二次变频范文

二次变频范文（精选5篇）

二次变频 第1篇

平煤四矿丁九斜巷轨道全长1450米, 平均坡度12°, 最大坡度20°。绞车房安装一台JK2/30型绞车, 生产厂家洛阳矿山机械厂。配套使用YB2-355L-8型185kw电机, 以及洛阳矿山机械厂生产的ZHLR-115K型减速机。绞车电源电压660V, 电控系统采取变频技术控制, 选用唐山开诚生产的ZJT—200/660型变频器。该绞车自1985年投入使用, 安装在一上山轨道, 1992年移至丁九轨道使用至今, 担负着丁九采区物料运输以及排矸任务。

2 项目背景与意义

由于丁九车房压力大, 地鼓变形严重, 造成绞车滚筒和减速机倾斜, 绞车滚筒大轴水平度严重超过标准, 并导致滚筒和减速机之间的联轴器的轮齿磨损成“刀刃型”, 极大影响了丁九绞车的安全运转。为消除斜巷运输安全隐患, 矿决定由我队对丁九绞车进行自主安装并更换齿轮联轴器。

该项目的实施可以彻底消除绞车倾斜带来的安全运输隐患, 避免造成因联轴器损坏、绞车基础松动等造成的安全、生产事故, 为丁九采区以及全矿的高产高效打下坚实的基础。

3 技术方案

3.1 改造总体要求

(1) 符合《煤矿安全规程》各项要求; (2) 所有设备必须具有产品合格证, 煤安标志证, 电气设备具有防爆合格证, 符合煤炭行业防爆标准要求《GB3836煤矿低压电气 (2000版) 》; (3) 改造后各项保护装置齐全、可靠, 绞车运行平稳, 性能测试合格。

3.2 方案实施总体思路

(1) 把绞车滚筒、电机、减速机、液压站以及电控设备移至一旁, 重新对车房整修并做绞车基础; (2) 对绞车机械设备重新自主安装, 并更换齿轮联轴器; (3) 对绞车电控系统重新接线、核对, 并调试可靠; (4) 更换绞车主提升钢丝绳。

4 主要施工关键点和难点

4.1 现使用电机与原图纸不符的问题

丁九绞车于1985年安装时, 配套使用一台160kw电机。2004年, 我矿对丁九绞车进行升级改造, 把原160kw电机更换为现使用的185kw电机。关于新电机的外型尺寸和地脚螺栓孔相对位置都没有保存, 给现有技术改造带来困难。

解决方案:经现场测量电机外型和地脚螺栓尺寸, 得出两种解决方案: (1) 利用现有电机小底, 把新电机基础地脚预留孔位置和现有小底螺栓孔位置对应; (2) 不用电机小底, 电机直接安装到基础上, 新电机基础地脚预留孔位置和电机螺栓孔位置对应。经比较分析, 使用电机小底可以保证电机检修方便, 适用于井下矿压较大的地方, 可以及时调整电机。故使用方案一。

4.2 旧齿轮联轴器的退卸

由于齿轮联轴器和大轴之间属于过盈配合, 加之使用时间长, 旧联轴器是否能够顺利退卸成为整项工程能否顺利完工的关键因素。

首先, 用100T油压千斤顶配合氧炔焰加热拆卸联轴器, 难以拆除。于是采用氧炔焰沿轴向将联轴器割开, 进行破坏性拆除。即在键的另一侧沿轴向气割外齿轴套, 直至外齿轴套脱落。 (使用此种方法时要特别注意保护主轴不受损伤。)

4.3 新齿轮联轴器的安装

(1) 用风管对大轴进行降温, 待主轴温度完全下降后, 针对主轴的圆度、公差、圆跳度进行测量。对于此类现场拆卸不方便的大型设备, 只能依靠千分尺进行测量, 测量时要在两端及中间各测量一处, 同时在同一剖面周围多测几处。

(2) 通过测量, 得出主轴完全冷却后的外径尺寸为:φ260+0.10

(3) 由于主轴和齿轮联轴器之间的配合要求为过盈配合, 根据现场实际情况, 决定采用热装法安装。即对新联轴器内孔进行升温处理, 待联轴器孔径增大后, 进行装配。

(4) 用锉刀和砂布对主轴上毛刺等进行打磨, 确保主轴表面光滑, 并涂抹润滑油。将新半联轴器用铁丝和钢丝绳扣固定牢靠后起吊至距主轴200mm处, 根据键槽位置确定好方向。

