1 概述:
隨著我國熱電事業(yè)的發(fā)展，鍋爐給煤系統(tǒng)的調速問題越來越受到各熱電廠的重視，目前應用得比較多的調速系統(tǒng)是滑差調速，它的控制方式比較典型可靠，但其存在著調速精度差、范圍窄、線性不好、能耗高等缺點，而變頻調速系統(tǒng)的特點正好克服了傳統(tǒng)調速系統(tǒng)的不足，具有效率高、無轉差損耗、調速范圍寬、特性硬、精度高、起制動方便靈活、能耗小的特點，既具有交流感應電機的長處，又具有直流電機的調速性能，有非常顯著的節(jié)能效果。
鑒于以上比較，南通新興熱電有限公司3臺75T/H的雙爐排鏈條爐的給煤、爐排的調速選用了變頻系統(tǒng)，同時通過與DCS的智能接口，實現(xiàn)鍋爐燃燒系統(tǒng)的自動控制。
2 工藝要求及系統(tǒng)總體結構
南通新興熱電有限公司鍋爐的燃燒過程調節(jié)系統(tǒng)，要求在不同的負荷條件下，保持主汽壓力的恒定，通過調節(jié)進入爐膛的燃料量及空氣量，使鍋爐的蒸汽產量與汽輪機的耗汽量及供熱量相平衡 。而進入爐膛的燃燒量的調節(jié)則是通過改變給煤機的轉速來實現(xiàn)的。為此選用了變頻器，由變頻器來調整給煤電機三相交流電的電流和頻率，以實現(xiàn)給煤機轉速的控制。同時爐排速度的調整及運行狀況與給煤關系較大，故它的速度調整也選用了變頻器。由于每臺爐有甲、乙側2臺爐排及2臺給煤電機，這樣每臺爐共采用了4臺變頻器。為了節(jié)省控制盤盤面空間，減少端子布線，選用了一種集中操作控制的操作顯示器。通過它來同時控制4只變頻器的運行，從而控制給煤及爐排電機的運轉速度，提高控制的精確度，以及控制的及時性和準確性，保證鍋爐安全經(jīng)濟地運行。同時，該操作顯示器還可與本公司DCS系統(tǒng)相連接，接受DCS的4－20MA信號共同完成燃燒系統(tǒng)的自動調節(jié)。另外，本系統(tǒng)還引入了一套小型可編程控制器，以保證系統(tǒng)中的某一電機發(fā)生故障時，連鎖其他設備，使之停止或處于某一狀態(tài)。
3 系統(tǒng)的實現(xiàn)
3.1 系統(tǒng)的配置
3.1.1 變頻器
它是本系統(tǒng)的核心部分，選用了SANKEN通用型變頻器SAMCO－IF系列，它適用于感應電動機的調速驅動，其內部配備了高性能的32位微處理器，故此裝置功能齊全，操作方便。
3.1.2 操作顯示器
該設備選用HCS－51系列單片機作為核心器件，組成了一個智能型操作顯示器。其內部主要元器件選型如下：選用ATM89C51作為CPU，節(jié)省了外部程序存儲元件；選用TCL2543多路A/D轉換芯片 ，利用其A/D轉換時間短的特性，保證了控制的實時性。選用8253定時器輔以簡單的外圍電路，使用脈寬調制方式，實現(xiàn)多路D/A輸出。整個手操器硬件結構緊湊，操作方便，功能強大，擴展性能好 。
3.1.3 可編程控制器(PLC)
本裝置選用了超小型NB2富士電機可編程控制器。它的最大優(yōu)點是體積小、價格低、功能強、能任意擴展。
3.2 系統(tǒng)的功能
3.2.1 變頻器
