一次风机变频DCS控制操作说明

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1、 锅炉 一次风机变频改造 项目 DCS 系统控制操作说明 批准： 朱 宏 审核： 杨明喜 编写： 闫 普 2011 年 09 月 25 日 神华亿利电厂 设备技术部 一次风机 变频控制 DCS 系统 操作说明 1. 一次风机变频控制 系统简介 为了提高发电机组的生产效率、降低能耗以及 系统 的综合可靠性，一次风机负载的驱动系统拟采用全数字交流高压变频器实施控制 。 变频 控制系统具备本地操作和 DCS 远程控制两种控制 方式，可 进行 手动切换 。 一次风机 变频 的远程 控制 接入主机 DCS 系统， 通过 DCS 系统 进行远程 控制， 可实现机组 DCS 系统画面的远程操作和监控 。 变

2、频 系统 装置接收来自 DCS系统的开关量信号和 4-20mA 信号对一次风机 变频器 、旁路柜断路器 进行控制，同时 变频器 、高压开关 可输出开关量信号和 4-20mA 信号到 DCS 系统 ， 已实现机组 DCS 系统 对变频器、高压开关的 操作和 变频系统 装置 相关信息的 监视 。 2. 一次风机变频 一次回 路 原理 一次风机变频改造一次回 路 采用一拖一的方式，即在一次风机一次回路中 将高压变频器串联进现有高压开关柜与高压 电机之间，正常工作时采用变频回路， 自动旁路柜 QF1 和 QF2闭合， QF3 断开；工频运行时， 自动旁路柜 QF1 和 QF2 断开， QF3 闭合 ,

3、采用原有的工频启动方式 ，并可实现变频故障后自动切旁路工频功能，其 控制原理如下图所示： 图 1. 一次回路图 图 1.为高压变频器配置自动旁路柜， 当变频器出现故障或需要检修时，自动切换到旁路运行，保证系统安全连续运行。 其自动旁路柜原理见下： 该系统主要由 原 高压开关柜 DL、自动旁路柜（由三个真空断路器 QF1、 QF2、 QF3 组成）、高压变频器、电动机组成。 变频运行时， QF3 断开， QF1 和 QF2 闭合。高压电机由变频装置驱动，实现调速控制。变频器出现严重故障时，系统断开 QF1、 QF2，合上 QF3，系统自动恢复工频旁路运行。 工频运行状态下，系统可在线恢复变频方式

4、。断开 QF2，合上 QF0、 QF1，在负载旋转过程中投入变频运行。 真空断路器 QF2、 QF3 之间具有互为闭锁逻辑，确保系统安全可靠。 系统可靠性高、安全性好，满足严格的电气设计标准。 可以实现工 /变频之间的在线切换，无须停机。 具备工频状态下的独立电机保护。 便于系统维修及维护。 3. 一次风机变频改造 DCS 系统控制方案 3.1 一次风机变频器控制 3.1.1 变频器启动允许条件： a.变频器远程控制状态 b.变频器控制 高压 就绪 c.变频器无轻故障报警 d.变频器无重故障报警 3.1.2 变频器联锁跳闸条件： a. 变频器重故障报警 3.2 一次风机出口气动插板门控制 3.

5、2.1 一次风机出口气动插板门打开允许条件： a. 一次风机出口气动插板门远程控制状态。 3.2.2 一次风机出口气动插板门联锁打开条件： a. 本一次风机工频投入状态“与”本一次风机运行； b一次风机 A 停运“与”一次风机 B 停运。 3.3.3 一次风机出口气动插板 门 关闭允许条件： a. 一次风机出口气动插板门远程控制状态“与”本侧一次风机停运。 3.3.4 一次风机出口气动插板门联锁关闭条件： a. 本一次风机变频停运状态“与”对侧一次风机运行后延时 4 秒 “与”本侧一次风机工频 投入 状态未来； b本侧一次风机 高压开关 停运“与”对侧一次风机 高压开关 运行。 3.3 一次风