(5) 提前将联轴器端盖、内齿圈依次套入主轴。

(6) 用氧炔焰对联轴器进行加热。加热过程中每隔10分钟用内卡钳对孔径进行测量, 用游标卡尺读数, 直到孔径膨胀至φ260+0.5+0.4时 (即过盈量为0.4-0.5mm时) , 开始安装新联轴器。

(7) 安装新联轴器时, 一人负责用隔热棉布扶住联轴器稳定方向。另外八人分别举两根道木向里砸联轴器进行安装, 联轴器安装完毕, 转动外齿轴套, 使其与轴的键槽位置对正, 装入旧键, 用风管对外齿轴套降温。

4.4 电控系统的安装

丁九绞车电控系统内部采用矢量控制, 利用“交-直-交”变频理论最终产生PWM电压。AC660V电源由隔爆接线腔R、S、T三个接线柱接入隔爆主腔内, 经整流平波电路输入IGBT逆变桥, 由逆变电路输出至U、V、W来驱动电机的运行, 对电机频率的调整控制, 可根据现场的工况需要, 由外部速度钮以无级调速的方式设定好实际需要的参数值即频率/速度值, 以达到精确地适应所需频率/速度/功率的输出的要求。当工作现场的工况要求发生变化时, 可随时用本质安全型参数程序控制器来修改参数;同时, 工变频转换系统可使电机转速需在工频运行或变频出现故障时进行自由切换;提升机控制系统主要由两套可编程控制器 (PLC) 和部分硬件电路组成。其主要功能是在PLC1内由软件功能完成。

图1所示, 提升机ZJT-30-MSC隔爆兼本安智能变频调速其主要配置为变频调速系统、PLC控制系统及轴编码器监测系统组成, 其中变频调速系统 (图2所示) 又分为输入电抗器、可控整流系统、电容平波系统、输出逆变系统。变频器主要对提升机的升降实现变频调速等, 可控整流系统是一种可回馈电能的逆变器, 它可单独作为高质量的无功补偿器使用, 也可与其他系统相结合组成新的系统, 以实现能量在交流侧和直流侧的双向传输, 同时, 系统可将交流侧的功率因数调整到任何希望的数值, 且交流侧的电流为近乎完美的正弦波。电容平波系统主要对电网脉动整流滤波使其达到输出的波形平稳。PLC控制系统主要对提升机的变速、停车和精确制动、提升启动、下降启动、故障复位及紧急制动等操作控制。抱闸制动主要实现提升机停车控制。轴编码器监测系统是把运行的速度及方向和位置信号进行转换传输到PLC控制系统中。

根据对丁九绞车变频控制原理的研究, 在没有聘请专业厂家安装人员的基础上, 我们研究制定了丁九绞车电控系统安装方案: (1) 连线时每两人为一组, 分断进行, 每连接一根线都要经过校对, 按图纸施工, 每段连线完成后, 两组之间互换进行检查, 确保准备无误。 (2) 控制线连接完成后再连接主电机、润滑泵电机、液压站电机负荷线。 (3) 控制线和负荷线连接完后, 再连接电源线。 (4) 供电队安装移动变电亭, 经检查无误后接上车房馈电开关。 (5) 电源线连接后严禁送电, 馈电开关闭锁, 并悬挂“严禁送电”警示牌。 (6) 唐山开诚公司人员经检查后按照要求方可送电。 (7) 变频调速装置电源R、S、T停电以后5分钟内禁止对变频器隔爆腔内的任意电路进行操作, 且必须用仪表确认机内电容放电完毕, 方可实施机内作业, 停电以后1分钟内禁止再次给电。 (8) 在井下安装好而不运行状况下, 该设备尽量不停电。

5 结论

斜巷变频绞车二次安装项目的实施应用, 进一步落实煤矿安全规程的要求, 加大斜巷提升设备的安全管理力度, 为安全生产提供强有力的运输保证, 重新安装后的丁九绞车运行平稳, 电控系统可靠, 制动性能灵敏。

通过更换齿轮联轴器, 丁九绞车消除了重大安全隐患, 避免了因联轴器损坏造成的安全事故, 经过运行试验稳定可靠, 达到了预期的目的, 同时经济、安全效益十分明显。随着该项目的推广应用, 也给我矿及兄弟矿井的类似改造提供宝贵经验。这都充分证明了该项目的研究是有益的、成功的。

参考文献

[1]ZJT-30-MSC隔爆兼本安智能变频调速装置说明书[M].唐山开诚电器有限责任公司.