IF系列變頻器共有151項功能選擇，每項又有多種選擇，以供不同的用戶選用，因此，要用好變頻器，并充分發(fā)揮它的功效，首先就必須對它的功能有所了解，針對具體的應用場合及運行情況 ，合理進行選擇，尤其對一些特殊的功能設定，要找出一個較合適的設置參數(shù)，使本系統(tǒng)中各設備間的相互匹配達到最佳狀態(tài)，必須通過多次的調整。如CD083原設定為10，試運行后發(fā)現(xiàn)信號抖動非常大，電機轉速變化頻繁，經(jīng)反復修正后，CD083設置為210，此時運行情況較好，既保證了信號的穩(wěn)定性，又確保了數(shù)據(jù)采集的實時性。
3.2.2 操作顯示器
對于可同時下掛4臺變頻器的操作顯示器，它具有以下功能：
(1)控制方式
?、俳o煤機：可實現(xiàn)自動/手動、同操/單操控制。
自動控制：接受DCS的自動調節(jié)信號，控制給煤轉速。
手動控制：一旦控制系統(tǒng)擾動量較大或出現(xiàn)故障時，運行人員則通過操作器面板上的鍵盤來控制給煤轉速。
同操：正常情況下，鍋爐甲、乙側兩臺給煤機的轉速在原有轉速的基礎上按各給煤機的轉速比同時增加或同時減少。
單操：甲、乙側給煤機的轉速根據(jù)鍋爐兩側的燃燒情況分別操作。
手動控制時可以單操也可以同操。當負荷不變，運行人員在調整燃燒狀況時，往往需將系統(tǒng)切至手動，單操方式下調整相應給煤機的轉速，使鍋爐運行工況達到最佳。而當負荷變化時，通過逐臺調整各給煤機的轉速來響應負荷的變化是不理想的，這時將控制方式切到同操，使甲、乙側給煤機在原有轉速的基礎上同時加速或同時減速，以充分提高鍋爐的運行質量。當燃燒狀況穩(wěn)定后，將系統(tǒng)投入自動方式。
?、跔t排：爐排的操作不介入燃燒自動控制，只有手動控制方式。由操作人員根據(jù)鍋爐運行情況在操作面板上設定，以保證鍋爐的完全經(jīng)濟燃燒。同時它也有同操/單操功能，控制方式與給煤的同操/單操控制相同。
(2)顯示
?、俨捎脭?shù)碼方式顯示各被控對象的轉速。
?、诓捎弥甘緹舴绞街甘靖鞅豢貙ο蟮牟僮鞣绞?。
?、塾弥甘緹糁甘咀冾l器的運行狀況(過載、故障等)。
(3)調節(jié)信號
調節(jié)信號為4～20mA，相應調速范圍為40～1500r/min。
(4)設有制動裝置
在事故情況下及緊急停爐時，通過操作顯示器面板上的開關可迅速停止給煤或爐排電機。
3.2.3 可編程控制器(PLC)
南通新興熱電有限公司鍋爐燃燒系統(tǒng)的連鎖保護回路邏輯關系較為復雜，利用PLC接受電氣及本系統(tǒng)來的開關量輸入信號，經(jīng)邏輯運算后輸出一開關量信號去控制相應電機的啟停。這樣，不僅節(jié)省了大量繼電器，節(jié)省了內部連線及空間，也大大提高了系統(tǒng)的可靠性。具體的運行邏輯控制要求有：
(1)送風機故障：連鎖停二次風機、給煤機。
(2)甲或乙側任一臺二次風機跳閘：連鎖停相應側給煤機。
(3)甲或乙側任一臺爐排電機跳閘：連鎖停相應側給煤機。
(4)甲或乙側任一臺主給煤機跳閘：連鎖停相應側給煤機。
(5)甲和乙側給煤機停：連鎖停二次風機、送風機、引風機。
以上功能，可以很方便地通過PLC的編程來加以實現(xiàn)。
4 使用情況
本套變頻調速系統(tǒng)于1998年9月正式調試投運，至今運行情況良好，與傳統(tǒng)的滑差電機相比維護量小、啟動電流小、系統(tǒng)功能較為完善、節(jié)能效果顯著、給操作人員提供了便利。
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