部分阶跃式空气预热器转子变速运行系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种部分阶跃式空气预热器转子变速运行系统，包括带有控制接口的变频电源、变速入口开关、定速入口开关、变速电机、定速电机、变速轴超越离合器、定速轴超越离合器、双输入轴的主减速机、回转式空气预热器转子、ＤＣＳ控制柜、ＤＣＳ操作员站；受ＤＣＳ控制，带有控制接口的变频电源改变频率，变速电机变速，经双输入轴的主减速机使回转式空气预热器转子转速在０．０５ＮＨ至０．５ＮＨ区间变化，无级可控。本实用新型专利技术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，优化空气预热器的换热能力使之与电站锅炉负荷、工况相匹配的方法，可防堵灰降低风机电耗，降低长周期排烟温度平均值，提高电站锅炉运行效率。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电站锅炉用的部分阶跃式空气预热器转子变速运行系统，该 系统可以防止在电站锅炉在低进风温度、低负荷、选择性脱硝装置运行时回转式空气预热 器严重积灰、堵灰；降低送、引风机电耗；减少空气预热器转子驱动电耗。本技术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ο
技术介绍
回转式空气预热器是电站锅炉的一个重要部套，利用电站锅炉省煤器出口烟气的 热量加热电站锅炉燃烧所需要的一次风和二次风，回转式空气预热器转子中的传热元件以 回转的方式先后通过烟气流道和一次风、二次风流道，在烟气流道中被加热，在一次风、二 次风流道中放热。现有技术的电站锅炉传热元件回转式空气预热器按转子驱动形式不同分为中心 驱动和围带传动两种，减速机输出齿轮驱动固定在中心轴上的大齿轮是为中心驱动，减速 机输出齿轮驱动固定在回转式空气预热器转子外围的柱销式围带是为围带驱动。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，一直以额定转速Nh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，但该变频电源仅作为软 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。
技术实现思路
空气预热器出口烟温会随电站锅炉负荷和空气预热器进风温度的下降而下降，长 时间过低的空气预热器出口烟温会引起回转式空气预热器低温段传热元件和中温段传热 元件结露、严重积灰，甚至堵塞流道，进而引起电站锅炉排烟温度异常升高，送、引风机电耗异常升尚。空气预热器的换热能力会随回转式空气预热器转子的转速的下降而下降，空气预 热器出口烟温会随回转式空气预热器转子的转速的下降而可控升高，即回转式空气预热器 转子的转速适当的可控的下降可以补偿电站锅炉负荷和空气预热器进风温度的下降，如果 空气预热器出口烟温回升，回转式空气预热器转子结露和轻度积灰只发生在低温段传热元 件，而低温段传热元件轻度积灰又能够被周期性工作的吹灰器定期清除，可维持一种长周 期(12个月或更长)动态平衡，使得该电站锅炉在长周期运行中平均排烟温度最低，风机电 耗最低。可以利用额外提高预热器出口烟温的方法进行热清灰，如比上述回转式空气预热 器转子结露和轻度积灰只发生在低温段传热元件的预热器出口烟温，额外提高20°C，持续 60分钟。热清灰的效果可以通过改变预热器出口烟温和持续时间来优化，还可以协同蒸汽 吹灰器、燃气脉冲吹灰器共同清灰，为回转式空气预热器的长周期安全经济运行提供了新的操作手段。空气预热器的换热能力与回转式空气预热器转子的转速之间存在显著的非线性 关系，在近额定转速Nh侧空气预热器的换热能力几近饱和，在甚低速侧(近0.05 侧)空 气预热器的换热能力随回转式空气预热器转子转速的增加而迅速增加，本技术部分阶 跃式空气预热器转子变速运行系统在Nh至0. 5Nh段采用阶跃方式变速，在0. 5Nh至0. 05Nh 段采用改变带有控制接口的变频电源的输出频率，改变变频电机的转速，无级可调变速。本技术专利部分阶跃式空气预热器转子变速运行系统包括带有控制接口的 变频电源(3)、变速入口开关(1)、定速入口开关(2)、变速电机(5)、定速电机(4)、变速轴 超越离合器(7)、定速轴超越离合器(6)、双输入轴的主减速机(8)、回转式空气预热器转子(9)、DCS控制柜(10)、DCS操作员站(11)；变速电机(5)和定速电机(4)分别经变速轴超 越离合器(7)和定速轴超越离合器(6)与双输入轴的主减速机(8)连接。