二次变频 第2篇

福建三安钢铁有限公司位于福建省泉州市安溪县,是一家国有控股,形成烧结、炼铁、炼钢、轧钢及水、电、风、气工序在内的冶金联合企业。三安炼钢厂共3座50T转炉,二次除尘系统是转炉的关键设备,是保证环保治理达标的关键设备。

改造前两台二次除尘风机采用液力耦合器调速,液力耦合器工作原理是用电动机带动其输入轴旋转,将液压油用离心式泵轮甩出后进入涡轮旋转,最终将能量传递到输出轴。采用液力耦合器调速输出力矩小于输入力矩,无论风机出力大小,电机要始终恒速运转,风机风量调节靠液力耦合器控制油压实现,能量消耗较大。此外,采用液力耦合器调速存在效率低、设备故障率高、调速精度低、范围窄等缺陷、不能满足转炉快节奏生产。高压变频器技术在调速方面具有节能效果显著、调速精度高、范围广、响应快等优点。

2 系统方案

2.1 系统主回路方案

根据我公司风机负荷的重要性,我们决定采用的变频控制为一拖一方案,就是一台变频器带一台风机电机。具体的设计方案如图1所示。

QF为炼钢高配室内的真空断路器,QS1、QS2、QS3为3台高压隔离刀闸。电机变频拖动时断开QS3,闭合QS1和QS2。电机工频拖动时断开QS1和QS2,闭合QS3。QS2与QS3不能同时闭合,并具有机械互锁功能。

为了实现对故障变频器的保护,变频器重故障状态下将发出跳闸指令,与高压配电室的高压真空断路器QF进行连锁跳闸,断开高压变频器电源。

2.2 控制方案

变频器采用两种控制方案,分别是上位机集中操作和变频器柜门操作。通讯控制技术成熟稳定,取消硬线控制部分,简化操作系统的同时节约投资的材料费用及施工费用。控制流程如图2所示。

风机电控系统设备主要有高压电机、变频器、远程工控机、工程PLC、高压真空断路器及高压真空开关柜操作箱组成。

3 改造实施

3.1 变频器安装

为方便本厂6台高压变频器的统一管理,将此两台高压变频器安装于一次除尘变频器室旁的风机房配电室。改造前将风机房配电室将原有的8个开关柜(800*600*2200/宽*深*高)约80个空开集中于两个新的开关柜(1200*1000*2200)。优化风机房配电系统的同时节省了新建高压变频器室的费用。改造前后如图3所示。

3.2 电缆敷设

高压配电室与变频器室距离约450米,高压配电室与电机距离约400米,电机与变频器室距离约120米。电缆走向敷设线路图如图4所示。

将原电机到高压配电室160米处截断,倒抽至变频器室。截断处做中间接头对接200米高压电缆至变频器室。截断时为了确保截断是正确的电缆,我们每隔2米将需截断电缆做好标记,并由施工方及我厂改造施工负责人共同确认两遍。

敷设两条7*2.5mm2保护跳闸控制电缆及一条两芯DP电缆。通讯电缆敷设时与高压电缆做好隔离屏蔽,以保证通讯的可靠性。

3.3 系统调试

3.3.1 变频器机旁操作

变频器启动后通过变频器触摸屏调节变频器输入频率,测量电机转速,频率与电机转速成线性变换:5Hz:100r/min、15Hz:300r/min、25Hz:500r/min、35Hz:700r/min、45Hz:900r/min。

3.3.2 上位机集中操作

将上位机与变频器构成控制系统,上位机和变频器可以通过特定的通讯协议实现数据交换,这样上位机就可以随时控制每一台变频器的工作状况,并及时做出响应。

数据交换:通过适配器PM-125实现PROFIUBS-DP现场总线协议与具有RS485接口串口变频器直接的数据交换。数据交换如图5所示。

图5中,Eo是PROBIFUS输出数据的事务号;i是输出数据包含要发送的串口数据个数;D1~Di是PM-125适配器要发送给用户串口设备的数据;Ei是PRO-BIFUS输入数据的事务号;j是输入数据包含已接收到的串口数据个数;D1~DJ是PM-125适配器从用户的串口设备接收到的数据。

