泛議電機(jī)調(diào)速方式改造的應(yīng)用

姜士濱

（哈爾濱華匯熱電股份有限公司，哈爾濱 150060）

1 應(yīng)用現(xiàn)狀

現(xiàn)今，在很多供熱企業(yè)鍋爐的給煤電機(jī)、爐排電機(jī)調(diào)速大多采用采用滑差電機(jī)調(diào)速，和變頻調(diào)速兩種。

滑差電機(jī)的控制方式比較典型可靠，但其存在著調(diào)速精度差、范圍窄、線性不好、能耗高等缺點(diǎn)。

變頻調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)正好克服了傳統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)的不足，具有效率高、無轉(zhuǎn)差損耗、調(diào)速范圍寬、特性硬、精度高、起動(dòng)、制動(dòng)方便靈活、能耗小的特點(diǎn);既具有交流感應(yīng)電機(jī)的長處，又具有直流電機(jī)的調(diào)速性能，有非常顯著的節(jié)能效果。由此可見用變頻器代替滑差控制調(diào)速，更利于控制。

2 工藝要求及系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

哈爾濱物業(yè)供熱集團(tuán)下屬某供熱公司，有2臺(tái)64MW熱水爐的燃燒過程調(diào)節(jié)系統(tǒng)是通過調(diào)節(jié)進(jìn)入爐膛的燃料量及空氣量來實(shí)現(xiàn)的，而進(jìn)入爐膛的燃燒量的調(diào)節(jié)則是通過改變給煤機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)的。選用變頻器來調(diào)整給煤電機(jī)三相交流電的電流和頻率，以實(shí)現(xiàn)給煤機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。同時(shí)爐排速度的調(diào)整及運(yùn)行狀況與給煤關(guān)系較大，故它的速度調(diào)整也選用了變頻器。為了節(jié)省控制盤盤面空間，減少端子布線，選用了一種集中操作控制的操作顯示器。通過它來同時(shí)控制變頻器的運(yùn)行，從而控制給煤及爐排電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，提高控制的精確度，以及控制的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，保證鍋爐安全經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。同時(shí)，該操作顯示器還可與本公司DCS系統(tǒng)相連接，接受DCS的4-20MA信號(hào)共同完成燃燒系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)。另外，本系統(tǒng)還引入了一套小型可編程控制器，以保證系統(tǒng)中的某一電機(jī)發(fā)生故障時(shí)，連鎖其他設(shè)備，使之停止或處于某一狀態(tài)。

3 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)的配置

變頻器是本系統(tǒng)的核心部分，選用了SANKEN通用型變頻器SAMCO-IF系列，它適用于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速驅(qū)動(dòng)，其內(nèi)部配備了高性能的32位微處理器，故此裝置功能齊全，操作方便。

操作顯示器選用HCS-51系列單片機(jī)作為核心器件，組成了一個(gè)智能型操作顯示器。其內(nèi)部主要元器件選型如下：選用ATM89C51作為CPU，節(jié)省了外部程序存儲(chǔ)元件;選用TCL2543多路A/D轉(zhuǎn)換芯片 ，利用其A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間短的特性，保證了控制的實(shí)時(shí)性。選用8253定時(shí)器輔以簡單的外圍電路，使用脈寬調(diào)制方式，實(shí)現(xiàn)多路D/A輸出。整個(gè)手操器硬件結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，功能強(qiáng)大，擴(kuò)展性能好。

可編程控制器（PLC）選用了超小型NB2富士電機(jī)可編程控制器。它的最大優(yōu)點(diǎn)是體積小、價(jià)格低、功能強(qiáng)、能任意擴(kuò)展。

