一、 概述：
我廠采用儲倉式系統(tǒng)的鍋爐，燃煤量應(yīng)隨負(fù)荷及工況變化而改變，而改變?nèi)济毫康氖侄问峭ㄟ^改變給煤機的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)的。當(dāng)負(fù)荷及工況發(fā)生變化時，是通過直接改變給煤機的給煤量，即調(diào)節(jié)給煤機轉(zhuǎn)速來改變鍋爐的燃煤量。以往的煤鍋爐一般采用直流調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速或滑差電機等調(diào)整手段，其中我廠采用的是滑差電機進(jìn)行調(diào)速，此種方法存在設(shè)備復(fù)雜、易出現(xiàn)故障點多、操作繁瑣、運行可靠性差、調(diào)速精度及線性度差、維護(hù)工作量大等缺點，同時調(diào)速電機長期在額定轉(zhuǎn)速下運行，處于高耗能運行狀態(tài)，運行極不經(jīng)濟(jì)，而且原保護(hù)回路簡單，電機只設(shè)有熱保護(hù)，一旦出現(xiàn)故障而熱保護(hù)又拒動時，將使總電源開關(guān)跳閘，影響鍋爐上煤，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。近年來，隨著變頻調(diào)速技術(shù)的迅速發(fā)展，變頻調(diào)速器以其體積小、重量輕、可控性可靠性高、通用性強、調(diào)速范圍大、保護(hù)功能全、特性硬及節(jié)能等優(yōu)點，倍受人們的青睞。針對上述我廠原給煤系統(tǒng)存在的缺陷及變頻調(diào)速的系列優(yōu)點，我廠對其進(jìn)行了變頻改造。
二、 鍋爐給煤機變頻調(diào)速的工作原理及結(jié)構(gòu)
1、 電動機調(diào)速原理
由電動機特性可知,異步電動機輸出軸轉(zhuǎn)速(簡稱電機轉(zhuǎn)速)為:
n=(1-s)×60×f/p r/min
式中，n—電動機同步轉(zhuǎn)速
f—電動機定子供電頻率
p—電動機極對數(shù)
s=(no-n)/no—為轉(zhuǎn)差率
顯然，改變公式中的參數(shù)f、p和s，便可改變電機的轉(zhuǎn)速。 {TodayHot}
以往的電機調(diào)速大多通過改變參數(shù)p和s實現(xiàn)的。由于給煤機所配用的交流異步電動機的轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速之間的轉(zhuǎn)差率s極小，若將這一微小差別忽略不計，則上述公式可近似等同于給煤機電機的轉(zhuǎn)速公式。變頻調(diào)速就是通過均勻地改變定子供電頻率f，平滑地改變電動機的轉(zhuǎn)速，并且在調(diào)速過程中，從高速到低速均能保持有限的轉(zhuǎn)差率，因而具有高效率、寬范圍和高精度的調(diào)速性能，以及足夠強度的機械特性。
2、給煤變頻調(diào)速特性
調(diào)速范圍，理論上講，采用變頻器調(diào)速其范圍為0~100%。但是，根據(jù)不同類型的鍋爐及煤種，一般應(yīng)將轉(zhuǎn)速限制在30~1200rpm，這可通過設(shè)定變頻器的V/f曲線來實現(xiàn)。
三、 變頻改造方案：
給煤變頻調(diào)速系統(tǒng)組成： 配用的電動機為Y 132M2-6型/5.5kW，變頻器選用ABB公司原裝產(chǎn)品，型號為ACS401-0009-3型，功率為5.5KW。該調(diào)速系統(tǒng)主要由變頻器盤、手操器、電源盤、電機等組成，其控制原理如圖1所示 。
