控制逻辑设计
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引风机变频改造中的控制逻辑设计
摘要:引风机电机使用变频控制,原设计通过手动切换刀闸柜,实现风机工、
变频切换,但是如果发生变频器故障跳闸,无法及时切换到工频方式运行,将跳
停引风机,威胁到机组的安全稳定运行,在控制逻辑设计中,新增设备和原有设
备的联锁保护需要修改,新增变频跳闸联启工频控制逻辑,并需要考虑在运行过
程中可能出现的各类隐患,以“保护优先”为逻辑保护设计原则,完善保护设置确
保设备能够安全稳定运行。
关键词:引风机;变频改造;控制逻辑;保护设计
引言
引风机电机使用变频控制,原设计通过手动切换刀闸柜,实现风机工、变频
切换,但是如果发生变频器故障跳闸,无法及时切换到工频方式运行,将跳停引
风机,威胁到机组的安全稳定运行,故对原设计的刀闸柜进行改造,全部更换成
开关柜,实现引风机电机变频运行方式下自动切换到工频运行。
在控制逻辑设计中,新增设备和原有设备的联锁保护需要修改,新增变频跳
闸联启工频控制逻辑,并需要考虑在运行过程中可能出现的各类隐患,以“保护优先”为逻辑保护设计原则,完善保护设置确保设备能够安全稳定运行。
1.机组情况介绍
国电福州发电有限公司江阴电厂1号机组为600MW燃煤汽轮发电机组,锅
炉为超临界参数变压直流炉。机组重要辅机包括6台HP型中速辊式磨煤机、2
台动叶可调轴流式送风机、2台静叶可调式引风机、2台动叶可调轴流式一次风机、两台汽动给水泵和一台30%容量的电动调速给水泵(电泵作启动及备用)等。 DCS控制系统采用西屋控制有限公司的Symphony集散控制系统,实现功能
包括DAS、FSSS、SCS、ECS、MCS(含FSCS、FSSS等)。
2.引风机变频改造设备情况
本次引风机变频开关柜改造,每台机组共新增6台KYN28A-12型金属铠装中
置式真空开关柜,6台VD4-12型真空断路器,移除旧刀闸柜4个,敷设控制电缆5000米。
热控专业负责根据设备进行控制逻辑的编译、下装、调试工作,将原有的工
频运行逻辑修改为变频器一拖一控制方式。
图1:引风机变频器新增设备位置图
图2 引风机开关位置图
3.逻辑设计思路及方向
以“保护优先”为原则,对引风机工频改变频中原有的及增加的设备设定保护
条件,结合机组实际情况增加变频故障过程中的顺序控制和保护条件,以及针对
引风机变频器偷跳等情况,增加相应的逻辑保护。另外还需要改变机组关于引风
机RB的保护判断。
控制逻辑保护设计的目标是使机组更加稳定的运行,并在保护机组设备的情
况下,能够合理的保护引风机维持运行状态,从而使得机组获得更高的运行稳定
性和经济性。
4.控制逻辑保护设计
4.1 引风机运行状态判断
引风机增加变频运行方式后,对于引风机的运行状态判断需要进行更改。引
风机的运行状态分为变频运行和工频运行,因此在逻辑上必须进行分布判断后进
行二取一。在逻辑设计的过程中,未避免引风机RB条件中的引风机跳闸与画面
例外报告显示运行状态的区别,应独立设计引风机运行状态判断的逻辑,与引风
机RB的逻辑不重叠。
4.2 引风机变频控制
引风机变频控制需要增加变频器进线开关控制、出线开关控制、变频器频率
控制以及新增设备相应的自动分闸、合闸允许、分闸允许保护条件。在引风机变
频控制中,应充分考虑各个开关之间的动作顺序设计,应对变频器可能出现偷跳
等情况的保护设计,以及在运行过程中存在运行和检修维护操作可能引发的设备
误动的逻辑风险规避。
4.3 引风机变频跳闸切换工频运行控制逻辑
引风机在变频运行过程中,出现各种原因导致变频控制回路跳闸,这时为保
证机组能够不触发引风机RB,需要将引风机的控制由变频切换至工频,这个过程中需要设定相应的顺序控制和保护条件。顺序控制中必须按照电气设备操作步序,设计开关跳闸和合闸顺序,必须注意不能同时将变频和工频电气回路合闸。
5.控制逻辑设计
5.1 引风机运行状态的逻辑设计
引风机的运行可以分为工频运行和变频运行两种方式,无论哪种方式都可以
认为引风机处于运行状态。但还需要考虑引风机在变频器跳闸至工频电气回路合
闸过程中,引风机的运行状态判断问题。因此,对于引风机运行状态判断的逻辑
进行以下设计:
图3 引风机已启动逻辑判断
5.2 引风机变频开关控制逻辑设计
5.2.1 引风机6KV开关QF跳闸逻辑保护条件
引风机6KV开关QF的逻辑保护设置,因保持其原有条件,主要针对引风机
对于锅炉整体的连锁保护以及自身设备设置的保护:
(1)两侧空预器停运,延时600秒;
(2)风机轴承温度>100℃,延时10秒;
(3)风机电机轴承温度>100℃,延时10秒;
(4)风机振动过大;
(5)引风机启动1分钟后,对应入口门均为打开;
(6)引风机A电机有系统重故障;
(7)FSSS跳送引风机;
(8)送风机运行时发生跳闸指令或电气跳闸。
5.2.2 引风机变频器进线开关QF2逻辑保护条件
引风机变频器的进线开关QF2需要考虑到合闸允许和分闸允许,且还需要考
虑到当变频器跳闸时连锁分闸的条件。另外需要确定引风机变频器进线和出线开
关的动作顺序,本文中的变频器控制的合闸顺序为先合闸出线开关QF2,再合闸
进线开关QF3;而断开顺序为先断开出线开关QF3,再断开进线开关QF2;
QF2允许合闸条件(以下条件同时满足):
(1)引风机6KV开关已合闸;
(2)引风机工频开关QF1已分闸;
(3)引风机变频器进线开关QF2允许远程控制;