試論變頻調(diào)速技術(shù)在電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

黃坤明

摘 要：在當(dāng)前的電廠運(yùn)行中，已經(jīng)開始大量使用自動(dòng)控制系統(tǒng)，而變頻調(diào)速技術(shù)由于具備降低耗電量、能夠快速反應(yīng)等優(yōu)勢能夠在自動(dòng)控制系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。基于對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)在電廠中應(yīng)用范圍與領(lǐng)域的研究和剖析，本文指出了變頻調(diào)速技術(shù)在電廠運(yùn)行中所具有的重要意義，并在此基礎(chǔ)上提出了變頻調(diào)速技術(shù)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，從而為行業(yè)提供合理建議與意見。

關(guān)鍵詞：電廠；變頻調(diào)速技術(shù)；自動(dòng)控制系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TM921.51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）19-0165-02

在電廠運(yùn)行過程中，涉及多個(gè)子系統(tǒng)的協(xié)同工作，而要保證電廠運(yùn)行的穩(wěn)定性，則需要最大限度使各系統(tǒng)都能夠處于最佳的工作狀態(tài)下，針對(duì)這種要求，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中可以合理應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各子系統(tǒng)的快速控制。在變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用過程中，除了要保證該項(xiàng)技術(shù)與自動(dòng)控制系統(tǒng)的適配性，還需要對(duì)技術(shù)的應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行探究，從而提升技術(shù)應(yīng)用的穩(wěn)定性和壽命。

1 變頻調(diào)速技術(shù)在電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用范圍

出于對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)原理的了解，結(jié)合對(duì)電廠中自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要應(yīng)用范圍的探究，本文提出如下的變頻調(diào)速技術(shù)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用范圍：（1）燃料控制系統(tǒng)。對(duì)于舊有的電廠，受限于電廠籌建時(shí)的技術(shù)發(fā)展和資金支持，燃料控制系統(tǒng)采用的控制方式為滑差控制，這種控制方式雖然能夠在一定程度上滿足控制要求，但是具備控制過程耗時(shí)過長、對(duì)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境要求較高等缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)在很大程度上提升了電廠的運(yùn)行成本，而變頻調(diào)速技術(shù)能夠在很大程度上解決這些問題，故而該項(xiàng)技術(shù)可以在燃料控制系統(tǒng)中得到應(yīng)用。（2）循環(huán)供水系統(tǒng)。在電廠運(yùn)行過程中，循環(huán)供水系統(tǒng)將發(fā)揮重要作用，傳統(tǒng)的循環(huán)供水控制系統(tǒng)建設(shè)周期長，并且運(yùn)行過程中對(duì)電網(wǎng)的沖擊更大，而變頻調(diào)速技術(shù)建設(shè)周期更短，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電機(jī)的快速穩(wěn)定控制，在很大程度上降低了電廠的運(yùn)行成本，故而可以在循環(huán)供水系統(tǒng)中取得廣泛應(yīng)用。（3）給煤機(jī)控制系統(tǒng)。在給煤機(jī)運(yùn)行過程中，需要能夠給煤機(jī)能夠被穩(wěn)定調(diào)速，從而保證給煤機(jī)能夠按照電廠的運(yùn)行要求進(jìn)行調(diào)整，通過對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)的原理探究可以發(fā)現(xiàn)，該項(xiàng)技術(shù)能夠被應(yīng)用到給煤機(jī)控制系統(tǒng)中，并且相較于傳統(tǒng)的控制技術(shù)，變頻調(diào)速技術(shù)能夠發(fā)揮更好的作用[1]。

