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除塵降溫排熱風(fēng)機(jī)增壓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)協(xié)調(diào)控制策略的應(yīng)用

　該系列風(fēng)機(jī)由圓筒型鋁合金外框、PBT塑料風(fēng)葉與電機(jī)構(gòu)成一體，并通過雙面法蘭安裝，固定具有體積小，免維護(hù)、安裝方便等特點(diǎn)，并具有噪音低、振動小、運(yùn)行可靠等優(yōu)良性能。該風(fēng)機(jī)主要用于自動控制裝置、電子設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、計算機(jī)、電源設(shè)備、電焊機(jī)、包裝印刷設(shè)備，衛(wèi)星通訊，數(shù)控機(jī)械，辦公用品自動化等通風(fēng)排熱之用。
　　溫度（℃）：-20℃~+60℃滾珠軸承（B），-10℃~+40℃含油軸承（S）
　　相對溫度（﹪）：90﹪~95﹪
　　氣壓（毫米水銀色柱）：55Kpa（G）74.8Kpa（H）
　　振動：振頻10-55Hz低頻限幅、雙振幅1.5mm
　　沖擊：（峰值加速度）150m/S2
　　使用壽命：含油軸承30000小時，滾珠60000小時（試驗(yàn)室25℃狀態(tài)時）


對于大多數(shù)含脫硫裝置的電站而言，增壓風(fēng)機(jī)是必須配置的，其煙氣工程通常的控制策略為增壓風(fēng)機(jī)控制增壓風(fēng)機(jī)入口壓力，引風(fēng)機(jī)控制爐膛負(fù)壓。對于風(fēng)機(jī)串聯(lián)運(yùn)行工程，這種控制方式結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，但是當(dāng)出現(xiàn)煙氣流量大幅變動、風(fēng)機(jī)RB等惡劣工況時，由于爐膛負(fù)壓和增壓風(fēng)機(jī)入口壓力之間的耦合作用，一旦調(diào)整不好，該控制方式容易產(chǎn)生振蕩甚至發(fā)散，對機(jī)組運(yùn)行帶來較大風(fēng)險。本文提出一種增壓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)聯(lián)合協(xié)調(diào)控制的方式，該方式利用兩種風(fēng)機(jī)同時控制爐膛負(fù)壓，并兼顧增壓風(fēng)機(jī)入口壓力。通過該控制方式可以有效避免傳統(tǒng)控制模式帶來的一些弊端。
1 對象特性分析
壓力反映了氣體的狀態(tài)，是質(zhì)量、溫度等參數(shù)的綜合體現(xiàn)。爐膛壓力和增壓風(fēng)機(jī)入口壓力由煙氣量、燃料量、送引風(fēng)機(jī)狀態(tài)、增壓風(fēng)機(jī)狀態(tài)、爐內(nèi)燃燒強(qiáng)度、爐內(nèi)溫度、煙氣溫度等參數(shù)決定。下面假定高溫低壓的煙氣為理想氣體，對壓力特性進(jìn)行定性分析。
由理想氣體性質(zhì)可得：p=mRT/V (1)
對(l)式求導(dǎo)得：

