[发明专利]一种电站轴流风机变频器故障状态工频动态切换方法

权利要求书

1.一种电站轴流风机变频器故障状态工频动态切换方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对轴流风机管网系统阻力特性曲线进行拟合，根据轴流风机运行点对管网系统阻力特性曲线进行拟合，具体实现方法如下：

①确定轴流风机运行点P_i(q_i,y_i)，i＝1,…,s，s≥3，在机组不同发电负荷工况，对轴流风机进行现场性能测试，得到轴流风机的流量q_i和比压能y_i参数，进而获取轴流风机运行点P_i(q_i,y_i)；性能测试过程中，机组最低发电负荷L_min对应轴流风机运行点为P₁(q₁,y₁)，机组最高发电负荷L_max对应轴流风机运行点为P_s(q_s,y_s)，机组发电负荷区间(L_min,L_max)再获取(s-2)个轴流风机运行点，即可确定s个轴流风机运行点P_i(q_i,y_i)；

②根据上一步骤确定的轴流风机运行点P_i(q_i,y_i)，采用基于最小二乘法的t阶多项式函数对管网系统阻力特性曲线C₁进行拟合；具体的，确定管网系统阻力特性曲线函数y＝f(q)＝a₀+a₁·q+a₂·q²…+a_t·q^t，t≥1，参数a₀，a₁，…，a_t满足以下关系：

多项式函数阶数t为整数，且t≥1，根据上面的关系，求解得到多项式函数系数a₀，a₁，…，a_t和多项式函数阶数t，即可确定管网系统阻力特性曲线函数y＝f(q)＝a₀+a₁·q+a₂·q²…+a_t·q^t，也就完成了管网系统阻力特性曲线C₁的拟合；

2)对轴流风机工频状态叶片角度调节范围进行区间划分，根据上一步骤得到的轴流风机运行点P_i(q_i,y_i)、管网系统阻力特性曲线C₁和轴流风机工频性能曲线对轴流风机工频状态叶片调节范围进行区间划分；具体实现方法如下：

①将轴流风机运行点P_i(q_i,y_i)和管网系统阻力特性曲线C₁标识于轴流风机工频性能曲线上，管网系统阻力特性曲线C₁在轴流风机运行点P₁、P_s之间曲线段与轴流风机叶片角度α_i开度线交点为(Q_i,Y_i)，i＝1,…,M，交点总数为M个，位于轴流风机运行点P₁左下方并与之距离最近的开度线对风机叶片角度为α_min，α_min≥α_min-design位于轴流风机运行点P_s右上方并与之距离最近的开度线对风机叶片角度为α_max，α_max≤α_max-design，管网系统阻力特性曲线C₁与轴流风机叶片角度α_min开度线交点为(Q₀,Y₀)，管网系统阻力特性曲线C₁与轴流风机叶片角度α_max开度线交点为(Q_M+1,Y_M+1)；

②根据轴流风机叶片角度α_min、α_i，i＝1,…,M和α_max对轴流风机工频状态叶片调节范围进行区间划分，第1区间轴流风机叶片角度范围为[α_min,α₁]，第(M+1)区间轴流风机叶片角度范围为(α_M,α_max]，中间第i区间轴流风机叶片角度范围为(α_i-1,α_i],i＝2,…,M，即可完成轴流风机工频状态叶片角度范围的区间划分；

3)对轴流风机变频状态转速调节范围进行区间划分，根据上一步骤确定的轴流风机工频状态叶片调节范围和轴流风机高效运行叶片角度的变频调速曲线对轴流风机变频状态转速调节范围进行区间划分；具体实现方法如下：

①确定轴流风机高效运行叶片角度β，根据上面步骤确定了轴流风机叶片角度α_max，如果α_max对应的轴流风机叶片开度线穿过风机最高效率区域，即η_max＝η(α_max)，那么轴流风机高效运行叶片角度β＝α_max；如果α_max对应的轴流风机叶片开度线没有穿过风机最高效率区域，那么在轴流风机叶片角度范围[α_max,α_max-design]选取一个角度α_{max-efficiency}，使得η_max＝η(α_{max-efficiency})，那么轴流风机高效运行叶片角度为β＝α_{max-efficiency}；

②将步骤2)确定的(M+2)个交点(Q_i,Y_i)，i＝0,…,M+1标识于轴流风机高效运行叶片角度β对应的变频调速曲线上，求解得到每个交点对应的风机运行转速n_i，第i交点处风机运行转速n_i满足以下关系：

③根据上一步骤确定的第i交点处风机运行转速n_i对轴流风机变频状态转速调节范围进行区间划分，第1区间轴流风机转速调节范围为[n₀,n₁]，第(M+1)区间轴流风机转速调节范围为(n_M,n_M+1]，中间第i区间轴流风机转速调节范围为(n_i-1,n_i]，即可完成轴流风机变频状态转速调节范围的区间划分；

4)变频器故障状态轴流风机叶片角度α切换方法，轴流风机变频状态运行时，为保证轴流风机高效运行，轴流风机变频状态运行时将风机叶片角度固定为轴流风机高效运行叶片角度β，风机变频器发生故障前稳定运行的转速为N₀；变频器发生故障后轴流风机工频切换方法如下：

步骤1：风机变频器发生故障前稳定运行的转速为N₀，根据步骤3)的方法，确定风机转速N₀对应的转速调节范围区间序号i₀，i₀∈[1,M+1]；

步骤2：步骤1确定的轴流风机变频状态转速调节范围区间序号为i₀，i₀∈[1,M+1]，对应轴流风机工频状态叶片角度调节范围区间序号也为i₀，i₀∈[1,M+1]，根据步骤2)的方法，确定第i₀区间对应的轴流风机工频状态叶片角度调节范围如下：

根据上面的关系，确定第i₀区间对应的轴流风机工频状态叶片角度调节范围上限值为i₀＝1,…,M+1(α_M+1＝α_max)，叶片角度调节范围下限值为i₀＝1,…,M+1(α₀＝α_min)；

步骤3：变频器发生故障后，轴流风机转速由转速n₀向电机额定转速n_design升速切换，风机叶片角度由轴流风机高效运行叶片角度β向第i₀区间工频状态叶片角度上限值同步完成关角度切换，切换过程中，保证锅炉炉膛的稳定燃烧，并保证风烟系统的波动在合理范围内；

步骤4：步骤3切换完成后，风机转速保持电机额定转速n_design不变，风机挡板角度由在区间范围内继续关小，每次切换以1°叶片角度为单位进行切换，直到炉膛负压稳定在限定范围，并且风烟系统设备稳定运行后，转入PID控制。

2.根据权利要求1所述的一种电站轴流风机变频器故障状态工频动态切换方法，其特征在于，步骤4)的步骤3中，角度切换时间较转速切换时间延迟最长不超过3秒，切换总时间控制在10秒内。