2 變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用意義

（1）提高控制效率。傳統(tǒng)控制技術(shù)主要為滑差控制，而滑差控制系統(tǒng)運(yùn)行過程中對(duì)運(yùn)行環(huán)境的要求更高，并且控制的時(shí)間更長，導(dǎo)致自動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行效率大幅降低。而變頻調(diào)速系統(tǒng)對(duì)運(yùn)行環(huán)境要求較低，并且能夠縮短控制過程的耗時(shí)，故而能夠極大提升運(yùn)行效率。（2）經(jīng)濟(jì)性高。經(jīng)濟(jì)性包括兩個(gè)方面，其一為系統(tǒng)建設(shè)過程的經(jīng)濟(jì)性，由于變頻調(diào)速系統(tǒng)在建設(shè)過程中耗時(shí)更短，并且設(shè)備安裝更加簡單，故而能夠極大提升安裝過程的經(jīng)濟(jì)性。其二為運(yùn)行過程中的經(jīng)濟(jì)性，在變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用過程中，由于充分提升了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，并且控制耗時(shí)更短，故而該技術(shù)能夠充分降低系統(tǒng)運(yùn)行的維護(hù)成本，從而提升經(jīng)濟(jì)性。（3）故障率低。變頻調(diào)速技術(shù)在運(yùn)行過程中，涉及更少子系統(tǒng)的協(xié)同運(yùn)行，故而在很大程度上降低了故障率，同時(shí)由于變頻調(diào)速系統(tǒng)線路簡單，涉及的設(shè)備更少，除了降低了故障率，也為發(fā)生故障后的維修過程提供了方便，從而讓系統(tǒng)能夠更加穩(wěn)定運(yùn)行[2]。

3 變頻調(diào)速技術(shù)在電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 燃料控制系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1.1 變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用原理

對(duì)于火電廠運(yùn)行過程來說，要保證鍋爐能夠處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下，需要對(duì)鍋爐的給煤量進(jìn)行有效調(diào)節(jié)與控制，傳統(tǒng)控制系統(tǒng)采用滑差控制方式，這種控制技術(shù)在應(yīng)用過程中無法實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定快速調(diào)速，并且在應(yīng)用過程中，煤灰煤粉等物質(zhì)進(jìn)入控制系統(tǒng)中，會(huì)對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性造成重大負(fù)面影響，故而可以將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用到燃料控制系統(tǒng)中。根據(jù)公式：

可以看出，電機(jī)轉(zhuǎn)速與電機(jī)電源頻率成正比，故而在變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用過程中，要改變電機(jī)轉(zhuǎn)速需要調(diào)整電源頻率，通過這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的快速調(diào)整，并且該技術(shù)應(yīng)用過程中，對(duì)控制系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境要求更低，故而相較于傳統(tǒng)控制模式，變頻調(diào)速技術(shù)具有更好的應(yīng)用效果。

3.1.2 變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在燃料控制系統(tǒng)的變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，主要設(shè)計(jì)內(nèi)容為電機(jī)、變頻器、線路、設(shè)備布局等方面。對(duì)于電機(jī)設(shè)計(jì)和選擇，需要保證電機(jī)的功率能夠滿足燃料控制系統(tǒng)的運(yùn)行要求，并且電機(jī)在使用過程中有很高的穩(wěn)定性。對(duì)于燃料控制系統(tǒng)的運(yùn)行過程中來說，在電機(jī)運(yùn)行中會(huì)有速度的上下限限制，通過對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用原理的研究可以發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)應(yīng)用過程中通過對(duì)電源頻率的調(diào)整實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，故而需要選擇具有滿足設(shè)計(jì)要求變頻范圍的變頻器，從而使電機(jī)的調(diào)速范圍能夠滿足電廠的運(yùn)行要求。對(duì)于設(shè)備布局設(shè)計(jì)，需要按照電廠中各類設(shè)備的布局情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)需要對(duì)變頻器的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行分析，充分保證設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境符合設(shè)備對(duì)環(huán)境的要求，而對(duì)于線路設(shè)計(jì)，要保證線路的質(zhì)量能夠滿足設(shè)計(jì)要求，并對(duì)線路的布局進(jìn)行優(yōu)化，充分降低系統(tǒng)的建設(shè)成本。另外對(duì)于鍋爐系統(tǒng)來說，還需要能夠?qū)﹀仩t的主汽壓力進(jìn)行控制，使其能夠按照功率要求發(fā)生相應(yīng)變化，故而在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，鍋爐側(cè)的主汽壓力控制系統(tǒng)可采用DEH數(shù)字電液控制方式，這種方式不但能夠提升對(duì)主汽的控制速度，還能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)進(jìn)行燃料控制與機(jī)前壓力控制的功能。

