锅炉空气预热器控制系统的改进.pdf

第3 2卷 第7期 2 01 0年 7月 华 电技 术 Hu a d i a n T e c h n o l o “ Vo 1 3 2 No 7 J u 1 2 0 1 0 锅炉 空气预热器控制系统 的改进 金晏海 ( 广东惠州天然气发电有限公 司， 广东 惠州5 1 6 0 8 2 ) 摘要 ： 对某电厂 3 0 0MW 饥纽锅炉空气预热器控制系统的组成 、 原理和存在 的问题进行 了介绍 ， 重点讨论 了控 制系统 在控制电源切换或控制方式切换引起传动油泵跳闸时 ， 使空气预热器联锁启备用 电机条件不成立 ， 从而导致空气预热器 主 、 辅电机全停而引起 R U N B A C K的现象 ， 提出了解决问题的技术改造方案 。改造后 ， 在进 行控 制电源切换时跳闸的传 动油泵会 自动启动 ， 保证 丁空气预热 器联锁启备用电q l fl “ 条件 。 关键词 ： 锅炉 ； 空气预热器； 控制系统 ： 电源切换 ： 联锁 启动 中图分类号： T K 2 2 3 3 4 文献标志码： A 文章编号： 1 6 7 41 9 5 1 ( 2 0 1 0 ) 0 7一o 0 1 7一 O 6 O 引言 某电厂2台 3 0 0 MW 机组于 2 0 0 7年建成投产 ， 空气预热器控制系统采用变频启动 ， 正常运行后切 换到工频控制方式 由于控制系统在设计上存在缺 陷 ， 在控制电源进 行切换时 ， 引起传动油泵跳闸， 使 空气预热器联锁启备用 电饥条件不成立 ， 从而导致 空气预热器主、 辅电机全停而引起机组快速减负荷 ( R U N B A C K) 事故的发生。本文对锅炉空气预热器 控制系统的组成 、 工作原理 、 存在的问题和改进方法 进行介绍 1 锅炉空气预热器控制 系统的组成 锅炉窄气预热器控制系统 由动力回路 、 变频器 控制回路 、 主驱动控制 回路( 如图 1所示 ) 、 辅驱动 控制回路( 如图 2所示 ) 、 传动油泵控制回路( 如图 3 所示) 、 保护和故障报警 回路 、 分散控制系统( D C S ) 控制回路( 如图 4所示 ) 等组成。 2 工作原理 主 、 辅驱动电机各采用 1 套变频器独立控制 ， 当 任一套装置发生故障时， 另一套装置仍可继续 作， 通常以主驱动 电机工作为主：当主驱 动电机工作 时， 辅驱动电机备用， 此时若主驱动装置发生故障， 辅驱动装置可自动启动( D C S控制且投备用时) ， 辅 驱动电机启动后 ， 空气预热器只能快速转动。主驱 动装置有快速和慢速 2种启动转速 ， 可在现场控制 柜 设定 ； 主 、 辅驱动电机启动完成后， 变频器退出， 转 频运行， 以提高控制系统的可靠性。 “ 现场 D C S ” 控制 方式 由 D C S控制切 换开 关 收稿 日期 ： 2 0 1 0 0 31 6 ( K 1 ) 来控制 K A 1 1 进行， 当设定为现场控制时( D C S 控制 K A 1 1 处于不通 电状态 ) ， 在现场控制箱上可 启 、 停辅驱动电机和油泵电机 同时 ， D C S 可停止主 、 辅 电机和油泵电机， 但不能在 D C S启动 ， D C S的启 动开关控制无效。当设定为 D C S控制时( D C S 控制 K A1 l处于通电状态 ) ， 可在 D C S上启停主 、 辅驱动 电机和油泵电机 ， 同时在现场控制柜上可停止主、 辅 驱动电机和油泵电机 ， 但现场控制柜上的启动开关 控制无效。若发现空气预热器异常 ， 按紧急停机按 钮 ， 装置将会停止工作。 在现场控制柜上手动启动辅驱动电机前， 应先 启动传动油泵 ； 当设定为 D C S控制时， 油泵首先启 动， 为启动主 、 辅驱动电机做好准备 。 当变频器发生故障时， 将保护停止 当前运行的 驱动电机， 故障排除后可按复位按钮， 变频器才能恢 复正常。主、 辅驱动电机还设有过流保护回路 ， 当电 机过流时， 也会 自动停止电机的运行 3 存在的 问题 从图 1 、 图 2 、 图 3可以看出， 该控制系统存在以 下 问题 ： ( 1 ) 当第 1路 电源正常时， 主驱动 电机只能在 D C S上进行控制， 当第 1 路电源失电时， 由于控制回 路无电， 主驱动电机将无法使用 ， 如果此时辅驱动电 机刚好 检修 ， 则会引起 “ 空气预热器 主、 辅 电机全 停” 而引发 R U N B A C K 。 ( 2 ) 设 备运 行 的 自保持 接 点 ( K A 1 0、 K M5或 K M 6 ) 与 “ 现场 D C S ” 控制 方式切换接点 K Al 1串 接 ， 当进行“ 现场 D C S ” 控制方式切换时 ， K A I 1会短 时间断开而使空气预热器运行的辅电机和传动油泵 跳 闸 ? ( 3 ) 当第 1 路 电源故障 ， 电源切换接点K A 1 在 华 电技 术 第3 2卷 U 01 N U O 5 图 1 主驱动控 制回路 N 图 2 辅驱动控制回路 第 7期 金晏 海 ： 锅 炉空 气预 热 器控 制 系统的改进 l 9 2 Ol 1 Ol 2 02 3 L S BO 1 HL 1 1 7 一 一 K A l l ! ! 至旦 i 1 0 K A4 二 D c s 停【 “ 曼 L j L _ L l K M 6 i 磊 ： _ = _ J D C S 启动 一 M KM 6 KA 9 K 7 I 2 0 厂 _ l f L一 、 壁 =L K M5 2 7 H Lt 2 y ： K A0 ，K M6 厂 AC 2 2 0V s 2丽 眦 v 铷 l厂 鼢 + r _ 4 - 2 0 m A L一r_、， X、+ 一IT 3 L 。 4 2 0 m A 图 3 传动油泵控制 回路 圈 4 DC S控 制 逻辑 图 切换过程 中也会短时间断开而使空气预热器运行的 主电机和传动油泵跳闸， 但 D C S会连锁启动传动油 泵和空气预热器辅电机。 ( 4) 如果设备运行后再 合上第 l 路 电源， K A 1 会切换控制电源使空气预热器的传动油泵和辅电机 跳闸， 由于原 D C S逻辑只在电源消失时才会连锁启 动传动油泵 ， 因此 ， 空气预热器主 、 辅电机将 由于传 急停 现场控制 D C S控制 空气预热器停止 现场控制 油 D C S挖制 动油 泵跳 闸而 连锁 启动 不 成 功， 最终 导 致 R U N B A C K故障的发生。 4改进方案及优缺点 由于电源切换或改变控制方式时会引起运行设 备跳闸， 对比几种方案后 ， 选用最优方案进行改造。 ( 1 ) 方案 1 。将控制电源改为直流电源 ， 取消电 源切换 ， 由电气专业另外拉电缆至就地控制柜 ， 设备 启动后不进行控制方式切换。该方案的优点 ： 没有 电源切换 ， 运行可靠 ， 控制电源消失的几率很小， 只 有 2路动力电源都消失 ， 才会引起空气预热器主、 辅 电机全停。方案的缺点 ： 由于更换电源类型， 原控制 的交流元件需全部改为直 流元 件， 改造投 资大 ， 工 期 长 。 ( 2 ) 方案 2 。不改控制 电源， 在 D C S中监视电 源切换 ， 如有电源切换 ， 则 自动发出启动传动油泵指 令并将运行 自保持接线方式改为图 5所示的接法 该方案的优点 ： 可利用原有的控制设备 ， 投资小， 工 期短 ， 切换控制方式引起运行设备跳闸的问题也可 得到解决。该方案的缺点 ： 第 1 路电源正常时， 主电 机只能在 D C S上进行控制的缺陷仍未得到解决 2 0 华 电技 术 第 3 2卷 图 5 改进后的 自保持接法 ( 3 ) 方案 3 。不 改控制 电源 ， 在 D C S中监视 电 源切换， 如有电源切换， 则自动发出启动传动油泵指 令 ， 而且将电气送来的动力电源分开接到厂用电不 同的段上 ， 并增加 1台传动油泵 ， 运行 自保持接线方 式改为图 6所示的接法 ， 运行 自保持在 D C S中增加 传动油泵的备用逻辑( 如 图 7所示) 。该方案 的优 点是： 投资较小 ， 工期较短， 控制方式切换不会引起 运行设备跳闸， 主电机的控制方式也可得到解决， 传 动油泵有了备用泵 ， 系统的安全性得到了很大提高。 图 6 增加传动油泵后 的自保持接法 综合比较以上 3种方案可知 ， 切换控制方式的 问题在第 3种方案中可得到彻底解决。由于增加了2 个延时断开的继电器并改进了传动油泵的备用逻辑， 也使得电源切换引起空气预热器主、 辅电机全停的问 题得到解决 ， 而且增加传动油泵后， 运行方式 比原方 式更灵活 ， 控制系统的安全性也得到了很大提高。 空气预热器 空气预热器 连锁启空气预 主 电机不运行 辅电机投备用T D _ O N 5 s 热器辅 电机 传动油泵不运行 传动油泵 图 7 传动油泵备用逻辑 因电气送来 的 2路动力 电源分别接不 同段 的厂用 电， 2路控制电源同时消失的几率很小 ， 电源切换使 空气预热器主 、 辅电机全停引起 R U N B A C K的可能 性几乎为零 ， 因此 ， 决定采用方案 3进行改造 。 5 空气预热器控制 系统改进后 维护要点 控制系统改进 后 的接线原 理 如 图 8 、 图 9、 图 1 0 、 图 1 1 所 示 。 I 急停 任一油泵运 行 直流电源 主驱动电流输 出 1 l I 辅驱动电流输出 I I 主驱动电流输出 3 0 l 3 03 3 0 2 1 控 制电源 失电 3 0 4 2控制电源失电 3 0 5 3 0 6 主驱动 电机运行 3 0 7 _ 坐L 3 0 8 辅驱动电机运行 一 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。