變頻控制系統(tǒng)在鍋爐給煤設(shè)備中的應(yīng)用

周欽

摘 要：學(xué)院原三臺(tái)鍋爐的給煤電機(jī)采用的是滑差電磁調(diào)速，實(shí)際運(yùn)行中使用調(diào)速器進(jìn)行調(diào)整，其表計(jì)指針指示不準(zhǔn)確，擺動(dòng)幅度較大，不便控制，以致于不能達(dá)到平穩(wěn)調(diào)速，因此，考慮對(duì)給煤電機(jī)的控制方式進(jìn)行調(diào)整。選用三臺(tái)EV1000，3.7KW-G型變頻器，并采用變頻控制方式將原滑差電機(jī)拆除，現(xiàn)改用三臺(tái)普通電機(jī)，在保證原電機(jī)功率的基礎(chǔ)上，將極對(duì)數(shù)升到6級(jí)，以適應(yīng)冬季運(yùn)行期間實(shí)際鍋爐給煤的需要，同時(shí)也保證了給煤變頻器的運(yùn)行工作點(diǎn)較好，這樣可同時(shí)延長(zhǎng)電機(jī)和變頻器的使用壽命。相比原滑差電機(jī)，采用變頻器能更好地發(fā)揮其微調(diào)的作用，而且可以進(jìn)行數(shù)字化顯示，并可為實(shí)現(xiàn)爐控DCS系統(tǒng)控制打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：變頻器；數(shù)字化；平穩(wěn)調(diào)速；電機(jī)

中圖分類號(hào)：TM921.52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2016）06-00-02

0 引 言

變頻調(diào)速技術(shù)是集機(jī)械、電氣、微機(jī)控制于一體的高科技技術(shù)，隨著變頻調(diào)整技術(shù)的發(fā)展，國(guó)家大力提倡應(yīng)用新技術(shù)以解決在實(shí)際生產(chǎn)中遇到的諸多問題。如供水，管網(wǎng)水壓時(shí)高時(shí)低，壓力不恒定；供風(fēng)，煙道內(nèi)風(fēng)壓不穩(wěn)定，同樣出現(xiàn)實(shí)際需用量與供風(fēng)量之間的差距。后來引用了電磁調(diào)速電機(jī)，但在調(diào)節(jié)及直觀顯示方面不完善，造成浪費(fèi)。而變頻調(diào)速技術(shù)具有高效節(jié)能、設(shè)備運(yùn)行合理、可靠性高、配置靈活、操作靈活等特點(diǎn)。

最近，學(xué)院分別實(shí)現(xiàn)了對(duì)三臺(tái)鍋爐引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)的變頻控制，一臺(tái)150 kW給水泵電機(jī)的變頻控制；224#廠房1號(hào)爐、2號(hào)爐、3號(hào)爐、6號(hào)爐、7號(hào)爐的引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)變頻控制；一次網(wǎng)315 kW、132 kW循環(huán)泵電機(jī)的變頻控制，二次網(wǎng)15 kW補(bǔ)水泵及廠外補(bǔ)水泵電機(jī)的變頻控制；千噸兩臺(tái)75 kW，一臺(tái)7.5 kW共計(jì)三臺(tái)立式泵電機(jī)的變頻控制。

三臺(tái)爐的給煤調(diào)節(jié)控制不是很好，因?yàn)樵_(tái)鍋爐的給煤電機(jī)采用的是滑差電磁調(diào)速，實(shí)際運(yùn)行中使用調(diào)速器進(jìn)行調(diào)整，其表計(jì)指針指示不準(zhǔn)確，擺動(dòng)幅度較大，不便控制，以致于不能達(dá)到平穩(wěn)調(diào)速的目的，所以決定對(duì)給煤電機(jī)的控制進(jìn)行改造?？紤]到變頻技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，同時(shí)今年?duì)t控改造要實(shí)現(xiàn)PLC、DCS技術(shù)構(gòu)成全集成自動(dòng)化系統(tǒng)，因此決定對(duì)給煤機(jī)實(shí)現(xiàn)變頻控制，選用變頻器。就其功能來說，能夠兼容SIEMENS系統(tǒng)產(chǎn)品，同時(shí)EV系列變頻器有配套的PROFIBUS接口適配器，通過它可以將EV系列變頻器方便地接入PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)中。

1 電氣方面

1.1 選用合適的電機(jī)

原給煤電機(jī)采用的是電磁調(diào)速電機(jī)，原電動(dòng)機(jī)為普通的三相異步電動(dòng)機(jī)，其型號(hào)為Y112M-4，4 kW，電磁調(diào)速電機(jī)為YCT-180-4，4 kW，現(xiàn)根據(jù)冬季運(yùn)行期間煤量供應(yīng)的實(shí)際需要，參照鍋爐設(shè)計(jì)的科學(xué)性，同時(shí)考慮現(xiàn)場(chǎng)安裝等問題，最后選用了三臺(tái)普通的三相異步電機(jī)，其型號(hào)為Y132M1-6，4 kW，額定轉(zhuǎn)速為960 r/min。

1.2 選用合適的變頻器

所選變頻器必須與所選電機(jī)匹配，同時(shí)又能保證使用及安裝方便可靠等問題，因此我們選用了EMERSON公司的EV1000系列通用變頻器，其具有結(jié)構(gòu)緊湊、使用安裝簡(jiǎn)單方便、參數(shù)數(shù)字化顯示等特點(diǎn)。

