火力發電廠鍋爐風機變頻器的自動化控制設計

王偉

摘要：文中基于對高壓變頻器基本架構進行了的細致闡釋，對當前時期火力發電廠鍋爐風機進行有效改造，為了能夠對鍋爐風機實際運行的具體情況進行全面掌握，要對其管控模式、自動化管控實施全面而合理的設計，對火力發電廠中鍋爐風機的變頻器進行有效完善，對火力發電廠的現代化發展提供一些幫助。

關鍵詞：火力發電廠;鍋爐風機;變頻器;自動化控制;設計

引言

在火電系統當中風機是極為關鍵的輔助性機械，其耗電數量非常巨大，當前來講很多火力發電廠的風機在調試過程中所使用的都是液力耦合方式，這樣才能夠對電機實際風量進行有效管控，這樣方式較為傳統，同時在節流方面會形成很大的損失，其也難以實現精準有效的操控，需要的能量也非常高，總體來講成效并不理想。在技術創新發展過程當中，高壓變頻器的產生對這個問題進行了有效解決，很多火力發電廠都開始對風機進行積極改造，優化風機管控系統，基于自動管控技術的實際應用，強化提升火電廠總體成效與應用性能。

一、高壓變頻器基本架構

（1）整流器。整流器的作用就是把三相交流電轉變成直流電，這個過程當中要應用到的裝置就是整流器，其一般都在電網側進行實際安裝。（2）逆變器。當前逆變器比較常用的一般是三相橋式，其包含六個半導體的器件，主要就是對輸出端的電壓頻率進行管控，一般是在負載側進行安裝的。（3）中間直流。針對火力發電廠來講，電網負載側的主要裝置就是異步電動機，因此負載類型就是感性負載。不管一部電動起處在怎樣的狀態，其實際功率都不會超出規定數值。因此，無功功率轉換通常都會有中間直流這個環節，作用就是要基于儲能元件對無功能量進行緩沖，所以，中間的直流環節也可以說是儲能環節，這個時候一定要注意的是，儲能過程中的電流是直流。（4）電路管控。依據運行流程把可管控電路劃分成為四個不同的組成部分，所有部分的功能是運算、檢測、輸入與驅動。管控電路的意義就是對電網負載側逆變器進行有效管控，還有就是針對整流器進行有效防護，比較常用的管控方式是模擬和數字。性能良好的變頻器通?；谟嬎銠C進行管控，管控方式是全數字形式，基于簡化硬件形成電路，之后基于特定計算機軟件來進行操作。因為軟件更為靈活，所以數字化管控一般應用在復雜管控操作中，使用頻率也比較高[1]。

二、對火力發電廠中鍋爐風機變頻器實施自動化管控設計的具體措施

2.1整體改造的方案

在鍋爐燃燒系統當中，通常都包含兩臺一次風機和兩臺送風機，一次風機當中的甲側位置上基于雙速電機實現帶動，調節方式是液藕，乙側位置上是基于單速電機而實現帶動，調節方式是液藕。綜合鍋爐實際需要，要對送風機與乙側位置上的一次風機實施改造設計，甲側一次風機暫時使用既有的調節方式，改造操作中實際應用到的裝置主要是高壓變頻器。遵照高壓變頻器實際應用需要，使用美國研發出來的無諧波高壓變頻器，火力發電廠當中的風量和膛壓調節還是分散管控，正常狀態下的實際運營中，兩臺送風機和乙側位置上的一次風機安裝變頻器，能夠滿足相應操作與訴求[2]。

2.2選擇變頻器

當前，鍋爐風扇由兩部分組成：鼓風機和排氣風扇，當鍋爐運行時，兩者必須連續運行。同時，引擎具有公差，因此通?？梢詼p少調試。風扇運行時，頻率，電壓，電流等相對較小。由于變頻器的速度直接控制變頻器的速度，因此在設置變頻器的額定電流時，電動機電流必須在運行期間合并并相應地增加，可以滿足變頻器的要求。選擇特定的逆變器時，必須考慮其電壓，可能的故障和運行成本。同時，必須在識別后進一步檢查逆變器，例如在啟動和過載期間的電流，以檢查其是否滿足相關要求。另外，需要進一步加強對成本的管理和控制。只要可以滿足風扇的特定要求，就可以選擇低功率的逆變器[3]。