由圖1可見，變頻器是該系統(tǒng)的核心部件。為了保證系統(tǒng)能安全可靠運行，操作、維護(hù)方便，本工程給煤機與變頻器采用一帶一的控制模式(即一臺變頻器帶一臺給煤機電機)。變頻器在上電后，通過一遠(yuǎn)程操作器輸出4~20mA的模擬電流信號來控制變頻器的輸出，即將50～1 500 r/min/4 ~20mA DC信號給變頻器，在操作時，只需操控操作器即可達(dá)到控制電機轉(zhuǎn)速的目的。用操作器調(diào)速可以非常平滑、穩(wěn)定的調(diào)節(jié)流量，運行人員對系統(tǒng)的調(diào)整控制更為穩(wěn)定合理。變頻器輸出信號分兩路，一路給轉(zhuǎn)速表，實時監(jiān)測電動機的實際轉(zhuǎn)速，另一路輸出給工控機輸送1~10V直流電壓信號，實現(xiàn)鍋爐入煤量采集及監(jiān)測。另外變頻器上還有預(yù)留送入DCS的接點，將來進(jìn)行DCS改造時可取消操作器、啟停開關(guān)、轉(zhuǎn)速表及電流表，變頻器的啟停控制直接由DCS完成。本方案的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，無需對原有的給煤系統(tǒng)進(jìn)行改造。{HotTag}
四、 改造及調(diào)試過程：
1. 給煤變頻控制盤就位、固定；
2. 鋪設(shè)控制電纜，安裝操作器、電流表、轉(zhuǎn)速表；
3. 完成控制線的接線工作；
4. 完成給煤轉(zhuǎn)速信號的安裝工作（包括#1、#2鍋爐）；
5. 拆除原電動機，新電動機就位；
6. 鋪設(shè)動力電纜，完成動力回路的接線工作；
7. 將給煤控制盤可靠接地；
8. 檢查控制回路、動力回路接線是否正確；
9. 送電至給煤控制盤；
10. 設(shè)置變頻器參數(shù)(見表一)；
11. 調(diào)試變頻器啟停功能、調(diào)速功能，檢查電流表、轉(zhuǎn)速表、操作器指示，
12. 電動機轉(zhuǎn)向；
13. 調(diào)試控制回路的聯(lián)鎖，保護(hù)功能；
14. 給煤機對輪穿銷固定，帶給煤裝置調(diào)試。
在調(diào)速指令信號輸入回路和其他回路改造完成后，在各種運行工況下，對給煤機進(jìn)行模擬傳動，完全能夠滿足機組給煤的需求，各項指標(biāo)均優(yōu)于滑差調(diào)速電動機，實現(xiàn)了給煤機由滑差調(diào)速向變頻調(diào)速的升級改造。
五、變頻器設(shè)置參數(shù)：
六、改造效果：
由于給煤機處工作環(huán)境惡劣，經(jīng)常有粉塵在滑差電機間隙中受潮結(jié)塊，造成不可調(diào)速的“飛車”現(xiàn)象，（即跑轉(zhuǎn)），改為變頻后滑差部分可以取消，消除失控“跑轉(zhuǎn)”現(xiàn)象。改為變頻后，去掉了原滑差調(diào)速器系統(tǒng)，同時原主回路中的接觸器也相應(yīng)的予以去掉。只剩一臺交流電機，可靠性大大提高，維護(hù)量大大減少。給煤機中滑差電機與給煤機絞籠之間存在著轉(zhuǎn)速差，這部分速差能量都變成熱能消耗在滑差電機中，造成大量電能損失。
滑差電機是一個非線性被控對象，在85%額定轉(zhuǎn)速以上存在飽和區(qū)，在15%額定轉(zhuǎn)速下存在死區(qū)，造成速度變化線性度差，運行不平穩(wěn)，給煤量時多時少。變頻控制的線性度非常好，速度控制線性度可達(dá)到99%。
對4#爐在04年7月22日—10月31日期間變頻運行時的數(shù)據(jù)分析如下：在此期間內(nèi)，4#爐每個給煤機平均耗電量為438KWh ，運行時間為2184小時，則此爐每個給煤機的實際消耗功率為0.2KW。
