330MW机组一次风机变频运行“抢风”问题的分析

330MW机组一次风机变频运行“抢风”问题的分析

陈书剑

华能海南股份有限公司海口电厂，海南省澄迈县 571923

摘要：本文主要针对亚临界锅炉一次变频风机抢风问题，分析出原因并制定预防措施,结合现场情况分析了不同负荷段制粉系统通道阻力的变化以及变频器的工作性能对一次风机运行的影响。结果表明：由于系统的阻力发生变化，使一次风机工作于不稳定区是造成一次风机失速的主要原因，提出通过提高一次风压力 的方法来克服系统风道阻力，并且得到了很好的效果，解决了两台一次风机低负荷抢风的情况，为保证一次风机安全运行，防止机组不安全事故的发生提供了依据。

关键词：抢风；风道阻力；一次风压；变频器运行

华能海口电厂为哈尔滨锅炉厂制造的亚临界、一次中间再热、自然循环汽包的П 型锅炉， 采用四角切圆燃烧方式，风烟系统为两侧布置，每台炉布置 5台磨煤机，磨煤机为中速辊式正压直吹磨。正常运行时，一次风系统通过风机变频调节控制一次风母管压力，实现进入磨煤机的一次风量控制，保证磨煤机运行的效率，由热风门开度控制一次风量大小，从而实现磨煤机煤量随锅炉负荷的变化。一次风机运行过程中特别是在停运磨煤机后容易发生失速、喘振、“抢风”事故^[1]。

“抢风”是指：两台并联运行的风机中，流量(或电流)相差较大(一台流量突然减小另一台的流量由于自动控制原因而迅速增加)，运行时想要用增大较小流量风机的开度和减小大流量风机的开度的办法将两台风机的流量调平衡，但两台风机的流量始终无法调整到一致的现象^[2]。因此，避免一次风机出现“抢风，尽量使一次风机在最佳的状态下运行，这是目前防止一次风机严重受损，延长一次风机的寿命最需要迫切解决的问题。

一、330MW亚临界锅炉一次风机“抢风”的原因

本厂的一次风机系统、风烟系统、制粉系统在正常运行时，均为自动控制，高负荷时5台磨煤机运行，低负荷时保留最底层3台磨煤机运行。

1. 一次风机抢风的实例

1）当低负荷段只有3台磨煤机隔层运行时（例如ABD或ABE磨煤机运行），一次风机变频器自动状态即出现抢风情况，变频器切手动状态后两侧电流仍偏差大且风机发出嗡嗡声响。

表一 一次风机在失速区主要参数

表二 一次风机在失速区主要参数

在制粉系统隔层运行的情况下，从表一、表二可以看出在机组负荷低于190MW下锅炉总风量在630-706Nm3/h之间偏低摆动，风压也在7.0-7.5kpa范围内变化，此时两台一次风机出现抢风且电流偏差最大达到20A，说明3台磨煤机隔层运行时容易进入失速区并且不容易调整回到正常运行区。

当低负荷段只有3台磨煤机非隔层运行时（例如ABC磨煤机运行），一次风机变频器自动状态即出现抢风情况，两侧电流偏差大且风机发出嗡嗡声响，但一次风机变频器切手动后风机逐渐趋于稳定。

表三 一次风机在失速与非失速主要参数对比

从表三可以看出，只有底层3台磨煤机集中运行时一次风机变频器在自动状态也会出现“抢风”，两侧风机电流偏差最大24A，出口风压为7.1kpa,但一次风机变频器在手动状态后两侧风机电流偏差最大2A，出口风压为7.6kpa没有出现“抢风”情况。

2. 一次风机抢风的原因

在负荷高峰段时制粉系统至少4台磨煤机运行，此时的一次风系统的总风量以及总通道阻力足以满足一次风机在正常工作区内运行。但随着负荷晚高峰过后考虑到制粉系统的经济合理运行其调节手段除减小各台磨煤机的给煤量外，比较经济的调节手段为通过减少投运磨煤机的数量而尽可能维持运行磨煤机的最佳出力^[3]。相应的一次风机母管压力随机组负荷的降低而下降，同时流量随投运磨煤机数量的减少也下降，此时随着已停运磨煤机的热风门及出口门关闭后锅炉一次风系统总阻力也在增大，一次风机变频器在自动状态下无法将两侧风机流量调整平衡，从而使风机进入失速区。由于采用该制粉系统的锅炉一次风系统总阻力会较大，需一次风机的压力足够大才能够克服阻力。随着负荷的降低一次风机的流量也在减少，一次风系统需要的总风量小于两台一次风机工作压力下不失速所需的流量之和时，必将造成一台风机失速^[4]。

如图1所示，当制粉系统在隔层运行时，一次风系统的通道局部阻力增大 ,使风道阻力特性发生变化，致使风机在一次风压大于7.5kpa、风量706Nm3/h时仍处于失速区。但制粉系统集中运行时，如机组负荷不变，制粉系统需要的通风总量和阻力也不会变，一次风机变频器在自动下无法跟踪而进入失速区，但一次风机变频器切手动后风机即不再出现抢风情况。

