电厂电厂给煤机电控系统改造运用

摘要：中国是能源大国，有着广阔的土地资源，无论是煤炭还是石油；使得火力发电厂占据着电力供应的主导地位，在电厂给煤机便成为了重要的一环；随着发电量的变化，便要求给煤机电动机转速也要发生变化，变频器的迅猛发展，帮我们解决了这个问题；为此，本文以一个实际改造方案为例，重点分析一下现场的应用情况。
关键词：变频器 给煤机 电机 DCS
引言：目前，国内很多电厂采用进口或国产的变频器，配合DCS来完成对电厂给煤机的速度控制，该技术已成功用于电厂给煤机项目改造工程中，产生了较好的经济和社会效益。现以国产康沃机械负载专用变频器为例结合乌兰电厂实际情况，着重探讨运行环境以及变频器正确选型对变频器的影响并对2号炉给煤机设备提供改造分析与应用。

一、电厂现运行状况

原电厂给煤机：
1） 电机额定功率：

7.5KW

2） 电机额定转速：970转/分
3） 电机额定电流：14.7A
4） 变频器：三菱

7.5KW变频器

目前电厂2号炉4台给煤机是通过DCS开关量信号控制变频器的启/停，并由DCS产生4-20mA控制信号控制变频器（7.5KW国产），变频器经过内部运算处理，去改变电源频率，通过电源频率的改变而改变电机的转速，从而改变电机的出力，拖动给煤机电机（7.5KW）的运行，给煤机经常在低频率下运行（10%以下，转速：40-200转/分），运行非常不稳定，经常出现启动或运行时变频器因过流保护导致电机停止甚至无法重新启动，致使给煤机无法正常运行，严重威胁2号炉的运行。
结合电厂实际运行情况我作出如下分析：

1、 运行环境分析

变频器环境要求：
a） 周围温度：-10℃至+50℃（不冻结），+40℃以上需降容使用
b） 周围湿度：90%以下（不结霜）
c） 周围环境：市内（无阳光直晒、无腐蚀、易燃气体、无油雾尘埃等）
d） 海拔高度：低于1000M
给煤机控制柜摆放在给煤机附近，根据现场实际考察发现变频器运行环境现场温度、湿度以及海拔高度均符合变频器使用环境要求，但值得注意的是现场卫生环境恶劣、灰尘多、柜体防护等级不够，这将会导致使变频器的过滤网被灰尘堵塞，影响变频器的通风散热，造成环境温度高，导致输出电流能力下降，力矩减小或误报警等，严重时可以使主控板元件短路，造成元器件击穿，由于给煤机控制系统属于电厂非常重要的一个运行环节，电厂设计为4台给煤机其中1台备用，如果有两台设备无法运行将严重威胁电厂的正常运行，甚至停炉。

2、 变频器选型

变频器的正确选择对于控制系统的正常运行是非常关键的。选择变频器时必须要充分了解变频器所驱动的负载特性。人们在实践中常将生产机械分： 恒转矩负载、恒功率负载。
恒转矩负载：
负载转矩TL与转速n无关，任何转速下TL总保持恒定或基本恒定。例如传送带、搅拌机，挤压机等摩擦类负载以及吊车、提升机包括给煤机等位能负载都属于恒转矩负载。变频器拖动恒转矩性质的负载时，低速下的转矩要足够大，并且有足够的过载能力。如果需要在低速下稳速运行，应该考虑标准异步电动机的散热能力，避免电动机的温升过高。
恒功率负载 ：
机床主轴和轧机、造纸机、塑料薄膜生产线中的卷取机、开卷机等要求的转矩，大体与转速成反比，这就是所谓的恒功率负载。在弱磁调速时，最大允许输出转矩与速度成反比，属于恒功率调速。如果电动机的恒转矩和恒功率调速的范围与负载的恒转矩和恒功率范围相一致时，即所谓“匹配”的情况下，电动机的容量和变频器的容量均最小。
选择变频器时应以实际电机额定电流值作为依据，电机额定功率只能作为参考。应充分考虑变频器的输出含有丰富的高次谐波，会使电动机的功率因数和效率降低。因此，用变频器给电动机供电与用工频电网供电相比较，电动机的电流会增加10%左右，而温升会增加20%左右。所以在选择变频器时，适当留有余量，以防止小马拉大车，延长其使用寿命，为将来扩容留有提升空间。

二、现场使用的变频器分析：

电厂2号炉给煤机选用国产变频器（

7.5KW）作为电机控制设备，由DCS控制变频器的启/停以及频率。

a） 结合上述说明我们知道给煤机属于恒转矩负载而且经常要在满载或重载情况下启动，他的机械特性要求变频器在低频率下要保持较高的转矩。
b） 变频器的选型由于负载特性应放大2档，应选用15KW

三、 改造方案

根据电厂给煤机实际情况我作出以下方案：
1） 更换给煤机整套设备，更换柜体结构（2200*800*600），增加防护等级；将给煤机变频器容量增加为15KW，以确保给煤机在低频运行时的可靠性；其次将柜内所有控制线缆改为屏蔽线缆，使变频器与DCS保持信号准确；
2） 将新柜体摆放到合理的位置，摆放时注意柜体应垂直、固定，不应左右摇晃；
3） 在电气安装接线之前，应仔细检查屏体外观，内部器件及门上的操作器件完好无损，屏内器件装置安装紧固，接线无脱落，松散，接线时，请将屏内所有开关打开，断开外部电源，以免发生人身及设备损害，导线连接应紧固，并与其他导线绝缘隔离。
4） 主电源进线：
主回路电源AC380V，控制回路使用AC220V。接线保证回路、相序正确，主回路外部电源L

1、L2、L3供给QF1进线端，N为零线、PE接地。

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DCS信号线：
启动信号为开关量信号，运行时闭合；频率控制及频率反馈信号为标准4-20MA；运行及故障指示均为开关量信号，注意：控制信号连接时应由厂家现场指导安装。
5） 设备安装完毕后应仔细检查所有连线是否正确。
6） 将负载拖开（电机和给煤机对轮打开）空载试运行变频器，观察变频器运行停止是否可靠，以及变频器的转速和反馈是否与DCS显示的是否一致。
7） 将负载连接（电机和给煤机对轮连接）带负荷综合测试，应注意电机的电流和负载的稳定性。

四、 实际应用

电厂给煤机电气控制系统改造，自2007年投入运行以来，控制系统运行可靠、稳定、维修量减小、故障率几乎为零，大量节省了人力、物力，还有可观的财力，提高了工作效率、产量，延长电机及配套机械设备的使用寿命；仅在不到3年的时间里收回改造设备成本，并在此期间无任何故障造成设备停机及影响生产的情况发生。
参考文献：
刘玉敏.变频器应用问答.北京：化学工业出版社.2009
仲明振.电气传动自动化手册.北京机械工业出版社.2011
[3]王淑芳.电机驱动技术.北京.科学出版社.2008
[4]阎智.电机学基础实践.北京.科学出版社.2009