另對03年7月20日—9月3日和10月21日—11月3日兩個階段內(nèi)工頻運行的數(shù)據(jù)分析如下：在第一階段內(nèi)，運行時間為1080小時，平均耗電量為116.5KWh ，每個給煤機的實際消耗功率為1.618KWh;在第二階段內(nèi)，運行時間為312小時，平均耗電量為38.4KWh,每個給煤機的實際消耗功率為1.816KW。則在兩個階段內(nèi)平均消耗的功率為1.732KW。
兩相比較，則變頻運行時每臺機平均每小時消耗的功率比工頻時每小時要少耗1.532KWh，其節(jié)電率為88.45%。在此情況下，若3#、4#在一年中各運行180天，則兩臺爐一年共節(jié)電39709.44KWh,按每度電0.4元計算，每年僅電費就可挽回?fù)p失達(dá)15884元。
改造后由于給煤系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，保證了鍋爐不會因給煤量跟不上而發(fā)生停爐，以往每年每臺爐都會因此而引起的停爐次數(shù)達(dá)2~4次之多，等檢修完好后至起爐運行需兩天左右的時間 ，每點一次爐的費用約為7000元，由于我廠在正常情況下是1#、2#小爐加3#或4#爐中的一臺爐運行，若是正常情況下3#或4#爐由于給煤系統(tǒng)的問題而停爐，則平均每天的發(fā)電量至少要少發(fā)20萬度，每度電按0.4 元計，則兩天的損失為約為16萬，每年按停兩次來計算，則每年下來其直接或間接損失約為33.4萬余元。
同時，由于原給煤系統(tǒng)中的滑差調(diào)速部分結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容易出現(xiàn)故障，而一旦出現(xiàn)故障短時間內(nèi)又難以排除，有時候不得已而請外部人員來給維修，使得維修費用大大增加，每次的費用約為1500元，每年按兩次來計算，僅維護(hù)費用一年就可節(jié)省3000余元。
綜上所述，給煤系統(tǒng)采用了變頻調(diào)速之后，每年在電能、停爐等方面可挽回直接或間接損失約為3７.28萬余元，大大提高了我廠的綜合經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)約了生產(chǎn)成本。
七、結(jié)束語：
此改造可實現(xiàn)電機從50 r/min軟啟動，無啟動沖擊電流。調(diào)速范圍寬，調(diào)控精度高（可達(dá)0.01 Hz）。保護(hù)功能完備，具有過壓、過流、缺相、欠壓、短路、堵轉(zhuǎn)、過熱等全面保護(hù)功能，并可顯示電流、頻率、轉(zhuǎn)速、軸功率、故障報警等。
變頻改造后，由于變頻控制柜及電動機采用全封閉設(shè)計，設(shè)備運行不再受環(huán)境影響，達(dá)到了預(yù)期目的。改造投運一年來，設(shè)備運行穩(wěn)定，調(diào)速平穩(wěn)，能夠滿足機組各種工況下的給煤需求，運行可靠性顯著提高。
財 務(wù) 證 明
煤矸石熱電廠3—4號鍋爐給煤改造工程由電氣車間自行設(shè)計、自行施工。整個工程歷時10天，嚴(yán)格管理，精心操作，節(jié)約工程施工費約2萬元。在投入運行后，經(jīng)過對運行數(shù)據(jù)的分析，每年可節(jié)約電費１５８８４元。同時，由于采用了變頻技術(shù)，去掉了原來的滑差調(diào)速系統(tǒng)，每年可減少維護(hù)費用約３０００元。在給煤系統(tǒng)采用了變頻調(diào)速之后，每年在電能、停爐等方面可挽回直接或間接損失約為3３.４萬余元，本工程完工后總計每年可節(jié)約３７萬余元，大大提高了我廠的綜合經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)約了生產(chǎn)成本。