张宁1索圣超1邹本杰1 姜维1 于广洁1 吕敏1
1.华能山东发电有限公司八角发电厂，山东 烟台250100
摘要：本文针对配备单列汽动引风机的情况进行研究，分析电动/汽动引风机调节原理、特性及差异，通过运行经验及试验确定引风机并列区间点。结合设备实际情况开展控制策略分析，提出了符合实际需求的控制策略，并实现其系统功能逻辑化。经一系列试验，解决了风机并列给操作人员带来操作不便，减轻劳动强度，也为后续实现全厂功能系统自启停提供帮助。
关键词：火力发电；汽动引风机；并列操作；控制优化
0.引言
随着电力市场供需关系调整及节能环保压力提升，电力生产企业愈发关注经济效益，追求生产运行的安全、经济性[1]。引风机作为电厂关键性主要辅机，单纯依靠电能驱动会造成启动电流过大、厂用电消耗提升、节能损失等诸多问题。
本文通过对八角电厂单列布置的汽动引风机系统进行研究，针对操作难度较大的引风机并列过程进行了分析，结合自启停相关技术，梳理形成并列操作流程及逻辑功能实现，为风烟系统并列运行研究提供一些帮助。
1.设备概况
八角电厂作为660MW超超临界机组，其引风机系统由一台电动引风机（启动用）和一台汽动引风机组成。两台引风机分别部署在烟道两侧，。
电动引风机为容量50%THA启动引风机，额定转速为746 r/min。汽动引风机使用青岛捷能汽轮机厂生产的冲动式背压小汽轮机驱动。小机动力汽源取自四段抽汽,经小机做功后排至除氧器。汽轮机转速为3616-5728 r/min，额定工况下，进汽压力为4.96 MPa,进汽温度为518 ℃，排汽压力为1.2 MPa,排汽温度为351 ℃。
2.引风机并列
2.1 运行特性
在大多数电厂中，引风系统多采用两台50%负荷并列布置方式，而并列过程就是将一台出力不断增大，另一台不断减小，最终在保证负压稳定同时，实现两台风机相同出力的过程[2]。相较直接启动双侧风烟，并列的操作方式更加节省厂用电，经济性更好[3]。
电动引风机输出功率稳定，静叶调节线性度较好，所以负压波动较小。而汽动引风机调整的稳定性相对差些，运行不稳或调节滞后可能导致负压波动。这种性能特征差异使并列难度大大提升，运行人员操作时经常面临较大压力，稍不注意就会出现风机失速、小机超速等异常工况[4]。
机组启动初期，由于蒸汽参数较低，不能满足汽动引风机要求，需要先使用电动引风机启动。待机组负荷至蒸汽品质满足需求再启动汽动引风机。因此，首要工作是确定合适的并列工况点。
结合图3.1和3.2的特性曲线不难发现，电动引风机只能依靠静叶调节，一旦静叶开度降低，风机效率随之大幅下降。而汽动引风机在保持静叶开度不变的同时可以通过转速调节，始终保持运行在高效区。另外，并列时机组负荷越高，蒸汽参数品质也随之提升，更有利于汽动引风机驱动做功。
根据风机特性资料，结合运行人员手动操作风机并列的经验及试验数据，综合引风机小机做功对蒸汽品质的需求，选择40% THA（300 MW）工况作为风机并列工况点。此工况下，电动引风机和汽动引风机的特性较为相似，另外电动引风机距离失速区有着一定的安全余量，能够保证设备的安全运行。
.png)
2.2 控制策略
2.2.1 常规策略
电动/汽动引风机在启停阶段的控制策略较为类似，都是采用静叶开度调节的方式，通过炉膛负压设定值与实际炉膛负压的偏差，调节静叶开度从而维持负压稳定。并列操作中，电动引风机并列多采用比较电流来平衡出力，而汽动引风机则使用比较转速方式进行调节。本次试验研究中，通过前期汽动过程试验，发现对应并列工况点时电动引风机对应的静叶开度、风机电流等特征参数，挖掘其与同样工况下汽动引风机的静叶开度、小机转速间的对应关系，依靠历史数据、操作经验指导控制逻辑实施。