6、机旁路柜 QF1 控制 3.3.1 一次风机旁路柜 QF1 合闸允许条件： a.QF1 开关在远程控制状态； b.变频器未运行； c.变频器无轻故障报警； d.变频器无重故障报警； e. 旁路柜 QF2 开关合闸状态。 3.3.2 一次风机旁路柜 QF1 分闸允许条件： a. QF1 开关在远程控制状态； b. 变频器未运行； 3.4 一次风机旁路柜 QF2 控制 3.4.1 一次风机旁路柜 QF2 合闸允许条件： a. QF2 开关在远程控制状态； b.旁路柜 QF3 开关分闸状态。 3.4.2 一次风机旁路柜 QF2 分闸允许条件： a. QF2 开关在远程控制状态； b.旁路柜 QF1

7、开关分闸状态。 3.5 一次风机旁路柜 QF3 控制 3.5.1 一次风机旁路柜 QF3 合闸允许条件： a. QF3 开关在远程控制状态； b.旁路柜 QF2 开关分闸状态。 3.5.2 一次风机旁路柜 QF3 分闸允许条件： a. QF3 开关在远程控制状态。 3.6 一次风机变频器 /工频投入状态判断 3.6.1 一次风机变频投入状态： a. QF1 合闸状态“与” QF2 合闸状态“与” QF3 分闸闸状态，逻辑判断为一次风机进入一次风机变频投入状态。 3.6.2 一次风机工频投入状态： a. QF1 分闸状态“与” QF2 分闸状态“与” QF3 合闸闸状态，逻辑判断为一次风机进入一

8、次风机工频投入状态。 3.7 一次风机变频器模拟量控制 3.7.1 A、 B 一次风机变频器分别设置一个模拟量控制手操器，可对风机 变频器进行手动单独操作； 3.7.2 A、 B 一次风机变频器手操器上级设置一个总操，在 A、 B 一次风机变频手操器全部投入自动后可对 A、 B 一次风机变频进行整体操作，即进行同时增减负荷，防止单独对变频器操作发生“抢风”现象； 3.7.3 A、 B 一次风机变频器手操器设置偏置修正功能，在 A、 B 一次风机变频手操器全部投入自动后，根据风机特性和电流情况可对两台风机变频器控制指令的分配进行人为干预修正； 3.7.4 风机变频器启动指令发出后，风机变频器模拟

9、量控制指令自动加载到最低初负荷运行指令 15Hz； 3.7.5 风机变频器停运后，延时 10S 后风机变频器模拟量控制指令自动恢复到 0Hz； 3.7.6 在对侧一次风机变频投入状态、且旁路联锁自动投入状态和一次风机变频联锁投入 状态 （ DCS 控制面 板联锁投入开关 ,）， 当对侧一次风机变频跳闸后延时 5 秒，如果旁路联锁合闸成功，即对侧风机工频投入信号来，则需手动对本侧风机变频器根据运行参数进行干预调整，反之 如果切换不成功， 则本侧风机自动 对 变频控制指令 进行 加载 设定 为满量程 50HZ,； 3.7.8 在一次风机变频联锁投入状态（ DCS 控制面板 联锁投入 开关），当 对

10、侧一次风机 高压开关跳闸 ， 则本侧风机自动 对 变频控制指令 进行加载 设定 为满量程 50HZ； 3.8 一次风机入口挡板控制 3.8.1 保留原一次风机入口挡板的手动操作功能； 3.8.2 在本侧一次风机变频投入状态、且旁路联锁自动投入状态，当本侧一次风机变频跳闸后根据机组运行负荷情况自动进行挡板控制指令设定，关小入口挡板，防止风机工频切换成功造成一次风量过大引起炉膛压力波动，具体 控制 数值 如下 ； y=f(x) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 主汽流量 (x) 0 300 360 420 480 500 530 560 600 650 700 挡板指令 (y) 28

11、 28 30 31 32 35 38 40 42 45 50 3.9 一次风机变频模拟量控制手 /自动切换条件 3.9.1 一次风机变频模拟量控制全部切手动条件（“或”关系） a. 锅炉 MFT 动作 b. A 一次风机变频停运 c. B 一次风机变频停运 d. A 一次风机变频控制切手动 e. B 一次风机变频控制切手动 3.9.2 一次风机变频模拟量控制全部切自动条件（“或”关系） d. A 一次风机变频控制切自动 e. B 一次风机变频控制切自动 3.10 关于锅炉 MFT 条件：一次风流量低控制条件的修改 针对在一次风机变频故障切换为工频运行状态时，考虑到为了防止在切换过程中造成一次风

