本文介紹了某電廠鍋爐給煤控制系統(tǒng)存在的問題、變頻調(diào)速原理以及應(yīng)用這一技術(shù)在5號(hào)爐給煤調(diào)速改造中的實(shí)施效果。

1、概述

5#爐給煤機(jī)采用電磁調(diào)速電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，其原動(dòng)機(jī)恒速運(yùn)行，通過調(diào)節(jié)電磁離合器的電流大小來改變輸出轉(zhuǎn)速，其調(diào)速原理如圖一所示。對(duì)5#爐給煤機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造，通過對(duì)變頻器的控制實(shí)現(xiàn)3臺(tái)給煤機(jī)的啟動(dòng)、停止、加速、減速。另外，從節(jié)能角度講，提高能源利用率，實(shí)施節(jié)能技術(shù)改造也是是熱動(dòng)力廠發(fā)展刻不容緩的緊要任務(wù)，由電磁調(diào)速改為變頻調(diào)速，節(jié)能效果比較明顯。

2、實(shí)際運(yùn)行中，該調(diào)速系統(tǒng)存在以下問題

電磁調(diào)速系統(tǒng)效率低，能耗大，離合器中心軸承容易損壞，更換困難。一旦這種現(xiàn)象出現(xiàn)，那么調(diào)速控制器便無法發(fā)揮控制作用，電磁電磁轉(zhuǎn)差離合器就不被正常控制，這種迅猛的旋轉(zhuǎn)必然使得很多的煤粉進(jìn)入到爐膛之中，這樣內(nèi)部燃燒必然出現(xiàn)變化，汽包壓力隨之迅猛增加，必然對(duì)爐膛本身有安全危害及發(fā)供電系統(tǒng)安全運(yùn)行。

3、變頻調(diào)速

現(xiàn)在比較常見的先進(jìn)技術(shù)，就是經(jīng)過對(duì)電機(jī)頻率的實(shí)時(shí)控制和調(diào)整對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)比較合理的控制，這種技術(shù)被日益廣泛使用并且不斷得到完善。三相繞組接通三相電源產(chǎn)生的磁場(chǎng)在空間旋轉(zhuǎn)，稱為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)速的大小由電動(dòng)機(jī)極數(shù)和電源頻率而定。轉(zhuǎn)子在磁場(chǎng)中相對(duì)定子有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，切割磁楊，形成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。轉(zhuǎn)子銅條是短路的，有感應(yīng)電流產(chǎn)生。轉(zhuǎn)子銅條有電流，在磁場(chǎng)中受到力的作用。轉(zhuǎn)子就會(huì)旋轉(zhuǎn)起來。一：要有旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，二：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向相同，三：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速必須小于同步轉(zhuǎn)速，否則導(dǎo)體不會(huì)切割磁場(chǎng)，無感應(yīng)電流產(chǎn)生，無轉(zhuǎn)矩，電機(jī)就要停下來，停下后，速度減慢，由于有轉(zhuǎn)速差，轉(zhuǎn)子又開始轉(zhuǎn)動(dòng)，所以只要旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)存在，轉(zhuǎn)子總是落后同步轉(zhuǎn)速在轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)下科學(xué)技術(shù)通過交流電直流電轉(zhuǎn)換技術(shù)，比較后通過直流逆變改變頻率，比較終改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，這樣可以使得精密度很高，安全。

4、給煤變頻調(diào)速控制方案

4.1基本思路 鑒于將來的燃燒系統(tǒng)可能要采用自動(dòng)投放和實(shí)際需要控制操作，因此要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)做全面的調(diào)整與型號(hào)的變更，，由于給煤機(jī)啟動(dòng)電流大和負(fù)載為恒轉(zhuǎn)矩特性等因素，選用進(jìn)口FUJIG9S系列變頻器，一般的公路就會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電機(jī)的功率，接受標(biāo)準(zhǔn)4-20mA1DC信號(hào)，同操器還是要使用，這樣能夠?qū)Χ嗯_(tái)機(jī)械進(jìn)行控制，能夠用單一的操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)全部給煤機(jī)的控制，可以作為儲(chǔ)備的操作程序保留。指針形式的轉(zhuǎn)速表不再使用，操作器接收變頻器輸出轉(zhuǎn)速信息，更加準(zhǔn)確且直觀。

4.2現(xiàn)場(chǎng)改造 在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)改造的過程中，要將原滑差離合器、測(cè)速電機(jī)進(jìn)行拆除，電纜也要相應(yīng)的變更為屏蔽電纜，避免信號(hào)受到干擾。對(duì)原三相電機(jī)不做改動(dòng)，，重新設(shè)計(jì)加工電機(jī)支架、聯(lián)接對(duì)輪、密封環(huán)等，將電機(jī)輸出軸與減速箱連接起來，保證功率充分發(fā)揮。要有控制變頻器的專業(yè)的工具箱，這種工作箱要安放在通風(fēng)環(huán)境就好的位置，同時(shí)這個(gè)位置必須相對(duì)清潔，還要在原來的配電控制箱附近，避免需要再多的動(dòng)力電纜。接觸器常閉接點(diǎn)方式實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的控制，無需再經(jīng)由人工參與。對(duì)于轉(zhuǎn)速做了一定范圍內(nèi)的限定區(qū)間，控制室和現(xiàn)場(chǎng)都能夠?qū)崿F(xiàn)控制，聯(lián)鎖回路以及兩段供電母線跳閘自動(dòng)切換的控制模式依然使用。在進(jìn)行安裝的過程中，必須要保證對(duì)電機(jī)軸承進(jìn)行充分的潤(rùn)滑和密封，同時(shí)輸出軸和減速箱對(duì)輪中心必須要保證軸心在一條水平之上，不然，會(huì)造成電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的不平穩(wěn)，對(duì)軸承本身也可能造成一定的損害，電機(jī)都會(huì)可能被燒毀。另外，控制信號(hào)電纜屏蔽層單點(diǎn)為了避免受到干擾，可以設(shè)置為單點(diǎn)接地。

