CN201539877U - 回转式空气预热器转子变速运行系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种 回转式空气预热器转子变速运行系统 由带有控制接口的变频电源、入口开关、旁路开关、驱动电机、减速机、回转式空气预热器转子、DCS控制柜、DCS操作员站组成，受DCS控制，带有控制接口的变频电源改变频率，驱动电机变速，经减速机减速使回转式空气预热器转子转速在0.05NH至NH区间变化，无级可控。本实用新型提供了一种在电站锅炉运行中智能控制回转式空气预热器转子转速的方法，以优化回转式空气预热器的换热能力使之与电站锅炉负荷、工况相匹配。本实用新型可提高回转式空气预热器的抗堵灰、抗腐蚀能力，降低风机电耗，降低长周期排烟温度平均值，提高电站锅炉运行效率。
Description
(一)技术领域：本实用新型涉及一种电站锅炉回转式空气预热器用的回转式空气预热器转子变速运行系统。本实用新型适用于中心驱动的回转式空气预热器和围带传动的回转式空气预热器。
(二)背景技术：现有技术的电站锅炉回转式空气预热器的转子，在电站锅炉从点火到停炉的整个运行周期中，一直以转速NH(额定转速)运行。
有一些回转式空气预热器转子的驱动电机配有变频电源，但变频电源仅作为软启动装置，用于降低回转式空气预热器启动过程中的角加速度以降低所必需的启动力矩。
(三)发明内容：
回转式空气预热器转子变速运行系统由带有控制接口的变频电源(3)、入口开关(1)、旁路开关(2)、驱动电机(4)、减速机(5)、回转式空气预热器转子(6)、DCS控制柜(7)、DCS操作员站(8)组成，在电站锅炉整个运行周期中，受DCS控制柜(7)控制，带有控制接口的变频电源(3)改变频率，驱动电机(4)变速，经减速机(5)减速使回转式空气预热器的转子(6)的转速在0.05NH至NH区间变化，无级可控。
本实用新型提供了一种在电站锅炉运行中智能控制回转式空气预热器转子转速的方法，以优化回转式空气预热器的换热能力使之与电站锅炉负荷、工况相匹配的技术方案。
本实用新型可用于对现有技术的电站锅炉回转式空气预热器进行改造，也可用于设计新一代的电站锅炉回转式空气预热器。本实用新型既适用于中心驱动的回转式空气预热器，也适用于围带传动的回转式空气预热器。
对使用液力耦合器的围带传动的回转式空气预热器，如果该液力耦合器有足够大的调速范围和良好的低速扭矩特性，再配置带有控制接口的电动或者气动的执行机构也可以实施本实用新型，如图2所示，同属本实用新型保护范围。
采用本实用新型的效益在于：
●在锅炉设计阶段，可以选择相对采用现有技术，更低的锅炉额定负荷下的排烟温度，提高锅炉的设计效率。而不必担心锅炉低负荷工况下在空气预热器的中、低温受热面发生严重的积灰与腐蚀。
●可以降低配选择性脱硝装置的空气预热器的制造、改造成本。
●可以对现役的回转式空气预热器进行技术改造，提高其抗堵灰、抗腐蚀的能力，有效延长预热器的传热元件的使用寿命。
●可以改善预热器吹灰器的吹灰效果，防止预热器受热面压降过度升高，从而降低预热器漏风系数。
●排烟温度长周期平均值最低，提高电站锅炉运行效率。
●可以降低回转式空气预热器的驱动功耗。
●可以延长回转式空气预热器转子主轴承的使用寿命。
●可以减少回转式空气预热器转子的携带漏风。
●与热风再循环相比，减小送风机流量，可以显著降低送风机电耗且可控性好。
●与暖风器相比，无低压蒸汽消耗，无暖风器风压降，可以显著降低能耗且可控性好。
(四)附图说明：
图1回转式空气预热器转子变速运行系统结构图
图1中未标出转速传感器、温度传感器、差压传感器等及其信号电缆，以避免系统结构图过于繁杂。
4驱动电机、5减速机、6回转式空气预热器转子之间的连线表示机械连接关系。
图2使用带有控制接口的液力耦合器的回转式空气预热器转子变速运行系统结构图
