专利名称：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
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fl-f2(f2>fl)，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fl-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 fl—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fl-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fl-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 fl—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fl—f2，风机运行频率小于Π ；
Ε.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；
F.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Π时风机出力确定，形成一机组负荷与临界频率Π 对应挡板开度函数。所需机组负荷、挡板、临界频率fl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；
G.挡板置位结束，风机挡板自动调节器恢复自动控制模式，自动调节给出风机挡板运 行指令，当挡板开度大于95%开度时，切手动模式，固定满开度，减小风机节流；
H.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。其中，风机频率自动调节器，完成系统风压自动控制调节，非共振区时，实现系统 全程自动控制。变频调节指令平衡器，完成两台变频器指令平衡调节。变频器I，完成风机变频调节。变频器II，完成风机变频调节。共振报警器，风机运行进入共振区，给出报警提示信号至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。挡板置位函数发生器，根据机组负荷给出避开共振区时风机挡板置位位置。挡板执行器，控制风机挡板动作。风机挡板自动调节器，完成挡板自动调节至100%满开度。其中本发明中提到的风机频率自动调节器、变频调节指令平衡器、变频器I、变频 器II、共振报警器、挡板置位函数发生器、挡板执行器和风机挡板自动调节器均为现有技 术，在此不再赘述。本发明解决了预防风机变频运行时，共振引起的风机轴系断裂和叶片损毁的设备 损坏问题，使机组避开了共振区；机组变频运行时，实现了风机全程自动控制调节。节约了 电厂设备检修维护投资，保证了发电机组的安全生产运行。
图1是风机变频运行振动变化曲线图； 图2是本发明控制系统原理其中1.风机频率自动调节器，2.变频调节指令平衡器，3.变频器I，4.变频器II， 5.共振报警器，6.挡板置位函数发生器，7.挡板执行器，8.风机挡板自动调节器。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。如图2所示，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 5，所述共振报警器5分别与风机频率自动调节器1、挡板置位函数发生器6和风机挡板自动 调节器8相连，所述风机频率自动调节器1与变频调节指令平衡器2相连，变频调节指令平 衡器2分别与变频器I 3和变频器II 4相连，所述挡板置位函数发生器6、风机挡板自动调 节器8均与挡板执行器7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
A.当风机运行升速进入共振区fl-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 fl—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fl-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fl-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 fl—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fl—f2，风机运行频率小于Π ；
Ε.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；
F.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Π时风机出力确定，形成一机组负荷与临界频率Π 对应挡板开度函数。所需机组负荷、挡板、临界频率fl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；
G.挡板置位结束，风机挡板自动调节器恢复自动控制模式，自动调节给出风机挡板运 行指令，当挡板开度大于95%开度时，切手动模式，固定满开度，减小风机节流；
H.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。其中，风机频率自动调节器1，完成系统风压自动控制调节，非共振区时，实现系统 全程自动控制。变频调节指令平衡器2，完成两台变频器指令平衡调节。变频器I 3，完成风机变频调节。变频器II 4，完成风机变频调节。共振报警器5，风机运行进入共振区，给出报警提示信号至风机频率自动调节器 1、挡板置位函数发生器6和风机挡板自动调节器8。挡板置位函数发生器6，给出避开共振区时风机挡板置位位置。挡板执行器7，控制风机挡板动作。风机挡板自动调节器8，完成挡板自动调节至100%满开度。其中本发明中提到的风机频率自动调节器1、变频调节指令平衡器2、变频器I 3、 变频器II 4、共振报警器5、挡板置位函数发生器6、挡板执行器7和风机挡板自动调节器8 均为现有技术，在此不再赘述。
权利要求
1.一种防止变频运行风机叶片共振断裂的控制系统，其特征在于包括共振报警器， 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。
2.一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，其特征在于，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fl-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 fl—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fl-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；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；风机出力减小过程A.当风机运行减速进入共振区fl-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 fl—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fl—f2，风机运行频率小于Π ；Ε.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；F.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Π时风机出力确定，形成一机组负荷与临界频率Π 对应挡板开度函数；所需机组负荷、挡板、临界频率fl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；G.挡板置位结束，风机挡板自动调节器恢复自动控制模式，自动调节给出风机挡板运 行指令，当挡板开度大于95%开度时，切手动模式，固定满开度，减小风机节流；H.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。
全文摘要
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，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。本发明同时公开了利用该控制系统的控制方法。本发明解决了预防风机变频运行时，共振引起的风机轴系断裂和叶片损毁的设备损坏问题，使机组避开了共振区；机组变频运行时，实现了风机全程自动控制调节。节约了电厂设备检修维护投资，保证了发电机组的安全生产运行。
文档编号F04D29/66GK102116305SQ20111009452
公开日2011年7月6日 申请日期2011年4月15日 优先权日2011年4月15日
发明者毕贞福, 韩英昆 申请人:山东电力研究院