5、改造效果

5.1機(jī)械部分改造方案

要保證能夠?qū)F(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)行充分的使用，可以將現(xiàn)有的電動(dòng)機(jī)改裝為變頻調(diào)速的傳動(dòng)電機(jī)，一方面節(jié)約成本，同時(shí)也將原設(shè)備進(jìn)行了充分的使用，實(shí)現(xiàn)了給煤機(jī)械系統(tǒng)的完整性。只要對(duì)原有電磁調(diào)速的離合器的部分原件處理和拆除，將主動(dòng)和從動(dòng)軸連接起來即可。

另外，電動(dòng)機(jī)并不是專業(yè)的變頻電機(jī)，因此在運(yùn)作進(jìn)程中，會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)本身溫度的上升。要確保其正常的順利的運(yùn)轉(zhuǎn)，必須要對(duì)其的散熱進(jìn)行有效的調(diào)整。可以對(duì)其扇葉進(jìn)行控制，增加數(shù)量或者運(yùn)轉(zhuǎn)速度，并裝置感應(yīng)輔助裝置，也就是在電動(dòng)機(jī)的任何頻率運(yùn)行的時(shí)候，散熱風(fēng)葉都能夠發(fā)揮散熱作用。

5.2電氣部分改造方案

（1）主回路方案 在選擇使用變頻器的時(shí)候，我們遵循一定的標(biāo)準(zhǔn)與原則，他的功率不能小于電機(jī)輸出的功率，同時(shí)充分考慮熱力廠的具體狀況，這些狀況涵蓋：生產(chǎn)過程中粉塵產(chǎn)生較大、腐蝕相對(duì)比較強(qiáng)、電機(jī)啟動(dòng)停車頻繁等特點(diǎn)，同時(shí)對(duì)電機(jī)型號(hào)Y100L2-4，功率3.0KW和給煤機(jī)型號(hào)及給煤量的要求，決定選配EDS1000變頻器。變頻器與電動(dòng)機(jī)構(gòu)成一拖一的電路結(jié)構(gòu)，其中一臺(tái)作為備用，斷路器QF1安裝在給煤機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)主回路與電源之間，以確保設(shè)備檢修時(shí)的人身安全和強(qiáng)制斷電需要，QF2-QF5作為1#-4#變頻器過流保護(hù)用，以避免單臺(tái)設(shè)備故障造成故障范圍擴(kuò)大。

（2）控制回路方案 變頻器控制回路按鈕SB2、SB4、SB6、SB8通過手動(dòng)接通后，分別啟動(dòng)KM1-KM4線圈，使KM1-KM4觸點(diǎn)閉合，并通過變頻器的FWD端子向變頻器發(fā)出啟動(dòng)命令。SB1、SB3、SB5、SB7以常閉的形式串接于控制回路中，用來向變頻器發(fā)送停止命令。在變頻器VCI、+10V/+5V、GND端子上安裝電位器，運(yùn)行人員通過電位器手動(dòng)向變頻器發(fā)送增速、減速命令，實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速。

6、效益分析

6.1經(jīng)濟(jì)效益 5#鍋爐3臺(tái)給煤機(jī)電動(dòng)機(jī)的功率為7.5KW，每年運(yùn)行時(shí)間按360天計(jì)算，變頻器節(jié)電效率按60%計(jì)算，每年可減少廠用電量11.664萬度，每度電按0.36元計(jì)算，每年可節(jié)約資金9.3312萬元。電磁調(diào)速電機(jī)平均每年報(bào)廢一臺(tái)，其價(jià)格約為2.5萬元。綜上，變頻改造后，每年可節(jié)約資金約約12萬元。

6.2無形效益

（1）為電氣設(shè)備變頻改造積累了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。（2）提高了小組解決疑難問題的能力，增強(qiáng)了小組的凝聚力。

7、鞏固措施

（1）優(yōu)化操作，嚴(yán)格按照操作規(guī)程執(zhí)行，防止因操作不當(dāng)造成鍋爐運(yùn)行參數(shù)不合格。（2）崗位操作人員加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)巡檢及運(yùn)行分析。（3）加強(qiáng)設(shè)備定期檢查。

總之，通過對(duì)某電廠5號(hào)爐給煤機(jī)實(shí)施變頻調(diào)速的改造，在提高燃燒系統(tǒng)的可靠性，控制精度，節(jié)能等方面，均收到滿意的效果，投資見效快。通過在活動(dòng)中的資料收集、整理、分析，提高了大家運(yùn)用專業(yè)知識(shí)解決問題的能力，加強(qiáng)了成員的交流。解決了給煤機(jī)的超速問題，降低了生產(chǎn)成本，利于節(jié)能降耗。大大減少熱工人員的檢修維護(hù)工作量，保證設(shè)備的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，也為今后應(yīng)用計(jì)算機(jī)分散控制系統(tǒng)，燃燒自動(dòng)的投入，奠定了必要的基礎(chǔ)。