四方變頻器在火力發(fā)電廠上料系統(tǒng)中的應(yīng)用

一、前言

　　廣東南海發(fā)電廠位于廣東省佛山市，是廣東省主要的火力發(fā)電廠。在當(dāng)前競價上網(wǎng)，燃料價格上漲的嚴峻形勢下，為提高自身的競爭力，創(chuàng)造更好的經(jīng)濟效益。在二期擴建工程中，鍋爐水煤漿給料系統(tǒng)采用了先進的變頻調(diào)速技術(shù)，有力地保障了主設(shè)備的安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定運行，取得了良好的經(jīng)濟和社會效益。

二、直流調(diào)速的缺點

　　在火力發(fā)電廠給料系統(tǒng)中，一般采用直流調(diào)速、滑差調(diào)速兩種傳統(tǒng)的調(diào)速方式。

1、直流調(diào)速的缺點

（1）直流電機體積大，造價高，安裝拆卸不方便。

（2）直流電機故障率高，電刷與換向器之間容易產(chǎn)生接觸不良，電刷磨損較快，電樞容易短路，維修周期長，費用極高。

（3）直流調(diào)速可靠性不太好，環(huán)境適應(yīng)性差。當(dāng)環(huán)境比較惡劣時，水潮氣容易使直流電機接地短路。

2、滑差調(diào)速的缺點

（1）上料現(xiàn)場粉塵多，電機常常因粉塵堵塞而燒壞。

（2）滑差電機在運行中容易出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)和同步現(xiàn)象，運行維護量大，維修麻煩。

（3）滑差電機調(diào)速線性能較差，控制精度差，誤差大，難以進行給料量精確計算和控制，從而使燃燒工況不太穩(wěn)定。

（4）調(diào)速系統(tǒng)設(shè)備接線復(fù)雜，經(jīng)常出現(xiàn)斷線問題，進而影響給料機的正常運行。

（5）滑差電機保護功能單一，經(jīng)常發(fā)生電機因過負載而燒毀電機事件。

（6）調(diào)速特性和穩(wěn)定性較差，影響鍋爐機組的正常工作。

（7）滑差調(diào)速電機效率低，損耗大，容易發(fā)生故障。

三、變頻調(diào)速的優(yōu)點

　　直流調(diào)速和滑差調(diào)速方式已滿足不了現(xiàn)代大型電廠生產(chǎn)發(fā)展的需要。隨著技術(shù)的發(fā)展，變頻器經(jīng)過十幾年的發(fā)展完善，產(chǎn)品性能、可靠性、穩(wěn)定性都有很大的發(fā)展。四方變頻器采用了最新的電力電子器件絕緣柵型雙極晶體管（IGBT），它克服了大功率晶體管存在的二次擊穿現(xiàn)象，充分保證了變頻器的可靠性。在控制方面采用的數(shù)字信號處理器（DSP）運算速度高達16.7MIPS以上，具有32位數(shù)點小數(shù)運算功能，充分保證了變頻調(diào)速大量控制參數(shù)的采集和運算以及對外通訊，控制方法上采用無速度傳感器控制，具有很硬的外特性，采用多種優(yōu)良的控制技術(shù)，實現(xiàn)了全面的保護功能，同時整個系統(tǒng)的合理集成和系統(tǒng)的完善設(shè)計，基本滿足了免維護的要求。這為變頻控制裝置納入上料控制系統(tǒng)，對降低系統(tǒng)運行成本，提高系統(tǒng)可靠性具有極大價值。

四、應(yīng)用實例

　　在廣東佛山南海發(fā)電廠二期工程上料水煤漿系統(tǒng)配用了四方C320無速度傳感器矢量型變頻器。鍋爐給料變頻調(diào)速系統(tǒng)由DCS、工控機、I/O采集板卡、通訊網(wǎng)絡(luò)及組件，同操器、操作器、備操器、變頻控制柜、IP44變頻電動機、螺桿泵等組成。通過控制電動機的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)對螺桿泵上料的控制，系統(tǒng)具有掉電，過壓，欠壓，過流，缺相及電機過載自動保護等功能。同時根據(jù)反饋量及工藝情況可選擇就地操作、遠程操作、自動操作等手段進行控制。

