變頻控制系統在鍋爐給煤設備中的應用

周欽

摘 要：學院原三臺鍋爐的給煤電機采用的是滑差電磁調速，實際運行中使用調速器進行調整，其表計指針指示不準確，擺動幅度較大，不便控制，以致于不能達到平穩調速，因此，考慮對給煤電機的控制方式進行調整。選用三臺EV1000，3.7KW-G型變頻器，并采用變頻控制方式將原滑差電機拆除，現改用三臺普通電機，在保證原電機功率的基礎上，將極對數升到6級，以適應冬季運行期間實際鍋爐給煤的需要，同時也保證了給煤變頻器的運行工作點較好，這樣可同時延長電機和變頻器的使用壽命。相比原滑差電機，采用變頻器能更好地發揮其微調的作用，而且可以進行數字化顯示，并可為實現爐控DCS系統控制打下堅實的基礎。

關鍵詞：變頻器；數字化；平穩調速；電機

中圖分類號：TM921.52 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2016）06-00-02

0 引 言

變頻調速技術是集機械、電氣、微機控制于一體的高科技技術，隨著變頻調整技術的發展，國家大力提倡應用新技術以解決在實際生產中遇到的諸多問題。如供水，管網水壓時高時低，壓力不恒定；供風，煙道內風壓不穩定，同樣出現實際需用量與供風量之間的差距。后來引用了電磁調速電機，但在調節及直觀顯示方面不完善，造成浪費。而變頻調速技術具有高效節能、設備運行合理、可靠性高、配置靈活、操作靈活等特點。

最近，學院分別實現了對三臺鍋爐引風機、鼓風機電機的變頻控制，一臺150 kW給水泵電機的變頻控制；224#廠房1號爐、2號爐、3號爐、6號爐、7號爐的引風機、鼓風機電機變頻控制；一次網315 kW、132 kW循環泵電機的變頻控制，二次網15 kW補水泵及廠外補水泵電機的變頻控制；千噸兩臺75 kW，一臺7.5 kW共計三臺立式泵電機的變頻控制。

三臺爐的給煤調節控制不是很好，因為原三臺鍋爐的給煤電機采用的是滑差電磁調速，實際運行中使用調速器進行調整，其表計指針指示不準確，擺動幅度較大，不便控制，以致于不能達到平穩調速的目的，所以決定對給煤電機的控制進行改造?？紤]到變頻技術的發展與應用，同時今年爐控改造要實現PLC、DCS技術構成全集成自動化系統，因此決定對給煤機實現變頻控制，選用變頻器。就其功能來說，能夠兼容SIEMENS系統產品，同時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網絡中。

1 電氣方面

1.1 選用合適的電機

原給煤電機采用的是電磁調速電機，原電動機為普通的三相異步電動機，其型號為Y112M-4，4 kW，電磁調速電機為YCT-180-4，4 kW，現根據冬季運行期間煤量供應的實際需要，參照鍋爐設計的科學性，同時考慮現場安裝等問題，最后選用了三臺普通的三相異步電機，其型號為Y132M1-6，4 kW，額定轉速為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匹配，同時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，其具有結構緊湊、使用安裝簡單方便、參數數字化顯示等特點。

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

（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）從歷年冬季運行期給煤機的實際負荷情況來看，選用3.7 kW的電機能夠滿足實際需要。

（3）根據變頻器系列型號的特點，應選用適合額定容量為4 kW的電機，因此只能是3.7G型和5.5P型，而P型是指風機水泵類負載使用，G型是恒轉矩負載使用，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等于常數的方法，對其進行調壓調頻，從而保持磁通幅值不變，進而能夠達到輸出轉矩恒定的目的。

1.4 變頻運行的命令通道

（1）LED鍵盤顯示單元：用RUN、STOP、面板電位計進行控制調節；

（2）控制端子：采用爐控控制盤上的起停按鈕[2]；

（3）利用WINCC作為上位機監控軟件，PLC為S7-400，利用現場總線對變頻器進行操作，此操作可通過本次爐控改造實現。

1.5 變頻器頻率給定通道

車間現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、下鍵及面板電位計進行控制調節；

（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進行給定。

1.6 現場變頻器的工作狀態

EV1000的工作狀態分為停機狀態、運行狀態、電機參數自整定狀態，適用于我車間的有主要有以下兩種狀態：

（1）停機狀態：變頻器上電初始化后，若無運行命令輸入，或運行中執行停機命令后，變頻器即進入停機狀態；

（2）運行狀態：接到運行命令，變頻器進入運行狀態[3]。

2 機械方面

2.1 電機基礎

考慮到電機工作時的穩定性及現場原電機基礎的特殊性，所以保留原槽鋼基礎。

2.2 鏈輪的相應處理

因原滑差調速電機的軸徑為φ28，現新電機軸伸出端為φ38，所以根據新電機的裝配需求及對鏈輪尺寸的詳細測算，決定對鏈輪進行相應處理。

3 安全調試

3.1 變頻器參數設定

變頻器出廠前已根據我們的實際需要對變頻器的基本參數進行了設置，現場調試前，需要對F0、F1、F7組參數有關頻率給定通道、運行命令通道、運轉方向、頻率給定曲線、模擬輸出范圍選擇等具體內容進行設定。

3.2 面板控制方式

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

3.3 外部端子控制方式

在面板操作試運行后，外部端子即爐控手操器，通過變頻器端子上的CCI-GND進行給定調節，再由變頻器端子上的AO1-GND進行反饋輸出。

4 結 語

通過冬季運行情況來看，三臺爐滿負荷工作時，變頻器的工作頻率在20 Hz左右，處在變頻器運行工作點較好的區間，這樣可延長電機和變頻器的使用壽命，同時較原滑差電機來說，變頻器更好地發揮了它微調的目的與數字化顯示，并為實現爐控DCS系統控制打下了基礎。證明了EV1000變頻器通過現場總線接口適配器可以無逢地掛接于同WICMENS PCS7控制系統組成的PROFIBUS現場總線網絡中。上位機通過人機界面可以實現變頻器的頻率設置、運行參數監視等一系列控制功能，改造后的系統運行更加穩定、可靠。

參考文獻

[1]劉洪濤，黃海.PLC應用開發從基礎到實踐[M].北京：電子工業出版社，2007.

[2]周志敏，紀愛華.可編程序控制器實用技術問答[M].北京：電子工業出版社，2006.

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

[4]楊敏，劉丹潔.可編程控制器應用技術及實訓[M].天津：天津大學出版社，2009.