3.1.3 變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用效果

在進(jìn)行變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用效果的檢查過程中，檢查對(duì)象主要包括：（1）控制速度。通過對(duì)變頻調(diào)速方式和傳統(tǒng)控制方式的比較可以發(fā)現(xiàn)，將電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整到相同水平時(shí)，變頻調(diào)速技術(shù)能夠大幅縮短控制過程的耗時(shí)，表明變頻調(diào)速技術(shù)能夠大幅提升控制系統(tǒng)的運(yùn)行效率。（2）控制精度。通過對(duì)不同控制技術(shù)的分析比對(duì)發(fā)現(xiàn)，采用變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)控制時(shí)，能夠?qū)㈠仩t的主汽壓力波動(dòng)范圍控制在0.1MPa以內(nèi)，故而變頻調(diào)速技術(shù)能夠最大限度提升自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制精度。（3）節(jié)能水平。在變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用過程中，當(dāng)要調(diào)整給煤量時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)將增加的負(fù)荷進(jìn)行合理分配，這種自動(dòng)調(diào)整的方式在很大程度上提升了系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)整效率，從而提升了節(jié)能能力。以某火電廠對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的改造為例，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)時(shí)，假設(shè)系統(tǒng)負(fù)荷提升率為5%，相較于傳統(tǒng)控制方式，新的自動(dòng)控制線路中的電流大幅下降，并且調(diào)節(jié)時(shí)間更短，說明變頻調(diào)速技術(shù)能夠大幅提升節(jié)能水平[3]。

3.2 給煤機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

3.2.1 變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

對(duì)于火力發(fā)電廠的運(yùn)行過程來說，要保證各系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行，則需要保證給煤機(jī)能夠處于平穩(wěn)的運(yùn)行狀態(tài)下，同時(shí)在進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)整時(shí)，也要保證能夠及時(shí)有效地調(diào)整給煤機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。通過對(duì)傳統(tǒng)給煤機(jī)控制系統(tǒng)的研究可以發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用傳統(tǒng)控制系統(tǒng)時(shí)，會(huì)發(fā)生下煤量不穩(wěn)定的情況，這種現(xiàn)象會(huì)對(duì)整個(gè)給煤機(jī)系統(tǒng)造成重大負(fù)面影響，而要降低甚至消除這些影響能夠帶來的安全隱患，需要通過開大循環(huán)風(fēng)門的方式達(dá)成目的，這種方式在很大程度上提升了能耗，降低電廠經(jīng)濟(jì)收益。而通過對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)的研究可以發(fā)現(xiàn)，該項(xiàng)技術(shù)具有較快的反應(yīng)速度，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)給煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的及時(shí)調(diào)整，并且不需要采取其余措施提升鍋爐運(yùn)行中的安全性能，故而變頻調(diào)速技術(shù)可以被用于給煤機(jī)控制系統(tǒng)中，并且能夠發(fā)揮更好的作用。

3.2.2 變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

給煤機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與燃料自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式相似，主要設(shè)計(jì)對(duì)象為硬件設(shè)備、變頻器等，同時(shí)在給煤機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，各類硬件設(shè)備的選取方案、選取要求等方面都需要根據(jù)電廠的實(shí)際要求進(jìn)行確定，在此基礎(chǔ)上確定系統(tǒng)變頻器參數(shù)，保證整個(gè)給煤機(jī)系統(tǒng)都能夠充分保證電廠設(shè)備能夠穩(wěn)定有效運(yùn)行。但是需要注意的是，在給煤機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，需要將該子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與燃料控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，提升自動(dòng)控制系統(tǒng)融合程度的同時(shí)，充分提升系統(tǒng)的運(yùn)行效率，另外對(duì)于這兩個(gè)系統(tǒng)來說，都屬于電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的一部分，需要保證各子控制系統(tǒng)間有很強(qiáng)的融合性。