　　螺桿泵的工作原理是：螺桿泵工作時，液體被吸入后就進入螺紋與泵殼所圍的密封空間，當(dāng)主動螺桿旋轉(zhuǎn)時，螺桿泵密封容積在螺牙的擠壓下提高螺桿泵壓力，并沿軸向移動。由于螺桿是等速旋轉(zhuǎn)，所以液體流出流量也是均勻的。螺桿泵特點為：螺桿泵損失小，經(jīng)濟性能好，壓力高而均勻，流量均勻，轉(zhuǎn)速高，能與電動機直聯(lián)。螺桿泵流量是穩(wěn)定的線性流動，具有自吸能力強、吸入高度強，流量與轉(zhuǎn)速正比，借助調(diào)速器可以實現(xiàn)量的自動調(diào)節(jié)，與變頻器搭配使用取得了非常好的使用效果。

　　變頻調(diào)速系統(tǒng)電路圖如下所示：

　　變頻器在發(fā)電廠上料系統(tǒng)電路圖

參數(shù)設(shè)置如下：

五、出現(xiàn)的問題及解決措施

　　螺桿泵變頻器系統(tǒng)在調(diào)試過程中，碰到了機械共振問題。當(dāng)變頻器調(diào)速到42Hz運行時，測量該電動機徑向振動快速增加到0.6mm，遠遠超過正常規(guī)程范圍。變頻器電流急劇上升，給泵體運行帶來了嚴重隱患。對該泵進行振動監(jiān)測和分析，當(dāng)工頻運行時運行正常，單獨試電動機時也正常。對電機電氣參數(shù)重新檢查和調(diào)整，重新調(diào)整磁力中心，調(diào)整電機軸承及聯(lián)軸器上連接螺絲，電機振動故障仍然存在。再對電機進行升速曲線分析，該電機的工作轉(zhuǎn)速和其升速曲線上出現(xiàn)振動峰值的轉(zhuǎn)速過于接近。

　　每個機械系統(tǒng)都有一個固有的振動頻率，就某一個電機而言，其固有頻率f和電機系統(tǒng)的支撐剛度k，電機轉(zhuǎn)子質(zhì)量m有關(guān)。當(dāng)電機和泵體聯(lián)機時，應(yīng)將他們視為一個整體系統(tǒng)來看待。這樣整個機組系統(tǒng)的固有頻率發(fā)生了變化，當(dāng)電機的轉(zhuǎn)頻和該系統(tǒng)的固有頻率接近時，由于轉(zhuǎn)子不平衡共振將產(chǎn)生異常振動。這樣就出現(xiàn)電動機單機試驗時正常，而和泵體試車時在某一個速度范圍出現(xiàn)強烈共振的現(xiàn)象。

　　把電機轉(zhuǎn)子與泵體作為一個整體系統(tǒng)重新校正其平衡，從而改變其轉(zhuǎn)子質(zhì)量。對螺桿泵基礎(chǔ)進行加固處理，從而改變其支撐剛度。通過以上處理措施后，改變了該整體系統(tǒng)的固有頻率，避免在某一個速度范圍出現(xiàn)強烈共振。從而消除了電機機械振動大的故障，機組能夠安全的正常運行。

六、 使用效果
變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)范圍寬，靈敏度高，線性度可達0.99，電器控制回路簡單可靠。變頻調(diào)速的電機效率高，節(jié)能節(jié)電。與滑差調(diào)速相比可節(jié)能20-30%。電動機只接受頻率可調(diào)的三相電源，省去了機械變速齒輪裝置。交流電機安裝在現(xiàn)場，而控制柜安裝在電氣控制室，設(shè)備運行條件得到了改善，減少了現(xiàn)場維護量，給料均勻，燃燒穩(wěn)定，系統(tǒng)自投率大大提高。變頻器啟動時電機從零速逐步平穩(wěn)上升到所需的轉(zhuǎn)速，沒有任何沖擊，電流從零開始上升，不會超過額定電流，解決了電機啟動時的大電流沖擊問題，消除了大啟動電流對電機，傳動系統(tǒng)和主機的沖擊應(yīng)力，降低了日常維護保養(yǎng)費用，延長了電機、螺桿泵的使用壽命。

七、結(jié)束語

　　鍋爐上料變頻調(diào)速控制系統(tǒng)克服了鍋爐常規(guī)調(diào)節(jié)方法的缺點，具有節(jié)能、調(diào)速線性、運行可靠、經(jīng)濟性好、控制精度高等優(yōu)點。提高了控制系統(tǒng)的準確率、投入率和利用率，提高了能源利用效率，改善了系統(tǒng)運行工藝和主氣壓力品質(zhì)。具備了完善的保護功能和便捷的控制，降低了運行成本，提高了經(jīng)濟效益，是電廠鍋爐給料調(diào)節(jié)系統(tǒng)中最優(yōu)選的方案之一。

（轉(zhuǎn)載）