具體選用三臺(tái)EV1000，3.7KW-G型變頻器，選用此變頻器的原因有如下三點(diǎn)：

（1）因G型變頻器其過載能力較高，150%額定電流1分鐘，180%額定電流3秒。

（2）從歷年冬季運(yùn)行期給煤機(jī)的實(shí)際負(fù)荷情況來看，選用3.7 kW的電機(jī)能夠滿足實(shí)際需要。

（3）根據(jù)變頻器系列型號(hào)的特點(diǎn)，應(yīng)選用適合額定容量為4 kW的電機(jī)，因此只能是3.7G型和5.5P型，而P型是指風(fēng)機(jī)水泵類負(fù)載使用，G型是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載使用，所以選用3.7G型變頻器[1]。

1.3 變頻工作原理

利用VVVF變頻器V/f等于常數(shù)的方法，對(duì)其進(jìn)行調(diào)壓調(diào)頻，從而保持磁通幅值不變，進(jìn)而能夠達(dá)到輸出轉(zhuǎn)矩恒定的目的。

1.4 變頻運(yùn)行的命令通道

（1）LED鍵盤顯示單元：用RUN、STOP、面板電位計(jì)進(jìn)行控制調(diào)節(jié)；

（2）控制端子：采用爐控控制盤上的起停按鈕[2]；

（3）利用WINCC作為上位機(jī)監(jiān)控軟件，PLC為S7-400，利用現(xiàn)場(chǎng)總線對(duì)變頻器進(jìn)行操作，此操作可通過本次爐控改造實(shí)現(xiàn)。

1.5 變頻器頻率給定通道

車間現(xiàn)采用如下三種變頻器頻率給定通道：

（1）LED鍵盤顯示單元：用上、下鍵及面板電位計(jì)進(jìn)行控制調(diào)節(jié)；

（2）模擬CCI端子給定：采用爐控控制盤上的給煤手操器；

（3）通過WINCC軟件、PLC進(jìn)行給定。

1.6 現(xiàn)場(chǎng)變頻器的工作狀態(tài)

EV1000的工作狀態(tài)分為停機(jī)狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、電機(jī)參數(shù)自整定狀態(tài)，適用于我車間的有主要有以下兩種狀態(tài)：

（1）停機(jī)狀態(tài)：變頻器上電初始化后，若無運(yùn)行命令輸入，或運(yùn)行中執(zhí)行停機(jī)命令后，變頻器即進(jìn)入停機(jī)狀態(tài)；

（2）運(yùn)行狀態(tài)：接到運(yùn)行命令，變頻器進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)[3]。

2 機(jī)械方面

2.1 電機(jī)基礎(chǔ)

考慮到電機(jī)工作時(shí)的穩(wěn)定性及現(xiàn)場(chǎng)原電機(jī)基礎(chǔ)的特殊性，所以保留原槽鋼基礎(chǔ)。

2.2 鏈輪的相應(yīng)處理

因原滑差調(diào)速電機(jī)的軸徑為φ28，現(xiàn)新電機(jī)軸伸出端為φ38，所以根據(jù)新電機(jī)的裝配需求及對(duì)鏈輪尺寸的詳細(xì)測(cè)算，決定對(duì)鏈輪進(jìn)行相應(yīng)處理。

3 安全調(diào)試

3.1 變頻器參數(shù)設(shè)定

變頻器出廠前已根據(jù)我們的實(shí)際需要對(duì)變頻器的基本參數(shù)進(jìn)行了設(shè)置，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試前，需要對(duì)F0、F1、F7組參數(shù)有關(guān)頻率給定通道、運(yùn)行命令通道、運(yùn)轉(zhuǎn)方向、頻率給定曲線、模擬輸出范圍選擇等具體內(nèi)容進(jìn)行設(shè)定。

3.2 面板控制方式

首先，確認(rèn)變頻器空載運(yùn)行，未帶負(fù)荷。按面板上的RUN鍵，可通過上下鍵頭或者面板上的電位計(jì)進(jìn)行給定，觀察面板上的數(shù)字顯示變化，最后先將電位計(jì)歸零，再按下面板上的STOP鍵可停止變頻器工作。試運(yùn)行沒有問題后，可進(jìn)行帶電機(jī)工作，但必須保證電機(jī)絕緣合格，方可按照如上所述的操作方法進(jìn)行控制[4]。

3.3 外部端子控制方式

在面板操作試運(yùn)行后，外部端子即爐控手操器，通過變頻器端子上的CCI-GND進(jìn)行給定調(diào)節(jié)，再由變頻器端子上的AO1-GND進(jìn)行反饋輸出。

4 結(jié) 語

通過冬季運(yùn)行情況來看，三臺(tái)爐滿負(fù)荷工作時(shí)，變頻器的工作頻率在20 Hz左右，處在變頻器運(yùn)行工作點(diǎn)較好的區(qū)間，這樣可延長(zhǎng)電機(jī)和變頻器的使用壽命，同時(shí)較原滑差電機(jī)來說，變頻器更好地發(fā)揮了它微調(diào)的目的與數(shù)字化顯示，并為實(shí)現(xiàn)爐控DCS系統(tǒng)控制打下了基礎(chǔ)。證明了EV1000變頻器通過現(xiàn)場(chǎng)總線接口適配器可以無逢地掛接于同WICMENS PCS7控制系統(tǒng)組成的PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)中。上位機(jī)通過人機(jī)界面可以實(shí)現(xiàn)變頻器的頻率設(shè)置、運(yùn)行參數(shù)監(jiān)視等一系列控制功能，改造后的系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定、可靠。

參考文獻(xiàn)

[1]劉洪濤，黃海.PLC應(yīng)用開發(fā)從基礎(chǔ)到實(shí)踐[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.

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[3]華滿香，劉小春.電氣控制與PLC應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，2009.

[4]楊敏，劉丹潔.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)及實(shí)訓(xùn)[M].天津：天津大學(xué)出版社，2009.