3.2 系統(tǒng)的功能

IF系列變頻器共有151項(xiàng)功能選擇，每項(xiàng)又有多種選擇，以供不同的用戶選用，因此，要用好變頻器，并充分發(fā)揮它的功效，首先就必須對(duì)它的功能有所了解，針對(duì)具體的應(yīng)用場合及運(yùn)行情況，合理進(jìn)行選擇，尤其對(duì)一些特殊的功能設(shè)定，要找出一個(gè)較合適的設(shè)置參數(shù)，使本系統(tǒng)中各設(shè)備間的相互匹配達(dá)到最佳狀態(tài)，必須通過多次的調(diào)整。如CD083原設(shè)定為10，試運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)信號(hào)抖動(dòng)非常大，電機(jī)轉(zhuǎn)速變化頻繁，經(jīng)反復(fù)修正后，CD083設(shè)置為210，此時(shí)運(yùn)行情況較好，既保證了信號(hào)的穩(wěn)定性，又確保了數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性。

操作顯示器功能如：

3.2.1 控制方式

3.2.1.1 給煤機(jī)

可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)/手動(dòng)、同操/單操控制。

自動(dòng)控制：接受DCS的自動(dòng)調(diào)節(jié)信號(hào)，控制給煤轉(zhuǎn)速。

手動(dòng)控制：一旦控制系統(tǒng)擾動(dòng)量較大或出現(xiàn)故障時(shí)，運(yùn)行人員則通過操作器面板上的鍵盤來控制給煤轉(zhuǎn)速。

3.2.1.2 爐排

爐排的操作不介入燃燒自動(dòng)控制，只有手動(dòng)控制方式。由操作人員根據(jù)鍋爐運(yùn)行情況在操作面板上設(shè)定，以保證鍋爐的完全經(jīng)濟(jì)燃燒。

3.2.2 顯示

1）采用數(shù)碼方式顯示各被控對(duì)象的轉(zhuǎn)速。

2）采用指示燈方式指示各被控對(duì)象的操作方式。

3）采用指示燈指示變頻器的運(yùn)行狀況（過載、故障等）。

3.2.3 調(diào)速信號(hào)

調(diào)節(jié)信號(hào)為4～20mA，相應(yīng)調(diào)速范圍為40～1500r/min。

3.2.4 設(shè)有制動(dòng)裝置

在事故情況下及緊急停爐時(shí)，通過操作顯示器面板上的開關(guān)可迅速停止給煤或爐排電機(jī)。可編程控制器（PLC）。

該供熱公司鍋爐燃燒系統(tǒng)的連鎖保護(hù)回路邏輯關(guān)系利用PLC接受電氣及本系統(tǒng)來的開關(guān)量輸入信號(hào)，經(jīng)邏輯運(yùn)算后輸出一開關(guān)量信號(hào)去控制相應(yīng)電機(jī)的啟停。這樣，不僅節(jié)省了大量繼電器，節(jié)省了內(nèi)部連線及空間，也大大提高了系統(tǒng)的可靠性。并實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖保護(hù)（如：引風(fēng)機(jī)連跳鼓風(fēng)機(jī)，爐排電機(jī)連跳給煤電機(jī)等邏輯控制），可以很方便地通過PLC的編程來加以實(shí)現(xiàn)。

4 改造結(jié)果

該供熱公司2臺(tái)64MW熱水爐的引風(fēng)、鼓風(fēng)電機(jī)設(shè)計(jì)就是變頻器控制，但給煤、爐排電機(jī)設(shè)計(jì)采用滑差控制，無法實(shí)現(xiàn)DCS控制，原有DCS系統(tǒng)只能起監(jiān)視作用，無法實(shí)現(xiàn)DCS控制。通過改造，將給煤、爐排電機(jī)用變頻器進(jìn)行調(diào)節(jié)，真正實(shí)現(xiàn)了鍋爐的DCS控制。至今運(yùn)行情況良好，與傳統(tǒng)的滑差電機(jī)相比維護(hù)量小、啟動(dòng)電流小、系統(tǒng)功能較為完善、節(jié)能效果顯著、給操作人員提供了便利。

[1]劉亞峰.電機(jī)調(diào)速中的控制技術(shù)[J].硅谷，2009（18）：135.

[2]張家元.國外電機(jī)調(diào)速的發(fā)展趨勢[J].中小型電機(jī)，1988（3）：55-57.