3.2.3 變頻調(diào)速技術(shù)的運(yùn)行效果

對(duì)給煤機(jī)控制系統(tǒng)中變頻調(diào)速技術(shù)的測試對(duì)象也與燃料控制系統(tǒng)的測試內(nèi)容相似，主要檢查結(jié)果為控制系統(tǒng)的控制效率、系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和節(jié)能性。對(duì)于應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)的給煤機(jī)控制系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)相較于滑差控制技術(shù)，變頻調(diào)速技術(shù)能夠在很大程度上提升系統(tǒng)的控制效率，同時(shí)具有更高的控制穩(wěn)定性。對(duì)于節(jié)能性的研究，對(duì)應(yīng)用不同控制技術(shù)下，同種電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整情況線路電流進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速分別為300rpm、600rpm和800rpm時(shí)，變頻調(diào)速方式線路電流為4.1A、5.2A和5.7A，滑差調(diào)速技術(shù)線路電流為11A，11.1A和11.3A，由此可見，應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)時(shí)，系統(tǒng)的節(jié)能性能將會(huì)獲得極大提升。

3.3 循環(huán)供水系統(tǒng)的應(yīng)用

在進(jìn)行水壓的自動(dòng)控制中，變頻調(diào)速技術(shù)相較于傳統(tǒng)控制技術(shù)有幾點(diǎn)優(yōu)勢：（1）提升調(diào)整效率。在調(diào)整過程中，通過自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水壓的即時(shí)監(jiān)測，并且由于變頻調(diào)速技術(shù)自身具有很高的反應(yīng)速度，故而可以在調(diào)整過程中提升對(duì)水壓的調(diào)節(jié)效率。（2）保護(hù)硬件設(shè)備。對(duì)于不同的調(diào)節(jié)工況，自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠按照設(shè)定要求對(duì)硬件設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行有效控制，從而降低了各類硬件設(shè)備的磨損情況，提升硬件設(shè)備的使用壽命。（3）降低運(yùn)行成本。變頻調(diào)速技術(shù)除了能夠通過降低硬件設(shè)備的損耗情況降低運(yùn)行成本，還能夠降低系統(tǒng)運(yùn)行與調(diào)整過程中消耗的能量，達(dá)成了降低運(yùn)行成本的目的。但是需要注意的是，在恒壓供水系統(tǒng)建設(shè)和設(shè)計(jì)過程中，需要考慮水源地環(huán)境對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響，同時(shí)需要對(duì)變頻器進(jìn)行無功補(bǔ)償，最大限度保證自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行[4]。

4 結(jié)語

綜上所述，變頻調(diào)速技術(shù)由于具有更高的經(jīng)濟(jì)性和控制穩(wěn)定性，故而能夠被有效應(yīng)用于電廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)中。由于變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用對(duì)象為各類電機(jī)，故而變頻調(diào)速技術(shù)可以被應(yīng)用于燃料控制系統(tǒng)、給煤機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)和恒壓供水系統(tǒng)中，而要保證該項(xiàng)技術(shù)能夠被有效應(yīng)用，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中需要根據(jù)設(shè)備的各項(xiàng)要求進(jìn)行系統(tǒng)的布局設(shè)計(jì)，并考慮環(huán)境因素對(duì)系統(tǒng)的影響，以提升系統(tǒng)的運(yùn)行壽命。

參考文獻(xiàn)

[1]李梅.變頻調(diào)速技術(shù)在鍋爐給粉自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技資訊，2007，（20）：219.

[2]繆常義.變頻調(diào)速技術(shù)在電弧爐電極升降自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].控制工程，1998，（3）：32-33.

[3]吳永存.變頻調(diào)速技術(shù)在電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].自動(dòng)化博覽，1999，（06）：8-9.

[4]姜敏，高偉，高靜，卿俊秀.變頻調(diào)速技術(shù)在恒壓供水自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].有色設(shè)備，2005，（6）：32-33.