结合实例探析变频调速技术在锅炉给煤控制中的应用

本文介绍了某电厂锅炉给煤控制系统存在的问题、变频调速原理以及应用这一技术在5号炉给煤调速改造中的实施效果。

1、概述

5#炉给煤机采用电磁调速电机进行调速，其原动机恒速运行，通过调节电磁离合器的电流大小来改变输出转速，其调速原理如图一所示。对5#炉给煤机系统进行变频改造，通过对变频器的控制实现3台给煤机的启动、停止、加速、减速。另外，从节能角度讲，提高能源利用率，实施节能技术改造也是是热动力厂发展刻不容缓的紧要任务，由电磁调速改为变频调速，节能效果比较明显。

2、实际运行中，该调速系统存在以下问题

电磁调速系统效率低，能耗大，离合器中心轴承容易损坏，更换困难。一旦这种现象出现，那么调速控制器便无法发挥控制作用，电磁电磁转差离合器就不被正常控制，这种迅猛的旋转必然使得很多的煤粉进入到炉膛之中，这样内部燃烧必然出现变化，汽包压力随之迅猛增加，必然对炉膛本身有安全危害及发供电系统安全运行。

3、变频调速

现在比较常见的先进技术，就是经过对电机频率的实时控制和调整对电机转速实现最合理的控制，这种技术被日益广泛使用并且不断得到完善。三相绕组接通三相电源产生的磁场在空间旋转，称为旋转磁场，转速的大小由电动机极数和电源频率而定。转子在磁场中相对定子有相对运动，切割磁杨，形成感应电动势。转子铜条是短路的，有感应电流产生。转子铜条有电流，在磁场中受到力的作用。转子就会旋转起来。一：要有旋转磁场，二：转子转动方向与旋转磁场方向相同，三：转子转速必须小于同步转速，否则导体不会切割磁场，无感应电流产生，无转矩，电机就要停下来，停下后，速度减慢，由于有转速差，转子又开始转动，所以只要旋转磁场存在，转子总是落后同步转速在转动。当下科学技术通过交流电直流电转换技术，最后通过直流逆变改变频率，最终改变电机的转速，这样可以使得精密度很高，安全。

4、给煤变频调速控制方案

4.1基本思路 鉴于将来的燃烧系统可能要采用自动投放和实际需要控制操作，因此要对整个系统做全面的调整与型号的变更，，由于给煤机启动电流大和负载为恒转矩特性等因素，选用进口FUJIG9S系列变频器，一般的公路就会远远超过电机的功率，接受标准4-20mA1DC信号，同操器还是要使用，这样能够对多台机械进行控制，能够用单一的操作系统实现对全部给煤机的控制，可以作为储备的操作程序保留。指针形式的转速表不再使用，操作器接收变频器输出转速信息，更加准确且直观。

4.2现场改造 在进行现场改造的过程中，要将原滑差离合器、测速电机进行拆除，电缆也要相应的变更为屏蔽电缆，避免信号受到干扰。对原三相电机不做改动，，重新设计加工电机支架、联接对轮、密封环等，将电机输出轴与减速箱连接起来，保证功率充分发挥。要有控制变频器的专业的工具箱，这种工作箱要安放在通风环境就好的位置，同时这个位置必须相对清洁，还要在原来的配电控制箱附近，避免需要再多的动力电缆。接触器常闭接点方式实现对变频器的控制，无需再经由人工参与。对于转速做了一定范围内的限定区间，控制室和现场都能够实现控制，联锁回路以及两段供电母线跳闸自动切换的控制模式依然使用。在进行安装的过程中，必须要保证对电机轴承进行充分的润滑和密封，同时输出轴和减速箱对轮中心必须要保证轴心在一条水平之上，不然，会造成电机运转的不平稳，对轴承本身也可能造成一定的损害，电机都会可能被烧毁。另外，控制信号电缆屏蔽层单点为了避免受到干扰，可以设置为单点接地。

5、改造效果

5.1机械部分改造方案

要保证能够将现有的设备进行充分的使用，可以将现有的电动机改装为变频调速的传动电机，一方面节约成本，同时也将原设备进行了充分的使用，实现了给煤机械系统的完整性。只要对原有电磁调速的离合器的部分原件处理和拆除，将主动和从动轴连接起来即可。

另外，电动机并不是专业的变频电机，因此在运作进程中，会导致电动机本身温度的上升。要确保其正常的顺利的运转，必须要对其的散热进行有效的调整。可以对其扇叶进行控制，增加数量或者运转速度，并装置感应辅助装置，也就是在电动机的任何频率运行的时候，散热风叶都能够发挥散热作用。

5.2电气部分改造方案

（1）主回路方案 在选择使用变频器的时候，我们遵循一定的标准与原则，他的功率不能小于电机输出的功率，同时充分考虑热力厂的具体状况，这些状况涵盖：生产过程中粉尘产生较大、腐蚀相对比较强、电机启动停车频繁等特点，同时对电机型号Y100L2-4，功率3.0KW和给煤机型号及给煤量的要求，决定选配EDS1000变频器。变频器与电动机构成一拖一的电路结构，其中一台作为备用，断路器QF1安装在给煤机拖动系统主回路与电源之间，以确保设备检修时的人身安全和强制断电需要，QF2-QF5作为1#-4#变频器过流保护用，以避免单台设备故障造成故障范围扩大。

（2）控制回路方案 变频器控制回路按钮SB2、SB4、SB6、SB8通过手动接通后，分别启动KM1-KM4线圈，使KM1-KM4触点闭合，并通过变频器的FWD端子向变频器发出启动命令。SB1、SB3、SB5、SB7以常闭的形式串接于控制回路中，用来向变频器发送停止命令。在变频器VCI、+10V/+5V、GND端子上安装电位器，运行人员通过电位器手动向变频器发送增速、减速命令，实现变频调速。

6、效益分析

6.1经济效益 5#锅炉3台给煤机电动机的功率为7.5KW，每年运行时间按360天计算，变频器节电效率按60%计算，每年可减少厂用电量11.664万度，每度电按0.36元计算，每年可节约资金9.3312万元。电磁调速电机平均每年报废一台，其价格约为2.5万元。综上，变频改造后，每年可节约资金约约12万元。

6.2无形效益

（1）为电气设备变频改造积累了实践经验。（2）提高了小组解决疑难问题的能力，增强了小组的凝聚力。

7、巩固措施

（1）优化操作，严格按照操作规程执行，防止因操作不当造成锅炉运行参数不合格。（2）岗位操作人员加强现场巡检及运行分析。（3）加强设备定期检查。

总之，通过对某电厂5号炉给煤机实施变频调速的改造，在提高燃烧系统的可靠性，控制精度，节能等方面，均收到满意的效果，投资见效快。通过在活动中的资料收集、整理、分析，提高了大家运用专业知识解决问题的能力，加强了成员的交流。解决了给煤机的超速问题，降低了生产成本，利于节能降耗。大大减少热工人员的检修维护工作量，保证设备的安全、可靠、经济运行，也为今后应用计算机分散控制系统，燃烧自动的投入，奠定了必要的基础。