12、流量低越限造成锅炉 MFT 动作，目前锅炉 MFT 跳闸条件一次风流量低信号的延时时间为 2 秒，经过运行专业实际的运行经验和对锅炉的影响，对一次风流量低信号的延时时间做优化修改为 30 秒。 4. 一次风机变频 DCS 系统控制操作说明 一次风机变频 DCS 系统控制 分为电气操作部分和锅炉操作部分， 电气操作 控制界面点击控制主画面“风机变频电气控制”进入，锅炉操作部分主要在“一次风系统”和“锅炉主系统”画面进行操作； 4.1 电气操作部分 4.1.1 一次 风机变频电气 控制 主要进行自动旁路柜 QF1、 QF2、 QF3 断路器的手动操作， 同时也可进行一次风机高压开关及变频器的相关操

13、作和状态监视，如图 2.； 4.1.2 旁 路柜 断路器操作顺序： a.一次风机变频启动 顺序 ： 启动一次风机，高压开关合闸并确认反馈信号； 旁路柜 QF2 合闸并确认反馈信号 旁路柜 QF1 合闸并确认反馈信号 确认 ” 变频器高压就绪 ” 的反馈信号 启动变频器 b. 一次风变频运行时停机顺序： 停运变频器，确认变频器停止运行 旁路柜 QF1 分闸并确认反馈信号 旁路柜 QF2 分闸并确认反馈信号 停止一次风机，高压开关分闸并确认反馈信号 c. 一次风机工频启动顺序： 旁路柜 QF3 合闸并确认反馈信号 启动一次风机，高压开关合闸并确认反馈信号； d. 一次风工频运行时停机顺序： 停止一

14、次风机，高压开关分闸并确认反馈信号 旁路柜 QF3 分闸并确认反馈信号 说明：一次风机变频旁路柜 DCS 控制控制逻辑主要实现手动操作时开关间的相互闭锁条件，无联锁及自动切换功能，其旁路柜的相互闭锁、联锁及自动切换功能主要通过柜内电气硬接线控制回路实现 ，且要实现变频器故障跳闸旁路开关 QF1Q、 F2 联锁自动分 闸， QF3 联锁自动合闸须将就地旁路控制柜旁路联锁开关打至投入状态， DCS 画面显示“旁路联锁自动投入” 。 4.2 锅炉操作部分 4.2.1 一次风机变频锅炉操作主要进行一次风机高压开关及变频器的相关操作和状态监视，主要操作控制面板如图 3.、图 4.； 图 3. 锅炉主 系

15、统 图 4. 一次风 系统 4.2.2 一次风机 变频 启停控制： a.一次风机电机高压开关控制 一次风机高压电机开关控制 原有 6kV开关控制回路不变，保留原设计的所有功能，变频器退出运行 在旁路状态 时，不降低 一次风机 电机的运行可靠性 ，操作方法同一次风 机启停； b.一次风机 变 频器 启停 控制 在 DCS系统一次风系统及锅炉主系统画面增加一次风机变频器控制状态按钮，用于一次风机变频器启停操作，并增加变频器轻故障报警、变频器重故障报警状态报警显示和变频器高压就绪、电流显示、频率显示及变频器故障复位和急停按钮； 4.2.3 一次风机变频模拟量 设定 控制 a. 在 DCS系统一次风系统及锅炉主系统画面增加一次风机变频器控制面板弹出按钮，过 一次风机变频控制面板可实现一次风机 A、 B变频器控制指令设定、手 /自动切换、偏置设定等操作功能；同时可进行变频器运行状态的监视、一 次风机入口挡指令的设定和反馈监视； A、 B一次风机出口风压、平均床压、平均床温和一次流化总风量的监视； 如图 5. 图 5. 一次风机变频控制 b.变频调节总操的作用在于 在 A、 B一次风机变频调节全部投入自动状态，可通过总操对 A、B一次风机变频调节指令进行同时增减，在一定程度上可避免“抢风”现象，同时用于一次风变频风量自动控制的手 /自动切换。 说明：