变频控制系统在锅炉给煤设备中的应用

摘 要：学院原三台锅炉的给煤电机采用的是滑差电磁调速，实际运行中使用调速器进行调整，其表计指针指示不准确，摆动幅度较大，不便控制，以致于不能达到平稳调速，因此，考虑对给煤电机的控制方式进行调整。选用三台EV1000，3.7KW-G型变频器，并采用变频控制方式将原滑差电机拆除，现改用三台普通电机，在保证原电机功率的基础上，将极对数升到6级，以适应冬季运行期间实际锅炉给煤的需要，同时也保证了给煤变频器的运行工作点较好，这样可同时延长电机和变频器的使用寿命。相比原滑差电机，采用变频器能更好地发挥其微调的作用，而且可以进行数字化显示，并可为实现炉控DCS系统控制打下坚实的基础。

关键词：变频器；数字化；平稳调速；电机

中图分类号：TM921.52 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）06-00-02

0 引 言

变频调速技术是集机械、电气、微机控制于一体的高科技技术，随着变频调整技术的发展，国家大力提倡应用新技术以解决在实际生产中遇到的诸多问题。如供水，管网水压时高时低，压力不恒定；供风，烟道内风压不稳定，同样出现实际需用量与供风量之间的差距。后来引用了电磁调速电机，但在调节及直观显示方面不完善，造成浪费。而变频调速技术具有高效节能、设备运行合理、可靠性高、配置灵活、操作灵活等特点。

最近，学院分别实现了对三台锅炉引风机、鼓风机电机的变频控制，一台150 kW给水泵电机的变频控制；224#厂房1号炉、2号炉、3号炉、6号炉、7号炉的引风机、鼓风机电机变频控制；一次网315 kW、132 kW循环泵电机的变频控制，二次网15 kW补水泵及厂外补水泵电机的变频控制；千吨两台75 kW，一台7.5 kW共计三台立式泵电机的变频控制。

三台炉的给煤调节控制不是很好，因为原三台锅炉的给煤电机采用的是滑差电磁调速，实际运行中使用调速器进行调整，其表计指针指示不准确，摆动幅度较大，不便控制，以致于不能达到平稳调速的目的，所以决定对给煤电机的控制进行改造。考虑到变频技术的发展与应用，同时今年炉控改造要实现PLC、DCS技术构成全集成自动化系统，因此决定对给煤机实现变频控制，选用变频器。就其功能来说，能够兼容SIEMENS系统产品，同时EV系列变频器有配套的PROFIBUS接口适配器，通过它可以将EV系列变频器方便地接入PROFIBUS网络中。

1 电气方面

1.1 选用合适的电机

原给煤电机采用的是电磁调速电机，原电动机为普通的三相异步电动机，其型号为Y112M-4，4 kW，电磁调速电机为YCT-180-4，4 kW，现根据冬季运行期间煤量供应的实际需要，参照锅炉设计的科学性，同时考虑现场安装等问题，最后选用了三台普通的三相异步电机，其型号为Y132M1-6，4 kW，额定转速为960 r/min。

1.2 选用合适的变频器

所选变频器必须与所选电机匹配，同时又能保证使用及安装方便可靠等问题，因此我们选用了EMERSON公司的EV1000系列通用变频器，其具有结构紧凑、使用安装简单方便、参数数字化显示等特点。

具体选用三台EV1000，3.7KW-G型变频器，选用此变频器的原因有如下三点：

（1）因G型变频器其过载能力较高，150%额定电流1分钟，180%额定电流3秒。

（2）从历年冬季运行期给煤机的实际负荷情况来看，选用3.7 kW的电机能够满足实际需要。

（3）根据变频器系列型号的特点，应选用适合额定容量为4 kW的电机，因此只能是3.7G型和5.5P型，而P型是指风机水泵类负载使用，G型是恒转矩负载使用，所以选用3.7G型变频器[1]。

1.3 变频工作原理

利用VVVF变频器V/f等于常数的方法，对其进行调压调频，从而保持磁通幅值不变，进而能够达到输出转矩恒定的目的。

1.4 变频运行的命令通道

（1）LED键盘显示单元：用RUN、STOP、面板电位计进行控制调节；

（2）控制端子：采用炉控控制盘上的起停按钮[2]；

（3）利用WINCC作为上位机监控软件，PLC为S7-400，利用现场总线对变频器进行操作，此操作可通过本次炉控改造实现。

1.5 变频器频率给定通道

车间现采用如下三种变频器频率给定通道：

（1）LED键盘显示单元：用上、下键及面板电位计进行控制调节；

（2）模拟CCI端子给定：采用炉控控制盘上的给煤手操器；

（3）通过WINCC软件、PLC进行给定。

1.6 现场变频器的工作状态

EV1000的工作状态分为停机状态、运行状态、电机参数自整定状态，适用于我车间的有主要有以下两种状态：

（1）停机状态：变频器上电初始化后，若无运行命令输入，或运行中执行停机命令后，变频器即进入停机状态；

（2）运行状态：接到运行命令，变频器进入运行状态[3]。

2 机械方面

2.1 电机基础

考虑到电机工作时的稳定性及现场原电机基础的特殊性，所以保留原槽钢基础。

2.2 链轮的相应处理

因原滑差调速电机的轴径为φ28，现新电机轴伸出端为φ38，所以根据新电机的装配需求及对链轮尺寸的详细测算，决定对链轮进行相应处理。

3 安全调试

3.1 变频器参数设定

变频器出厂前已根据我们的实际需要对变频器的基本参数进行了设置，现场调试前，需要对F0、F1、F7组参数有关频率给定通道、运行命令通道、运转方向、频率给定曲线、模拟输出范围选择等具体内容进行设定。

3.2 面板控制方式

首先，确认变频器空载运行，未带负荷。按面板上的RUN键，可通过上下键头或者面板上的电位计进行给定，观察面板上的数字显示变化，最后先将电位计归零，再按下面板上的STOP键可停止变频器工作。试运行没有问题后，可进行带电机工作，但必须保证电机绝缘合格，方可按照如上所述的操作方法进行控制[4]。

3.3 外部端子控制方式

在面板操作试运行后，外部端子即炉控手操器，通过变频器端子上的CCI-GND进行给定调节，再由变频器端子上的AO1-GND进行反馈输出。

4 结 语

通过冬季运行情况来看，三台炉满负荷工作时，变频器的工作频率在20 Hz左右，处在变频器运行工作点较好的区间，这样可延长电机和变频器的使用寿命，同时较原滑差电机来说，变频器更好地发挥了它微调的目的与数字化显示，并为实现炉控DCS系统控制打下了基础。证明了EV1000变频器通过现场总线接口适配器可以无逢地挂接于同WICMENS PCS7控制系统组成的PROFIBUS现场总线网络中。上位机通过人机界面可以实现变频器的频率设置、运行参数监视等一系列控制功能，改造后的系统运行更加稳定、可靠。

参考文献

[1]刘洪涛，黄海.PLC应用开发从基础到实践[M].北京：电子工业出版社，2007.

[2]周志敏，纪爱华.可编程序控制器实用技术问答[M].北京：电子工业出版社，2006.

[3]华满香，刘小春.电气控制与PLC应用[M].北京：人民邮电出版社，2009.

[4]杨敏，刘丹洁.可编程控制器应用技术及实训[M].天津：天津大学出版社，2009.

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