對于鍋爐而言其容積V是固定的，因此由(2)式中可以看出壓力和氣體的質(zhì)量、溫度的狀態(tài)直接相關(guān)。具體對爐膛壓力和增壓風(fēng)機(jī)入口壓力而言，其主要影響因素如下：
爐膛壓力和爐內(nèi)煙氣質(zhì)量變化、爐內(nèi)溫度變化相關(guān)。引起爐內(nèi)煙氣質(zhì)量變化的因素主要包括：送風(fēng)量、引風(fēng)量和燃料量；引起爐內(nèi)溫度變化的因素主要是爐內(nèi)燃燒工況的變化。
增壓風(fēng)機(jī)入口壓力和引風(fēng)機(jī)至增壓風(fēng)機(jī)煙道內(nèi)煙氣質(zhì)量變化、煙氣溫度變化相關(guān)。引起煙道內(nèi)煙氣質(zhì)量變化的因素主要包括：引風(fēng)機(jī)排煙量，增壓風(fēng)機(jī)出力；引起煙道內(nèi)煙氣溫度變化的因素主要包括爐膛排煙溫度的變化。
以增壓風(fēng)機(jī)控制其入口壓力、引風(fēng)機(jī)控制爐膛負(fù)壓的傳統(tǒng)控制方式，在正常工況時完全可以滿足對爐膛壓力和脫硫工程的控制需求。然而在某些特殊工況下卻存在不安全因素。
例如在爐膛內(nèi)燃燒發(fā)生劇烈變化、煙氣流量快速下降的工況下。爐膛壓力迅速下降，引風(fēng)機(jī)出力減小。隨后增壓風(fēng)機(jī)入口壓力也隨之下降，增壓風(fēng)機(jī)也減小出力。不過由于引風(fēng)機(jī)初期出力的減小和壓力傳遞的時間差，當(dāng)引風(fēng)機(jī)出力減小后一段時間增壓風(fēng)機(jī)才開始減小出力。由此導(dǎo)致增壓風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)和引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)相互耦合，使得壓力可能出現(xiàn)反復(fù)波動、波動幅度過大、波動時間過長等現(xiàn)象，嚴(yán)重時壓力的波動可導(dǎo)致爐膛壓力保護(hù)動作甚至可能拉塌煙道。
因此在傳統(tǒng)的控制邏輯中，針對風(fēng)機(jī)RB的工況通常增加了相應(yīng)的前饋邏輯：風(fēng)機(jī)RB時，增壓風(fēng)機(jī)出力迅速減小至原來的70％左右。同時為了減小增壓風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)和引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)之間的耦合作用，通常將增壓風(fēng)機(jī)對其入口壓力的調(diào)節(jié)能力設(shè)得較弱。這樣一來，當(dāng)機(jī)組正常工況波動時，很可能出現(xiàn)增壓風(fēng)機(jī)入口壓力調(diào)節(jié)過程較長，調(diào)節(jié)品質(zhì)較差的情況；當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)磨煤機(jī)跳閘導(dǎo)致燃燒工況大幅波動時，則會出現(xiàn)由于調(diào)節(jié)能力不足導(dǎo)致壓力波動過大，嚴(yán)重影響安全運(yùn)行。
2 協(xié)調(diào)控制仿真試驗(yàn)
增壓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的協(xié)調(diào)控制主要是指：爐膛負(fù)壓由增壓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)來共同控制，增壓風(fēng)機(jī)在控制爐膛負(fù)壓的同時兼顧增壓風(fēng)機(jī)入口壓力。采用風(fēng)機(jī)的協(xié)調(diào)控制后，當(dāng)爐膛內(nèi)燃燒發(fā)生劇烈變化導(dǎo)致煙氣量大幅改變時，增壓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)同向調(diào)節(jié)，克服了兩者之間的耦合作用，不會產(chǎn)生由于增壓風(fēng)機(jī)入口壓力的滯后性、風(fēng)機(jī)之間的耦合性導(dǎo)致的增壓風(fēng)機(jī)與引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)的不同步，減少了增壓風(fēng)機(jī)對風(fēng)煙工程的內(nèi)擾，使得包括爐膛負(fù)壓在內(nèi)的風(fēng)煙工程各參數(shù)調(diào)節(jié)品質(zhì)得到提高。
根據(jù)前面分析的壓力特性，對風(fēng)煙工程進(jìn)行仿真建模，并對仿真模型進(jìn)行對比仿真試驗(yàn)，定性仿真風(fēng)量大幅下降時風(fēng)煙工程的工作狀態(tài)。在仿真中分別采用兩種控制模式并調(diào)整參數(shù)至最優(yōu)，仿真結(jié)果如圖l所示。從圖1中可以看出：



(l)在原控制策略下，引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)存在較強(qiáng)的耦合作用(風(fēng)機(jī)之間的反向調(diào)節(jié))；采用協(xié)調(diào)控制后，風(fēng)機(jī)之間的耦合作用減弱了。
(2)采用協(xié)調(diào)控制后，無論爐膛壓力和增壓風(fēng)機(jī)入口壓力，其壓力波動幅度和波動的持續(xù)時間均得到了改善，風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)幅度也變得更加平緩，風(fēng)煙工程的調(diào)節(jié)品質(zhì)得到了顯著提高。
3 協(xié)調(diào)控制實(shí)施效果
定性仿真試驗(yàn)證明協(xié)調(diào)控制模式能有效地減弱風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)之間的耦合性作用，同時改善調(diào)節(jié)品質(zhì)，增加控制的安全性。按照仿真試驗(yàn)思路在某300MW機(jī)組上進(jìn)行了引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)聯(lián)合控制試驗(yàn)，對不同工況下風(fēng)機(jī)協(xié)調(diào)控制的控制品質(zhì)進(jìn)行考核。
3.1 協(xié)調(diào)控制策略
某電廠＃5機(jī)組為300MW亞臨界燃煤機(jī)組，其鍋爐采用上海鍋爐廠制造的亞臨界壓力一次再熱控制循環(huán)鍋爐。引風(fēng)機(jī)為靜葉可調(diào)軸流式，設(shè)計工況為953070m3/h，風(fēng)機(jī)全壓設(shè)計工況為4693Pa。該機(jī)組配置石灰石-石膏濕法脫硫裝置，一爐一塔，每臺爐煙氣工程配置一臺100%BMCR容量的動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)，用于克服FGD裝置投入時引起的煙氣壓降。增壓風(fēng)機(jī)的性能保證能適應(yīng)風(fēng)機(jī)設(shè)計工況35％-100%BMCR負(fù)荷下正常運(yùn)行，并留有一定裕度。

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