通讯协议配置:通过配置软件PMA-123-V1.1.0配置现场总线网关设备PM125的相关参数及命令。可配置的参数为通讯波特率、奇偶效验方式、停止位、控制方式、字符超时时间、字符个数、起始符、结束符、自动发送、自动发送周期、使用CRC效验。例如我们将频率输入的参数设置为:功能码“6”;Modbus寄存器起始地址“1280”;数据个数“1”;内存映射起始地址“4002H”;内存映射位偏移量“0”;字节个数“0”;字节交换“不交换”;效应类型“CRC”;扫描方式“快速扫描”;助记符“无”。

硬件组态:通过西门子PLC的STEP7软件,把PM125作为从站,挂在二次除尘400PLC下,1#、2#风机的PROFIBUS地址分别为10和11。PM125配置为8字输出,8字输入,输入起始地址为PIW608,输出起始地址为PQW544,组态地址对应如表1所示。

如表1所示:

(1)风机实际频率值包含两位小数,如实际频率为50.00Hz,则发送数值为50.00*100=5000,十六进制表示为0×1388.

(2)风机实际电流包含两位小数,如0x0686转换为十进制1670,则实际输出电流为16.70A;

(3)风机实际电压十六进制直接转换为十进制,单位V,如0x0F76表示3958V;

(4)风机故障字当值为0时正常,非0时故障;

(5)风机状态字当值为0时停止,非0时运行;

(6)风机操作方式当值为1时本地,2时远程,3时上位机操作;

(7)风机启动/停止当值为0时启动,非0时停止;

(8)风机给定频率值包含两位小数,如设置频率为50.00Hz,则发送数值为50.00*100=5000,十六进制表示为0x1388;

风机转速自动控制:将某台转炉停炉检修信号通过以太网通讯,传至二次除尘400PLC,作为判断条件,使变频器频率输出由45Hz降为35Hz,对应二次除尘高压风机由高速900r/min降至低速700r/min。

4 成本、利润统计、经济(社会)效益分析及投资回收年限

4.1 投资费用统计

总投资费用=备件费用+施工费用=552800+180000=732800元

4.2 节电统计

耦合器实测的耗电情况与变频器实测的耗电情况表2。

单台转炉二次除尘风机变频调速与耦合器调速年节电比较:

每周平均每座转炉计划停炉检修12个小时。

(1)高速年节电情况:(620-590)kW·h×(168-12)小时×3座炉×46周=64.584万kW·h(扣除大修两周)。

(2)低速年节电情况:(400-290)kW·h×12小时×3座炉×46周=18.216万kW·h(扣除大修两周)。

两台年节电效益:(64.584万kW·h+18.216万kW·h)×0.52元/kW·h×2=86.112万元。

4.3 通过变频改造后可减少的备件费用和检修费用

总检修维护费用=(每年单台更换润滑油费用+耦合器备件费用+耦合器检修费用)×2=(1.1308+2.7988+2.5)×2=12.86万元

4.4 投资回收年限

(1)年经济效益:86.112+12.86=98.972万元;

(2)总投资费用:73.28万元;

(3)改造后一年收益:98.972-73.28=25.692万元;满足改造后一年内收回投资费用的要求。

5 结束语

提高自动化水平,节约能源,年可得经济效益98万元,改造后一年内可收回投资成本。除了显著的经济效益,本次变频改造在降低设备维护成本、延长设备使用寿命、简化操作等方面也有着诸多优势。

摘要：为生存而战,与钢铁行业“严冬”搏击。效益最大化是我们赖以生存的先决条件。利用成熟稳定的科技技术来提高企业生产装置的管理水平和节能降耗是我司首选的手段之一。除了变频器本身节能降耗,我们还通过系统方案、改造实施的优化实现降本增效,保证改造的效益最大化。

关键词：效应最大化,节能降耗,降本增效

参考文献

[1]科陆变频.CL2700系列高压变频器调速系统用户使用说明书[Z].

