[发明专利]防止变频运行风机叶片共振断裂的控制系统及其控制方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种防止变频运行风机叶片共振断裂的控制系统及其控制方法。

背景技术

火电机组占我国电力生产的重要地位，电站辅机如风机、泵类设备在能源消耗方面损耗比较大。现在在火力发电机组随着大型变频器技术的成熟，许多火电机组在技术改造中，都对高耗能系统如风机系统、凝结水系统改造加装了变频节能装置，将原来的节流控制模式，改造为节能的变频无级调节运行方式，一方面减少了运行中的节流损失，降低了电机运行电流，起到理想的节能作用；另一方面改善了大功率电机启动电流冲击问题，实现大电机平稳启动。

风机改为变频控制后，转速调节范围增大，由于风机存在轴系及叶片的共振区，假如共振区恰好在风机转速调节区域，则风机振动会明显增大，工况恶劣，可能引起轴系锻炼、叶片损毁等设备损坏，这对电厂机组运行埋下了很大安全隐患。

假设风机其中一个共振频率已知为f1--f2（f2>f1），在该区域内风机运行时，振动明显增大，风机振动变化曲线如图1所示，可能引起风机轴系断裂或叶片损毁事件，严重影响机组安全运行。常规不考虑风机共振的自动控制方式不能满足机组发电生产需求。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种使机组变频运行时，实现风机全程自动控制调节，节约电厂设备检修维护投资，保证发电机组的安全生产运行的防止变频运行风机叶片共振断裂的控制系统及其控制方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种防止变频运行风机叶片共振断裂的控制系统，包括共振报警器，所述共振报警器分别与风机频率自动调节器、挡板置位函数发生器和风机挡板自动调节器相连，所述风机频率自动调节器与变频调节指令平衡器相连，变频调节指令平衡器分别与变频器Ⅰ和变频器Ⅱ相连，所述挡板置位函数发生器、风机挡板自动调节器均与挡板执行器相连。

一种利用防止变频运行风机叶片共振断裂的控制系统的控制方法，包括以下步骤：

一、风机出力增大过程

A．当风机运行升速进入共振区f1--f2内，共振报警器给出运行报警信号至风机频率自动调节器、风机挡板自动调节器和挡板置位函数发生器，提示系统风机运行进去共振区f1--f2；

B．收到共振报警器发出的运行报警信号后，风机频率自动调节器闭锁变频自动调节，同时使风机频率通过变频器自动快速增加通过共振区f1--f2，使风机运行频率大于f2；

C．同时风机挡板自动调节器发出调节指令，通过挡板执行器自动快速往下关挡板进行置位，防止机组运行风压参数波动过大，引起机组运行工况恶化；

D．通过挡板置位函数发生器调节挡板置位函数需根据机组工频运行时机组实际发电功率对应的风机挡板位置及临界频率f2时风机出力确定，形成一机组负荷与临界频率f2对应挡板开度函数。所需机组负荷、挡板、临界频率f2时风机出力数据可以通过机组试验或查询机组运行历史数据获取；此处的机组试验或查询机组运行历史数据获取均为本领域中的公知技术，在此不再赘述；

E．挡板置位结束，风机挡板自动调节器自动投入自动控制模式，当挡板开度大于95%时，风机挡板自动调节器切至手动模式，挡板执行器固定挡板满开度，减小风机节流；

F. 风机变频自动调节器恢复自动调节，通过变频调节指令平衡器自动调节两台风机变频运行，稳定机组运行风压参数，保证发电机组安全运行。

二、 风机出力减小过程

A．当风机运行减速进入共振区f1--f2内时，共振报警器给出运行报警信号至风机频率自动调节器、风机挡板自动调节器及挡板置位函数发生器，提示系统风机运行进去共振区f1--f2；

B. 收到共振报警器发出的运行报警信号后，风机频率自动调节器闭锁变频自动调节，切至手动模式运行，变频器固定风机运行频率大于f2；

C．同时风机挡板自动调节器自动投入自动控制模式；随着风机出力需求减小，风机挡板自动调节器自动减小风机挡板运行指令，通过风机挡板执行器使风机挡板开度位置小于75%；

D．风机频率自动调节器自动发出指令，通过变频器使风机运行频率快速降低通过共振区f1--f2，风机运行频率小于f1；

E．同时风机挡板自动调节器闭锁自动调节，通过挡板执行器自动快速往上开挡板进行置位，防止机组运行风压参数波动过大，引起机组运行工况恶化；