一 l 3旦 驱动装置停止 3l O 3 1 3 -_ 3 1 4 主驱动启动 中 3 1 5 r_ 坚 3 1 6 辅驱动启动中 3 1 7 A_ 3 1 8 主驱动 故障 3 1 9 ， _ A一 3 2 0 辅驱动故障 3l j 3 2 急 停 图 8 电源切换及公用部分接线原理 3 3 2油泵运行 第 7期 金晏 海 ： 锅 炉空 气预 热 器控 制 系统 的改进 UO l QF 3 、 1 01 H 1 1 0 2 ll KAl - 一 叁 i ； s ： 一 呈 ， ! _Al FR1 1 05 一KA 3 一 KA 1 0 7 HI 2 3 L 一 L 一 1 l l 、 叁 C S 一 一 K3 1 0 8 _ KA 4 一 K7 1 0 9 _KA9 1 0 4 S B 2 i l S B I K A 5“ K A - r _ 一多 ! l ! ：! 曼 一 l_ 一 些 电源开关 控 制电 源监 观 启动 完成 故障 保护 远方 就地 D C S停止 主 电机 D C S停止 主 主油泵 驱 就地启动 动 主油泵 控 自保持 制 DC S启动 回 主油泵 路 急停 启动 停 止控制 变颁启动 切换控制 【频运行 】 图9主驱动控制接线原 理 LO 5 N Q 、4 2 0 1 HL6 2 0 2 l0 KA 6 j r一 一 C2一ASt A 2 03 _ _ _KA 7 ； C1 一AS t 1 l K M4 一 ，F R2 2 0 5 1 ll KA 8 一 KA8 2 07 HL7 一 生 2 5 3 一 K A I 2 一 K l 2 至 ( ： S 一 一 K1 0 2 0 8 一KA1 3 一 K t 2 2 0 9 _ j KA0 广 K 竹 t 26 5 KII i s B8 动 ： S B O K 1 0 2 0 4 6 S B5 K A1 0 K A8 一 三 一 ! ；2 1 2 2 1 一 ； 2 2 i 刍 K A l 3 K A 5 K T 6 延时 U= = 坠 S 动 断开 K A I O 2 27 KA7 2 29 K M3 2 3 i K M4 、 L KT3 一 KA 7 2 33 rKT4 r _ 一 ! ： 一一 电源开关 控制 电 源监视 启 动 完成 故障 保护 远方 值 地 D C S停 止 辅 电机 D C S停 止 辅 辅油泵 驱 就地启动 动 辅油泵 控 自保持 制 DC S启动 回 辅油泵 路 急婷 启动 停 止控制 变频启动 切换控制 工频运行 图 l O 辅驱动控 制接线原理 丑 ! ! S T F C I J Q 1 3 R E S AI r匕 S A 1 0 1 5 R M A s l c2 l ! R I A2 0l 1 S D f 故障 启动完成f I 故障t j 启动完成 盈 2 2 华 电技 术 第3 2卷 1 电源 -38 0V U1 V1 W 1 N 主驱动电机 ( 1 1 k W) # 2 电源 -3 8 0V QF 2 l 、 、 W 05 V05 UO5 F u z 一 ( 、 、 、 U 0 6 V 0 6 W0 6 、 l K M 4 AS2 l U0 7 V0 7 W0 7 U3 4 V3 4 W： f K M 3 F R 2 、 K h U0 8 V0 8 W 08 TA2 V421 r T9 U36 V 3 6 W ： N 4 2 1 由 U 2 l I 一 ( ju 3 W j ， ( ， 、 ， 主传动油泵电机 ( 4 k w) 辅驱动电机( 1 1 k W) 辅传动油泵电机 ( 4 k w) 图 1 1 动力回路 正常运行时， 最好使用主油泵配辅电机或辅油 泵配主电机 的运行方式 ， 这样 ， 当有某路 电源中断 时 ， 只停其中的一个设备， 可缩短启动备用设备的时 间。如果使用主油泵配主电机或辅油泵配辅电机的 运行方式 ， 当该路 电源 中断时， 2个设备均跳 闸， 必 须连锁另 2个备用的设备。因为传动油泵启动后才 允许启动空气预热器 ， 所 以， 必须将连锁启动空气预 热器驱动电机的延时时间适当延长 ， 使得油泵启动 后才发出启动空气预热器的指令。维护中不得随意 修改连锁启动空气预热器驱动电机的延时时间， 如 需要修改 ， 必须试验后确定 ， 保证连锁启动成功。 6 结束语 锅炉空气预热器控制系统改进后 ， 彻底解决了 切换控制方式和设备运行后投用第 1路电源会引起 设备跳闸的问题 ， 设备运行中可随意切换控制方式 ， 运行方式灵活。只要有 1 路电源正常， 设备就可正常 运行， 由于增加了 K T 5 、 K T 6 2个延时断开