2.2.2 应用策略
根据2.1章节中确定的并列工况区间，选取在40 %THA(300 MW)时进行汽动引风机的并列操作。在该工况下，不能完全满足小机投转速控制，所以采用电/汽引风机静叶调整，根据经验参数确定当前机组的静叶开度调整曲线，通过一系列判据、速率限制判断进行并列操作。
结合长期运行积累历史数据，选择的并列工况点详细参数如下表：
.png)
列条件，可以开始进行并列操作：
1)汽动引风机小机从800r/min逐渐升速
2)炉膛负压设定调整至-150 pa，防止小机升速至1100 r/min时联开入口挡板导致的负压波动。
3)升速至1100 r/min,检查确认入口挡板联开动作正常。此时负压会小幅度波动，电动引风机电流略微升高。
4)升速至3200 r/min,投入小机“远方控制”模式。此时判断电动引风机进出口压力机及炉膛负压在正常范围内，静叶自动调节正常。
5)升速至3200 r/min后，等待炉膛负压稳定后逐渐缓慢开打汽动引风机静叶。过程中保证炉膛负压波动不超过0.5%。开大汽动引风机动叶过程中，电动引风机电流会逐渐减小。
6)汽动引风机静叶开至46-48 %时（对应单汽动引风机运行时300 MW工况开度），切除电动引风机自动调节回路
7)按照设定速率逐渐关小电动引风机静叶，根据炉膛负压情况判断电动引风机和汽动引风机开度：当负压在正常范围内（-200—150 pa）时，允许电动引风机静叶开度按照设定速率减少，汽动引风机静叶开度按照设定速率增加；当负压低于正常范围下限值(-200 pa)时，允许电动引风机静叶开度按照设定速率减少，闭锁汽动引风机静叶开度增加；当负压高于正常范围上限值时(-150 pa)，闭锁电动引风机静叶开度减少，允许汽动引风机静叶开度增加。（注：速率根据设备实际运行情况调整）
8)电动引风机静叶开度降低至20 %左右时，其出力完全倒换至汽动引风机，此时负压会有反正压过程（幅度约400-500 pa）,通过预先设定好的跟踪值进行微调。
9)待电动引风机电流降低至87 A左右时并列完成，退出电动引风机运行。
3.应用效果
经一系列试验，华能八角电厂于2020年开始电动/汽动引风机功能组逻辑的研究。分析归纳长期运行操作后，制定控制策略并进行对应特性试验，形成可靠、易用的并列功能组逻辑设计。运行人员可使用该功能组进行并列操作，减轻操作难度和劳动强度，也帮助运行人员完成了运行经验的规范化、标准化，实现了运行知识的传承。
操作人员执行引风机并列的运行数据如下表：
.png)
由上述数据可见，并列功能组基本可以达到与手动操作相同效果。另外，功能组实现更加安全可靠，一旦完成，不存在人工操作失误风险。未来通过更多试验数据，可以更好平衡并列速度与控制品质，如进一步提升并列工况点，或通过转速控制实现风机并列调节，进一步优化策略。这些也在智慧电厂趋势下，为实现全厂自启停技术的应用实践积累宝贵经验。
参考文献：
[1]周济. 智能制造“中国制造2025”的主攻方向[J]. 中国机械工程, 2015, 26(17):2273-2284.
[2]王敦敦,杨剑锋,段学农, 等.660MW超超临界机组汽动引风机并列与运行[J].中国电力,2017,50(8):73-77. DOI:10.11930/j.issn.1004-9649.2017.08.073.05.
[3]李双江.660 MW燃煤锅炉三大风机单列配置的可靠性分析[J].发电设备,2020,34(5):329-333. DOI:10.19806/j.cnki.fdsb.2020.05.006.
[4]马超.基于660MW机组汽动引风机的运行研究[J].科学与信息化,2019,(15):99,103.