图2中未标出转速传感器、温度传感器、差压传感器等及其信号电缆，以避免系统结构图过于繁杂。
4驱动电机、9带有控制接口的液力耦合器、5减速机、6回转式空气预热器转子之间的连线表示机械连接关系。
在图1、图2中的附图标记：
1 入口开关 2 旁路开关 3 带有控制接口的变频电源
4 驱动电机 5 减速机 6 回转式空气预热器转子
7 DCS控制柜 8 DCS操作员站 9 带有控制接口的液力耦合器
(五)具体实施方式：
本实用新型可用于对现有技术的电站锅炉回转式空气预热器进行改造，也可用于设计新一代的电站锅炉回转式空气预热器。本具体实施方式以对现有技术的电站锅炉回转式空气预热器进行改造为例。
回转式空气预热器转子变速运行系统由带有控制接口的变频电源(3)、入口开关(1)、旁路开关(2)、驱动电机(4)、减速机(5)、回转式空气预热器转子(6)、DCS控制柜(7)、DCS操作员站(8)组成，在电站锅炉整个运行周期中，受DCS控制柜(7)控制，带有控制接口的变频电源(3)改变频率，驱动电机(4)变速，经减速机(5)减速使回转式空气预热器的转子(6)的转速在0.05NH至NH区间变化，无级可控。
驱动电机(4)、减速机(5)、回转式空气预热器转子(6)为现有技术的电站锅炉回转式空气预热器已有部件。
带有控制接口的变频电源(3)异常时，带有控制接口的变频电源(3)出系，旁路开关(2)自动投入，以保证电站锅炉的安全运行。
本实用新型专利采用的带控制接口的变频电源(3)具有矢量控制特性或直接转矩控制特性，配有冷却风扇，以获得必要的启动转矩，在低转速高转矩条件下，长周期安全运行。变频电源所带的转速控制接口可以是模拟量接口(如4_20mA、0_10V)，也可以是数字接口(如RS485、DeviceNet、Profibus-DP、Modbus、CAN、SIMOLINK)或者同时具有2类接口。
在DCS控制柜(7)、DCS操作员站(8)硬件、软件扩展有以下模块：
a.转子转速及转子角加速度测量和显示模块。
由接近开关、脉冲整型电路、恒频脉冲发生器、计数器、计算显示单元、变频电源输出频率显示单元组成。
b.空气预热器进、出口烟温测量和显示模块。
空气预热器进口烟温和排烟温度可以利用电站锅炉原有测点。每台空气预热器需增加2点空气预热器出口局部烟温测点，该2点空气预热器出口烟温测点布置在烟气通流区域近转子出口处的两侧，在转子转速甚低时该2点局部烟温与排烟温度会有显著偏差，可用于评估空气预热器在各个工况下的抗堵灰能力。
c.空气预热器二次风进、出口温度测量和显示模块。
空气预热器二次风进口温度和二次风热风温度可以利用电站锅炉原有测点。每台空气预热器需增加2点二次风空气预热器出口局部温度测点，该2点出口局部温度测点布置在二次风通流区域近转子处的两侧，在转子转速甚低时该2点二次风空气预热器出口局部温度与二次风热风温度会有显著偏差，可用于评估空气预热器在各个工况下对炉膛燃烧稳定性的影响。
d.空气预热器一次风进、出口温度测量和显示模块。
空气预热器一次风进口温度和一次风热风温度可以利用电站锅炉原有测点。
e.空气预热器烟侧进、出口差压测量和显示模块。
直接用差压变送器测量空气预热器烟侧进出口差压，测量精度较高，如电站锅炉原有，可以共享数据。如原无，每台空气预热器需增加1点。
f.空气预热器转子主/辅驱动电机电流、变频电源输出电流测量和显示模块。
观察、印证、记录空气预热器转子与扇型密封板是否有触碰。
g.空气预热器自密封系统扇形板行程协调模块。
空气预热器转子转速下降过程中，转子的蘑菇型变形会减少，需协调提升自密封系统扇形板，以避免空气预热器转子与扇型密封板触碰。
h.主发电机电负荷信号、锅炉主蒸汽流量信号、送引风机电流模块。
可以利用电站锅炉原有测点。
i 空气预热器转子降速模块。
可以选定空气预热器转子降速方式、降速速率、降速目标值。记录与显示各烟温Vs转速，各风温Vs转速曲线。寻找不同主发电机电负荷下空气预热器转子转速的最优值和安全极限值。