二次变频 第3篇

二次风机作为火力发电厂重要的送风设备, 用来克服空气预热器、风道以及燃烧器的阻力, 输入燃尽风使燃料得到充分燃烧, 以维持机组的燃烧及负荷的稳定, 而且风机能否正常运行不仅影响燃烧稳定性和燃烧效率, 还关系到结渣、火焰中心高度的变化, 炉膛出口烟温的控制等一系列问题。因此, 二次风机的工作正常与否直接影响到机组的安全、经济、可靠运行[1]。

目前火电企业为实现节能降耗, 较多的实现了对耗能较大的锅炉辅机进行变频改造, 二次风机在变频后虽然有效地降低了机组在低负荷区的调峰电耗, 但由于变频电机的频繁使用, 导致转速大幅增减, 而改造后系统监控状态的测点未能得到有效配置 (如电机振动、瓦温、油温等) , 使得机组在变频运行过程中承担着重大的安全隐患。

2 设备规范及轴系状态

发生烧瓦事故的二次风机电机为YKK630-4型异步电动机。二次风机机组的轴系布置如图1所示, #1、#2、#3、#4轴承分别为电机自由端轴承、电机对轮端轴承、风机对轮端轴承、风机自由端轴承风机传动系统通过半挠性叠片联轴器吸收电机转子的轴向窜动, 电机转子和风机转子分别为滑动轴承和滚珠轴承支承, 轴系布置如图1所示。

3 烧瓦故障分析

#7机组作为调峰机组, 二次风机自变频改造后频繁调整转速以适应锅炉负荷对风量的需求。通过对同型电机变频改造后的故障分析和统计, 在出现以下情况时足以造成轴承的烧毁[2]。

3.1 风机轴系振动过大

3.1.1 风机变频转速运行在临界转速区

由于二次风机电机原设计选型为工频电机, 此次技术改造为变频模式下运行, 可能原因为电机转速长期在临界转速区或邻近临界转速区运行, 造成电机转子轴振过大, 与轴承瓦块发生了接触及摩擦。

为验证二次风机的变频转速是否运行在临界转速区, 分别对单电机状态及电机-风机连接状态测试轴承支承系统的振动幅值、相位和频谱, 图3、4为单电机状态下电机轴承的振动波德图, 图5、6为电机-风机连接状态下电机轴承的振动波德图。

(注:1.测试时#71二次风机为更换后的电机, 非故障电机;2.实线为振动通频值, 虚线为振动工频值 (1X) , 振动数据单位均为μm;3.电机变频状态运行, 测试过程中反复升降转速。)

二次风机的额定转速为1488r/min, 通过测试 (更换后的) 单电机状态及电机-风机连接状态的振动情况, 分析其特性如下:

1) 单电机状态振动良好, 电机各测点振动幅值随转速增加而增大, 0～1488r/min电机垂直、水平方向振动均小于50μm, 测试数据如表2所示。

2) 在电机带上负载后, 二次风机的支承系统在转速变化过程中表现为振动幅值随转速的升高而增大, 振幅在转速的升降过程中具有复现性, 其中大于1350r/min (输入频率45Hz) 时电机振动已超过合格范围。支承系统在不同转速下的振动幅值如表3所示。

(数据为振动双峰值, 单位为μm)

(数据为振动双峰值, 单位为μm)

据此判断, 电机-风机轴系在整个变频转速范围内低于共振转速, 未出现临界转速区;比较单电机状态及电机-风机连接状态振动数据, 电机连接负载后振动大为增加且工频幅值 (1X) 为主要振动成分, 因此在风机叶轮部位有较大失衡质量。

3.1.2 支承系统刚度变化

二次风机在变频改造前运行多年, 支承系统的结构刚度在历次检修中均未发现重大问题。同时, 通过对支承系统结合面的振动对比测试及对相关改造资料的查阅, 认为机组在动态下连接部件之间的紧密程度良好、基础牢固, 排除了在改造过程中可能出现的改变原有连接刚度的问题。

3.2 轴承供油系统故障

轴承供油系统的作用是在相互接触的两滚动表面或滑动表面之间形成一层油膜把两表面隔开, 减少接触表面的摩擦和磨损, 润滑油还能带走轴承内部的大部分摩擦热, 起到有效地散热作用[3]。机组在正常运行时, 二次风机油站及供油管路的通畅, 当润滑油滤网压差超标均能及时予以发现, 清扫堵塞滤网, 避免了因轴承系统供油不足而造成的烧瓦。

电机在变频投入运行后, 滑动轴承会出现油膜刚度削弱甚至油膜破坏的情况, 具体分析包括以下方面:

1) 由于电机支承为滑动轴承结构, 在变频至低速区运行时, 伴随轴颈旋转带走的润滑油流量下降, 长时间运行会导致轴瓦温度升高, 瓦温上升继而影响了油膜的厚度, 形成恶性循环。

