变频器在火电厂制粉系统的应用分析

变频器在火电厂制粉系统的应用分析
变频技术应用之前的情况 　　
某电厂I期每台200MW机组配有五套制粉系统，其给煤机使用滑差电机调节锅炉给煤。整套系统由转速调节装置、电动机、耦合器、减速箱构成。滑差电机调速装置是一种高能耗低效率的调速装置，其调速精度低，范围小，故障率高而且维护极不方便。 　　
控制滑差电机的转速调节装置故障率高，响应速度慢，调节品质差，影响给煤系统自动的投入，增加了运行人员监控操作的劳动强度及维护人员的维护量；该装置自投产使用到现在已多年，由于控制装置的设计、电子元件的选型等问题，造成系统稳定性差，准确率低；又由于该装置内设置参数较多，给系统联调带来很大困难，并给维护人员和运行人员带来诸多不便。因此，应对此装置实施改造，以满足生产的需要是必然的，也是必要的。在1997年3#机组控制系统改造之时，还未提出使用变频技术，因此当时要求北京一家公司对给煤机控制器进行改造，该公司通过对该控制器进行解剖分析后采用模/数及数/模转换技术重新设计了一种智能控制器，提高了对滑差电机的控制精度及对反馈信号的测量精度，同时解决了与DCS的接口问题，提高了制粉系统的自动投入率，而且该单元机组能够投入协调控制。但是由于滑差电机调速装置的问题，使得整套制粉系统的故障率依然处于较高的水平。 　　

系统改造方案及调试参数的设置 　　
1系统改造方案 　　
2002年3月3#机组DCS改造后第一次大修，该厂利用这次机会将给煤机改为变频控制系统。参考其它已应用变频控制系统的设备经验，采用广州一家专业变频代理公司的设计方案，具体方案如下： 　　
（1）变频器选型：AB公司作为专业生产控制设备的公司，其设备具有比较高的可靠性和完善的保护功能，技术上比较成熟，其产品在电力行业得到了广泛的应用。本次改造采用AB公司的1336PLUS交流变频器，采用最新的IGTB（绝缘栅双极性三极管）和高级的控制算法，可提供任何速度下的平稳性能，使电动机低噪音、高可靠性地运行，适用于0.37～187kW电机的变频控制。本方案选取11kW功率等级的变频器。 　　
（2）系统采用给煤机电机与变频器一对一的控制方案。在控制室装设3台变频器柜，安装变频器和本系统所需的其它部件。 　　
（3）变频器的控制采用在DCS系统增加给煤机控制操作画面的形式，不再设单独的手操器；变频器的启动、停止及速度控制均由操作员在DCS系统显示操作面板中实现。 　　
（4）取消原电气接触器控制的给煤器启动、停止功能及与之相关的电气联锁保护逻辑，该部分功能改由变频器内部组态实现。 　　
（5）转速控制信号根据需要可采用4～20mA.DC或1～5V.DC信号；转速反馈信号根据需要可采用4～20mA.DC或1～5V.DC信号。 　　
（6）增加变频器故障报警继电器辅助接点，并将信号送至DCS装置。 　　
（7）更换给煤电机。原电机不适用于变频调节，现换成上海电机厂的四极三相交流鼠笼式变频电机以适应变频调节。 　　
（8）为适应厂用电电压变化范围比较大的特点，避免由此引起的变频器保护跳闸从而导致MFT故障，将变频器内部电压设置为最大允许范围，即设有低电压保护，当380V母线电压低于280V时电机才会停止运行，而到300V就恢复运行，从而保证了制粉系统的正常运行。 　　
（9）所有信号和控制电缆均采用屏蔽电缆。 　　
（10）采用牢固的接地系统。电机外壳要接地，每台变频器分别单独接地。 　　
调试过程 　　
1变频器调整为面板控制并输入电机的额定参数，启动变频器后观察输出电流以确保在电机的额定电流以内；按5Hz/次上升频率检查变频器及电机运行状态是否正常，如果正常则启停数次，无异常即可以转下台继续调试。 　　
2变频器试验完毕后转为远方DCS控制，在DCS上启动变频器，并给定频率，通过修正参数使电机与变频器、DCS三方显示一致，采用多点校正使误差为最小。
3欠压试验，设定好低电压参数后加入三相调压器，慢慢升高电压，变频器开始工作的电压值为启动工作电压；然后慢慢降低电压，变频器停止工作的电压值为低压保护电压，试验数据如下。 　　
系统改造后的运行情况及优点 　　
1较大程度地改善了给煤量的稳定性，保证机组给煤量均匀。变频器通过改变输出频率来调节转速，因其内部具有很强的自控功能，频率输出稳定。因此电机的转速得到稳定的控制，且线性度极好，而滑差系统是靠滑差离合器来调速的，控制环节多，转速基本上是波浪形变化的，远不及变频调节稳定。 　　
2提高了给煤自动调节的品质。变频器通过改变输出频率来调节电机转速，线性度好，使给煤机转速能准确响应DCS系统输出指令的变化，提高给煤自动以及燃烧自动调节的品质。 　　
3变频调节比滑差调节有明显的节能效果。给煤系统为了得到足够多的调节宽度，一般给煤机都工作在转速的40～70%范围内。相应的变频器输出频率控制在20～40Hz，直接控制给煤皮带的转速。而滑差调速系统中电机始终工作在全速状态（50Hz），靠滑差耦合调速，增加了电耗。 　　
4变频器具有多项保护功能，设有过流、过载、过电压、断相等保护功能；有控制信号丢失最低转速保护、最高转速限制、升降速率调整、各种故障报警及其它独特功能，易于组成安全可靠的调速系统。 　　
5明显减少了维护与检修工作量，变频器是高技术、纯电子设备，安全稳定可靠，日常维护可免。而且经初次调试调整好后，一般不需要再作调整，维护量很少。 　　6由于采用低电压保护，在2003年的一次外部故障中，3#机组制粉系统因设计合理，低电压保护正常而安全运行。