j 空气预热器转子转速与空气预热器吹灰装置协调模块。
优化空气预热器吹灰器工作时的空气预热器转子转速、每次吹灰持续时间、两次吹灰的间隔时间。
记录与显示燃气脉冲式吹灰装置工作时空气预热器转子的已清灰和待清灰区域。
提供空气预热器吹灰装置自投入和吹灰完成信号。
k 空气预热器转子转速自寻优模块。
寻优目标：*空气预热器转子积灰轻微，可控。
*送、引风机长周期平均电耗最低。
*排烟温度长周期平均值最低。
*空气预热器吹灰装置长周期平均功耗最低。
l 变频电源入口开关、旁路开关控制模块。
变频电源异常时，变频电源出系，变频电源旁路开关自动投入，以保证电站锅炉的安全运行。
m 通讯模块。
*与电站锅炉原有DCS共享部分测点数据。
*与变频电源(变压变频交流电源)通讯，指令变频电源输出所需要的频率，监视变频电源的工作状态参数。
*与空气预热器自密封系统通讯，协调提升/下降自密封系统扇形板。
*与空气预热器吹灰装置程控系统通讯，协调优化空气预热器吹灰装置的效能。
n 空气预热器转子轴向剖面传热元件温度分布图模块。
烟侧不同位置的轴向剖面传热元件温度分布图，由实测空气预热器进、出口烟温经计算而得的伪彩色温度分布图，用于评估空气预热器转子不同转速下的抗堵灰能力。
o 回转式空气预热器转子启动和停止模块。
启动和停止模式的选择和控制。
主、辅预热器转子驱动电机的切换。
p 回转式空气预热器转子变速运行系统主菜单模块。
本具体实施方式适用于已采用DCS(分布式控制系统)控制的锅炉机组，其优点是DCS控制柜、DCS操作员站和部分数据可以共享，节省控制电缆。
Claims (4)
1.一种回转式空气预热器转子变速运行系统，其特征在于：由带有控制接口的变频电源(3)、入口开关(1)、旁路开关(2)、驱动电机(4)、减速机(5)、回转式空气预热器转子(6)、DCS控制柜(7)、DCS操作员站(8)组成，在电站锅炉整个运行周期中，受DCS控制柜(7)控制，带有控制接口的变频电源(3)改变频率，驱动电机(4)变速，经减速机(5)减速使回转式空气预热器的转子(6)的转速在0.05NH至NH区间变化，无级可控。
2.根据权利要求1所述的回转式空气预热器转子变速运行系统，其特征是所述的带控制接口的变频电源(3)具有矢量控制特性或直接转矩控制特性，配有冷却风扇；变频电源所带的转速控制接口可以是模拟量接口4_20mA、0_10V，也可以是数字接口RS485、DeviceNet、Profibus-DP、Modbus、CAN、SIMOLINK，或者同时具有2类接口。
3.根据权利要求1所述的回转式空气预热器转子变速运行系统，其特征是所述的DCS控制柜(7)、DCS操作员站(8)硬件扩展有转子转速及转子角加速度测量和显示模块；空气预热器进、出口烟温测量和显示模块；空气预热器二次风进、出口温度测量和显示模块；空气预热器一次风进、出口温度测量和显示模块；空气预热器烟侧进、出口差压测量和显示模块；空气预热器转子主/辅驱动电机电流、变频电源输出电流测量和显示模块；空气预热器自密封系统扇形板行程协调模块；主发电机电负荷信号、锅炉主蒸汽流量信号、送引风机电流模块；空气预热器转子降速模块；空气预热器转子转速与空气预热器吹灰装置协调模块；空气预热器转子转速自寻优模块；变频电源入口开关、旁路开关控制模块；通讯模块；空气预热器转子轴向剖面传热元件温度分布图模块；回转式空气预热器转子启动和停止模块。
4.根据权利要求1所述的回转式空气预热器转子变速运行系统，所述的DCS控制柜(7)、DCS操作员站(8)硬件扩展的出口烟温测量和显示模块，其特征为每台空气预热器增加2点空气预热器出口局部烟温测点，该2点空气预热器出口烟温测点布置在烟气通流区域近转子出口处的两侧。
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