图1低负荷时一次风机抢风曲线图

二、运行中影响 330MW 亚临界锅炉一次风机“抢风”的因素

1.风道阻力、空预器阻力以及燃烧器的阻力

华能海口电厂设计两台一次风机，运行时空预器一次风阻力最高达到1300pa，燃烧器多为结焦严重以及一次风系统风门开不到位情况都形成很大的阻力，当制粉系统由4台磨煤机运行到3台磨煤机运行时，一次风量将下降约1/4。如此大的风量变化下若风机随着转速的降低，风机风压将不足以克服系统阻力风机就会出现失速情况，进而引起“抢风”^[5]-[6]

。若跳磨时立即关断了磨煤机进、出口门而未能及时提高一次风机母管压力，则该一次风机也会必定失速。

2.制粉系统所带的煤量较多

在制粉系统停运过程中，随着运行磨煤机台数的减少每台磨的给煤量增加，阻力也会增加。此时，若不能使一次风母管压力处在合理的风压下 ,便可能使一次风机落入失速区运行，流量骤降，即发生“抢风”。当磨组所带的煤种为“国产煤”时，因此煤种发热量偏高所以同样的负荷下相对其他煤种来说制粉系统的总煤量少风压也容易满足，一次风机发生“抢风”的可能性小。

3.一次风机变频器自动跟踪灵敏性不好

当只有3台磨煤机特别是ABC磨煤机运行时，低负荷下一次风机变频器自动下出现抢风情况，出口风压不稳定。当制粉系统由4台磨煤机运行变为3台磨煤机运行时，按照一次风系统设计阻力下一次风机变频器所调节的风压是可以满足的，但由于风道阻力的增加、变频器自动跟踪灵敏性不佳使得风机无法摆脱失速区而发生“抢风”现象。

三、、运行中防止 330MW 亚临界锅炉一次风机“抢风”的措施

1.通过提高一次风压克服风道阻力

经过开大一次风机变频器开度 ,以提高一次风压力 来克服系统风道阻力 ,使一次风机运行在稳定区。如图2所示，在机组负荷170MW时将一次风母管压力提高至7.5kpa，比自动给定值高出0.2kpa左右，一次风机运行两侧流量平衡，没有发生“抢风”。

图2 低负荷时一次风机稳定运行曲线图

2.确保一次风道畅通减小风道阻力

1）保证运行磨煤机热风门的开度大于80%,不同的一次风母管压力对应不同的一次总风量^[7]。

2) 保持空预器受热面的清洁,若发现有堵塞现象时要提高吹灰的压力加强吹灰。

3）运行中磨煤机因故障或RB动作发生跳闸后进出口挡板、冷热风调门突然关闭，应立即开启跳闸磨煤机的出口门和冷风门吹扫，防止一次风机抢风。

3.提高一次风机变频器投自动跟踪的灵敏性

以前低负荷3台磨煤机运行容易“抢风”，在停运第四台磨煤机时将一次风机变频器退手动，当需要手动调整一次风机出力时务必同时增或则减两台风机出力。如表四所示自从机组大修将一次风机变频器返厂维修后自动跟踪的灵敏性提高不少，低负荷将一次风机变频器放置自动状态也没有出现抢风情况。

表四 低负荷一次风机变频器自动状态主要参数

4.避免运行磨煤机所带煤量过大

因煤质变差磨煤机大煤量运行时，若未及时减少给煤量调整会造成个别磨煤机煤量大和入口风量明显下降或者磨石子煤清理不及时也会造成磨煤机入口风道严重存积石子和煤，从而导致磨煤机风量大幅降低，以上因素都会造成一次风系统阻力增大使风机进入失速区。

四、结语

本文主要根据本厂锅炉特性及一次风机技术规范，结合实际运行调整经验，对变频式一次风机失速原因进行深入分析，并制定了相应的防范措施，重点从提高一次风压力克服系统风道阻力来使一次风机运行在稳定区，避免出现风机“抢风”事故。希望本文的调整方法能使运行人员在以后工作中发现一次风机失速后，都能及时、准确采取措施，保证一次风机的安全稳定运行。

5. 参考文献

[1]张晓梅.燃煤锅炉机组(第二版)［M].北京:中国电力出版社，2007．

[2]刘家钰、阮苗英.防止锅炉一次风机“抢风”技术措施[J] 西安热工研究院

[3]刘家钰.风机改造中常见问题的解决措施［J］.热力发电,2012

[4]陈欣、谢倩.330MW循环流化床机组一次风机变频运行“抢风”问题的分析 ［J］.成都电力机械厂

[5］樊睿源，杨健，惠建峰.300MWCFB 锅炉风机变频改造节能 与安全性分析[J].土木建筑与环境工程，2014（S1）

[6] 李春宏.轴流通风机失速与喘振分析［J］.风机技术,2008(2)

[7］高宝桐,张福龙,李荣.轴流式一次风机失速原因分析及预防措施 [J]. 华北电力科学研究院有限责任公司