摘要：随着我国热电事业的发展,锅炉给煤系统的调速问题越来越受到各热电厂的重视,目前应用得比较多的调速系统是滑差调速,它的控制方式比较典型可靠,但其存在着调速精度差、范围窄、线性不好、能耗高等缺点,而变频调速系统的特点正好克服了传统调速系统的不足,具有效率高、无转差损耗、调速范围宽、特性硬、精度高、起制动方便灵活、能耗小的特点,既具有交流感应电机的长处,又具有直流电机的调速性能,有非常显著的节能效果。
关键词：变频器;燃烧调节系统;节能
随着我国热电事业的发展,变频调速技术越来越得到广泛的应用。它具有类似于直流电机的调速性能,并能改善风机的振动和风门的机械磨损,且有明显的节能效果。
1系统的控制要求及原理
在锅炉燃烧调节系统中,要求在不同的负荷条件下保持燃烧的最佳效率,特别是要求锅炉燃烧强度随外界负荷(汽轮机的耗汽量及对外供汽量)的变化而不断进行调整,保持锅炉供汽量与外界负荷的随时平衡。这里,风量与入炉煤量的调整分别通过改变风机电机和炉排电机的转速来实现。锅炉燃烧调节系统采用炉膛负压、烟气含氧量作为主调量,结合炉排运转状况、汽压等因素,利用手操器的手/自动切换达到手动、自动调节变频器输出频率来改变电机转速,从而达到调整燃烧至最佳状态的目标。
2系统的配置及功能
(1)变频器
选用日本SANKEN通用型全数字式变频器SAMCO-M系列。其适用于感应电机的调速驱动,内部配备有16位微处理器,有过电流、过电压、过负载、欠电压、输出短路、线接地等一系列故障保护功能。能进行多项自设定调整,如回避引起共振的频率点设定、面板及远程控制选择等。
(2)PID控制显示器
采用STD总线式微机控制方案。配备加强型CMOS 8位多功能处理器,由光电隔离式32通道8位模数转换板及数模转换板等组成,可通过键盘整定各参数值,实现各参数的调节和监视,性能较稳定。
(3)手操显示器
手操器是为方便变频器的远程控制而自行研制的。它可手动、自动无扰动切换,带有STD总线控制器输出信号指示及变频器频率信号指示。在手动状态,手操器通过手动调节,输入0～ 5 V信号来设定变频器频率,调整电机转速。当负荷稳定、燃烧状况较好时,切换到自动调节状态,STD总线控制器经PID调整输出4～20mA信号,来调节变频器频率,控制电机转速。
2 工艺要求及系统总体结构
南通新兴热电有限公司锅炉的燃烧过程调节系统,要求在不同的负荷条件下,保持主汽压力的恒定,通过调节进入炉膛的燃料量及空气量,使锅炉的蒸汽产量与汽轮机的耗汽量及供热量相平衡。而进人炉膛的燃烧量的调节则是通过改变给煤机的转速来实现的。为此选用了变频器,由变频器来调整给煤电机三相交流电的电流和频率,以实现给煤机转速的控制。同时炉排速度的调整及运行状况与给煤关系较大,故它的速度调整也选用了变频器。由于每台炉有甲、乙侧2台炉排及2台给煤电机,这样每台炉共采用了4台变频器。为了节省控制盘盘面空间,减少端子布线,选用了一种集中操作控制的操作显示器。通过它来同时控制4只变频器的运行,从而控制给煤及炉排电机的运转速度,提高控制的精确度,以及控制的及时性和准确性,保证锅炉安全经济地运行。同时,该操作显示器还可与本公司IX万系统相连接,接受DCS污的4一20MA信号共同完成燃烧系统的自动调节。另外,本系统还引人了一套小型可编程控制器,以保证系统中的某一电机发生故障时,连锁其他设备,使之停止或处于某一状态。
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3节能原理
在热电厂中由于机组负荷的经常变化,为了保证锅炉炉膛负压、烟气含氧量及相应的汽温,需要及时调整送、引风量及煤量。原来采用调整风机入口导向叶片的方式实现风量调节。根据图2所示的风机性能曲线(P- Q曲线),如若通过调节挡板开度使流量降低,则风机产生的压力增大,多余的能量消耗在挡板节流损失上。若调节风机转速由n至n1,改变P- Q特性来满足系统的要求,则能量消耗大大减小。根据η- Q效率特性曲线,Q过高或过低时,其效率η都下降,故应限制流量范围。转速过低时,效率也很低,故还应限制调速范围,这样可保证风机工作在高效区域。
4节能状况
2台锅炉采用变频调速来控制送、引风机,1台锅炉采用执行机构调节风门开度。经节能检测站比较测试报告如下(运行工况在相近状况下):
(1)采用风门调节
①送风机的拖动电机为Y250M- 4型,
PN= 55 kW,U= 395.3V,
I= 87.89A,cosφ= 0.864,
P= 51.99 kW。
②引风机的拖动电机为Y315s- 4型,
PN= 110 kW,U= 395.4 V,
I= 157.10 A,cosφ= 0.902,
P= 97.05 kW。
(2)采用变频器调节
①送风机的拖动电机为Y260M- 4型,
PN= 55 kW,U= 395.4 V,
I= 53.02 A,cosφ= 1.000,
P= 36.31 kW。
②引风机的拖动电机为Y315s- 4型,
PN= 110 kW,U= 395.3 V,
I= 108.00 A,cosφ= 0.992,
P= 73.32 kW。
(3)测试结果
共节约功率约39.41 kW。以年生产7 000 h计,全年节电约为275 870 kW•h。
结束语：
由于变频器自身具有较完整的保护功能,电机等设备的完好率和工作可靠性得以提高,减少了电机与机械的维护量。从发电机组负荷量考虑,在发电机组负荷较小或很大时,应合理分配锅炉的负荷,调整风机的风量和变频器频率,将其控制在一定范围内,保证风机运行在高效区,达到节能效果的最佳目标。
参考文献：
[1]陆英华.变频控制系统在热电生产中的应用[J].江苏电机工程,2003(05):35-36.
[2]曹菊.变频控制系统在热电生产中的应用[J].自动化仪表,2001(09):56-57.
论文作者:冯彦勇
论文发表刊物:《基层建设》2018年第26期
论文发表时间:2018/10/1
标签：变频器论文; 电机论文; 锅炉论文; 系统论文; 风机论文; 转速论文; 负荷论文; 《基层建设》2018年第26期论文;