2) 转速降低也会导致甩油环带上来的油量减少, 下瓦无法形成和保持一定厚度的油膜, 导致轴瓦和润滑油升温。瓦温、油温升高后, 润滑油黏度下降, 加剧了油膜的破坏, 直至轴瓦与轴颈摩擦, 温度急剧升高。

3) 风机自身的叶轮重量远大于电机重量, 且两者的轴瓦润滑、冷却形式不同, 当风机由高速状态转为低速状态时, 电机轴瓦的油膜厚度不够, 破坏了原来的动、静平衡状态, 会造成轴承运行工况恶化。

4) 二次风机变频改造后使用较为频繁, 导致高速到低速的变化剧烈、频繁、持久, 形成的交变应力不断作用在主轴的金属材料上, 对大轴产生金属疲劳损伤, 若轴颈表面损伤足以改变油膜形成条件, 则会造成油膜破坏, 轴颈轴瓦接触。

通过电机变频状态下运行数据及轴承供油原理的分析, 认为滑动瓦在转速变化过程中会发生油膜厚度不均的现象, 造成油脂不能够及时起到润滑、冷却的作用, 甚至在低速时出现半干磨擦状态, 使轴承运行不良直至烧瓦。

4 结束语

通过故障诊断分析, #7炉#1二次风机电机轴承烧瓦的主要原因为电机轴承润滑油供油不足, 轴与轴瓦发生了干摩擦而出现的轴瓦烧毁。根据对故障原因的分析, 在现场进行以下调整及改造:

1) 重点监测各个轴承的运行状态, 包括振动幅值、轴承温度、油温和噪声。

2) 适当提高风机润滑油系统的压力, 加大供油流量;保证轴瓦的油位不低于1/2, 控制油温在25～45℃;保持油质良好, 以提高润滑油冷却速度, 提高润滑效果。

3) 减少使用变频器的频率, 同时合理设置变频转速范围。在风量、煤质变化时, 配合风机挡板调整, 避免锅炉负荷大幅变动时引起变频转速大幅升降。

4) 暂时避免电机转速高于1350r/min (对应的输出频率为45Hz) 运行, 在具备检修及停机机会时, 进行风机动平衡试验消除过大轴颈振动, 并检查各轴承的工作状况和对轮的中心连接情况。

摘要：二次风机在变频电机节能改造后, 虽然有效的降低了在低负荷调峰阶段的电耗, 但由于电机转速的频繁调整, 使得滑动轴承在低转速下不能有效供油, 出现烧瓦事故。通过对二次风机旋转部件的振动测试和轴承供油原理的分析, 诊断此次烧瓦的原因并提出处理方案。

关键词：变频电机,轴承,烧瓦,振动

参考文献

[1]樊泉贵, 阎维平.锅炉原理[M].北京:中国电力出版社, 2004.

[2]李植汶.大型变频电机断轴烧瓦原因及处理[J].电力安全技术, 2011 (7)

二次变频 第4篇

循环流化床(CFB,下同)技术是20世纪70年代发展起来的新技术,因其独特的W火焰燃烧方式,在燃烧前需对炉膛进行铺床料,铺床料过程中加入适量的石灰石配合煤粉共同燃烧,从而减少了燃烧过程中SO2及NO化物的排放量,不仅控制了酸雨的形成,同时还具有燃料适应性好、负荷调节性好、燃烧效率高、运行成本低等优点,已成为目前广泛应用的燃烧技术。研究CFB锅炉的燃烧特性,优化完善其锅炉的控制策略对提高锅炉负荷相应速率、优化燃烧、节能降耗有重要意义。本文针对一次风量及总风量调节过程中变频控制策略进行改进, 对风量调整进行了优化。

1循环流化床机组风量控制特点

本文以某电厂350 MW超临界CFB机组为例, 对风量优化设计。该电厂锅炉采用单布风板、单炉膛、M型布置平衡通风一次中间再热,高温冷却式旋风分离器进行气固分离。烟风系统配置有两台一次风机,两台二次风机,两台引风机。其中一次风机、二次风机采用变频、静叶档板方式控制风量,引风机采用入口动叶档板对炉膛负压进行调节。一次风机出来的一次风一路经空预器加热后形成热一次风,进入炉膛下部对物料进行流化;另一路为冷一次风以播煤风的方式进入给煤系统,作为给煤机的密封风。 因此控制一次风量对锅炉的稳定运行有着重要的作用,一次风在锅炉运行中不仅要保证一次风量不能低于最小流化风量,还要保证风量不能过大, 导致风煤比失衡。