本技术专利部分阶跃式空气预热器转子变速运行系统，在电站锅炉整个运行 周期中，受DCS控制柜(10)控制，改变带有控制接口的变频电源(3)的输出频率，变速电 机(5)随之改变转速，经双输入轴的主减速机(8)使回转式空气预热器转子(9)的转速在 0. 05 至0. 5 区间改变，无级变速，DCS操作员站(11)是部分阶跃式空气预热器转子变速 运行系统的人机接口 ；在需要回转式空气预热器转子(9)的转速高于0.5NH时，DCS控制柜(10)先合定速入口开关(2)，定速电机(4)经定速轴超越离合器(6)、双输入轴的主减速机(8)驱动回转式空气预热器转子(9)以Nh转速运行，然后断开变速入口开关(1)；在需要回 转式空气预热器转子(9)的转速重回低于0.5 区间时，DCS控制柜(10)先合变速入口开 关(1)，变速电机(5)转速升至其最高速，此时变速轴超越离合器(7)仍然打滑，DCS控制柜 (10)分断定速入口开关(2)后，变速电机(5)经变速轴超越离合器(7)、双输入轴的主减速 机(8)驱动回转式空气预热器转子(9)重回0. 5Nh至0. 05Nh转速区间运行。空气预热器转子部分阶跃式变速运行是本技术专利部分阶跃式空气预热器 转子变速运行系统的最基本最重要的技术特征。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，可以长周期安全运行。带控制接口的 变频电源(3)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、SIM0LINK 或者同时具有 2 类接 口。变速入口开关(1)、定速入口开关(2)允许同时合闸，但只要定速入口开关(2)在 合闸位、回转式空气预热器转子(9)以Nh定速运行，只有变速入口开关(1)在合闸位，定速 入口开关(2)在分闸位，回转式空气预热器转子(9)才能变速运行；当带控制接口的变频电 源(5)故障时、定速入口开关(2)合闸、以维持电站锅炉的正常运行；变速入口开关(1)、定 速入口开关⑵和带控制接口的变频电源⑶均受DCS控制柜(10)监控。运行人员通过DCS操作员站(11)与DCS控制柜(10)对回转式空气预热器转子(9)在电站锅炉从点火到停炉的整个运行周期中的运行转速进行监控和优化。本技术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。本技术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。虽然两者驱动方式不同，但包含一个或者多个相同或者相应的特定技术特征，即在电站锅炉整个运行周期中，受DCS控制柜(10)控制，改变带有控制接口的变频电源(3) 的输出频率，变频电机(5)改变转速，使回转式空气预热器的转子(9)的转速在0.05 至 0.5 区间改变，无级可控。DCS操作员站(11)是回转式空气预热器转子变速运行系统的 人机接口。对本技术部分阶跃式空气预热器转子变速运行系统而言，是完全等价的。本技术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，具有自寻优能力。采用本技术的效益在于 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甚至堵灰。 可以降低配选择性脱硝装置的空气预热器的制造、改造成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种部分阶跃式空气预热器转子变速运行系统，其特征在于：包括带有控制接口的变频电源（３）、变速入口开关（１）、定速入口开关（２）、变速电机（５）、定速电机（４）、变速轴超越离合器（７）、定速轴超越离合器（６）、双输入轴的主减速机（８）、回转式空气预热器转子（９）、ＤＣＳ控制柜（１０）、ＤＣＳ操作员站（１１）；变速电机（５）和定速电机（４）分别经变速轴超越离合器（７）和定速轴超越离合器（６）与双输入轴的主减速机（８）连接；在电站锅炉整个运行周期中，受ＤＣＳ控制柜（１０）控制，改变带有控制接口的变频电源（３）的输出频率，变电机（５）随之改变转速，经变速轴超越离合器（７）、双输入轴的主减速机（８）使回转式空气预热器的转子（９）的转速在０．０５Ｎ↓［Ｈ］至０．５Ｎ↓［Ｈ］区间改变，无级可控；ＤＣＳ操作员站（８）是智能回转式空气预热器转子变速运行系统的人机接口。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：章礼道，
申请(专利权)人：章礼道，
类型：实用新型
国别省市：37[中国|山东]