2.3電氣管控系統的合理設計

為了保證管理工作的質量與成效，變頻器管控室要求集中分布。因為火力發電廠的廠區面積有制約性影響，因此在進行變頻器、線路、通風等諸多方面相關布置的時候一定要對整體方案進行完善。變頻器管控室的通風非常關鍵，變頻器上需要安裝散熱裝置和風道。這樣熱風會在風道引導之下排出去，風量并不會因為風道的存在而產生變化。變壓器和功率單元裝置頂端風機也需要安裝風道，同時要進行單獨配置，絕對不能對其進行整合。風道和風機周圍的管道間距不能低于3厘米，電源在柜的頂端進入，因此風機罩安裝時一定注意給電源線留有一定空間。風道排風口的位置要向下傾斜，這是為了能夠起到防水的作用。要在同樣的位置上安置鋼絲網，這是為了能夠有效防鼠。管控室的風口要設置成為濾網形式的，室內門窗要實施密封處理，基于空調保證室內空氣的循環、溫度。變頻器通常都是下進線方式的，從電纜隧道當中被完全引出。對輔助電源進行有效應用，同時要加設變頻器，將其設置在引風、送風與開關之間，無需將極有工頻回路進行拆除。變頻器與電機之間要使用高壓電纜進行連接，盡量使用既有電纜線。倘若電機需要進行移動，要兼顧電纜線余量問題。變頻器小間位置上要設置車間盤，對雙路電源進行切換，電壓是400V，為變頻器小間中的所有用電設備提供充足電能。6000V高壓電基于變頻器送入到刀閘中，之后經由刀閘送至電動機中。變頻柜與火電廠整體接地系統實現連接，接地材料鍍鋅扁鋼，其橫截面的面積是50mm2，實際電阻不超過4Ω，DCS是變頻器管控系統[4]。

2.4風扇控制的結構

風機控制系統由兩部分組成：PLC和變頻器。 PLC是控制整個系統的核心和關鍵，而變頻器則是執行器和系統指令的傳輸。 PLC發出控制命令后，它將以可變頻率供電以實現平穩控制。速度目標具體控制原理如下：（1）風扇。鼓風機的主要功能是使鍋爐燃燒。爐子可以保持穩定的空氣流，以提供足夠的氧氣來燃燒爐子中的燃料。使用變頻器后，可通過控制電路實時調節爐溫，以控制風扇的頻率轉換。它的特殊功能原理是，當測量設備檢測到盧塘的溫度高于設定的標準值時，會將其轉換為相應的信息數據，并將其傳輸到皮帶驅動器，然后通過變速箱和PID轉換為電信號?？刂扑惴ㄓ糜谶M一步校準。檢查計算結果，最后將電信號通過輸出端子發送，以便逆變器可以根據接收到的信號來調整和調整電壓，頻率和其他參數，減少風量并避免額外的功耗。

（2）排氣扇。排氣扇用于從爐中除去煙道氣，這些煙道氣是在鍋爐中燃燒燃料時產生的。排氣扇產生的空氣量大或小都有不利影響。如果太大，則會增加能耗并導致資源浪費不足。如果太小，將無法消除煙霧并降低鍋爐的燃燒效率。因此有必要通過壓力傳感器實時檢測和傳輸爐內負壓參數，以便可以及時記錄爐內負壓情況，以便傳輸可以實時接收相關信息并轉換電信號，然后使用PID控制器。該控制算法用于進一步校準，最后變頻器根據接收到的信號調整風扇的風速。

2.5變頻器節能改造時的注意事項

轉換特定變頻器時，必須正確連接輸入連接和輸出連接，因為要區分正電流和負電流。反向連接出現問題時，很容易引起風扇故障。同時，風扇在運行期間振動。為了避免變形和共振，必須將轉子的臨界轉速結合起來以提供有效的保護。變頻器也必須接地，以確保變頻器正常運行。

結束語

通常，將變頻器用于鍋爐風扇的節能轉換不僅可以改善控制效果，而且可以減少能耗。 當前，節能技術的研究和應用應致力于與鍋爐風扇控制系統完全集成的變頻器的轉換。

參考文獻：

[1]張振華，陳作海，白建東，王興盛.高溫風機變頻器自動降頻分析[J].水泥工程，2020（05）：46.

[2]王月.通風機變頻器的QPR控制策略應用研究[J].煤礦機械，2020，41（09）：150-152.

[3]劉鋒國.變頻器在火焰清理除塵風機上的節能應用[J].中國設備工程，2020（15）：86-89.

[4]陳慶.變頻器在液位自動控制中的應用及其節能效果[J].科技創新導報，2020，17（19）：48-50.