二次风经空预器加热后的热风进入炉膛下部前后墙二次风箱到炉膛作为助燃风。燃料在炉膛内以流化的方式进行充分燃烧,所产生的烟气进入旋风分离器,其中较大颗粒的煤粒通过分离器进入竖井烟道回到炉膛继续燃烧,烟气在引风机的作用下进入烟道最终排入大气。物料在炉膛内进行循环燃烧,而一次风及二次风为物料循环流化提供动力,合理控制风量对锅炉正常流化燃烧及锅炉安全运行有重要作用。

2一次风机变频优化设计方案

两台一次风机出口的一次风,通过空预期后的热风为物料循环流化提供动力,另一路冷风以播煤风的方式进入给煤机形成密封风。在锅炉变负荷运行工况,为有效保证一次风量的大小,是通过一次风机变频器结合两台一次风机入口导叶开度来共同调整的。

2.1一次风量设定值形成

由机组单元主控形成的负荷指令,进入锅炉主控及汽机主控。锅炉主控形成的锅炉负荷指令,一路送入燃料主控控制煤量,另一路送入风量控制回路。 风量指令经过预制的函数器转换后,得到一次风量指令。将一次风量指令与床温变化的前馈值相加,再与操作员设定的偏置值相加,将加法器的输出值和临界流化风量送入大选器,大选器的输出值作为一次风量设定值指令。

2.2一次风量测量值

两个一次风量测点分别布置在一次风热风母管上,通过压力温度矫正后的风量经过二选一得到单侧的一次风量。将A侧一次风量及B侧一次风量相加后得到总一次风量。总一次风量送入风量控制偏差回路作为风量调节的过程值。

2.3一次风量偏差信号

风量设定值与一次风总风量偏差相减后形成偏差指令DEV,与一次风静叶档板开度指令DEV1取小后形成总偏差指令,其中DEV1信号为:两台一次风静叶档板取平均后,减去70%(定值)开度,该开度指令偏差与0取大后形成偏差指令。

当一次风档板开度小于70%时,经大选后将0送入风量指令的小选端口。当风量偏差为正时,此时变频器开度指令为0。因为在静叶档板开度小于70%时,提高变频器的频率不仅会提高变频器负荷,还会造成风量的截流,造成厂用电的增大,同时不利于优化控制。在该工况下风量控制由档板去调节,变频辅助。

将最终的一次风量偏差指令送入PID控制器, 来自锅炉负荷控制回路的风量指令经过函数器转换后作为控制器的前馈信号,控制器的输出值作为两台一次风机变频器公共指令。

2.4一次风机输出平衡回路

当两台一次风机变频器都投自动时,为了使两台一次风机出口风量一致,该系统设置了一个平衡回路来消除两台一次风机之间的出力不平衡现象,从而避免了一侧风机出力变化时,对被控对象产生扰动[1]。

可以看出,当两台风机都投自动时,A风机指令为:经PID出口的总开度指令经平衡(BALANCE) 块后COM- BAL,与操作员站输入的偏差值相加。B风机指令为:平衡输出指令COM- BAL,与操作员站输入的偏差值相减。当一侧风机出口有偏差时,另一侧变频指令向相反的方向改变使其出力一致。

3一次风机导叶控制的设计

一次风机入口导叶在一次风机为工频时,通过导叶开度来调整风量大小。在风机变频情况下,为防止调节扰动,常规控制为风机变频器调节一次风量,入口导叶调节入口风压。但该方案对CFB锅炉调节入口风压无法满足锅炉正常变负荷控制要求,且对风机出口造成截流,影响变频器出力使厂用电增加。 为防止该情况发生,经过优化后,取消以上两种控制方式,风机导叶与变频器同时控制一次风量,实现了风量控制的全程控制。具体控制策略如下:

3.1一次风量设定值形成回路

风量设定值形成信号见2.1风量设定值形成。 该指令送入一次风变频控制回路及一次风导叶控制回路经选择块后形成最终风量控制设定值指令。

3.2一次风量总偏差指令

风量总偏差指令由偏差指令DEV与一次风变频器频率指令DEV2取大后形成,其中DEV2信号为:两台变频器频率反馈取平均后,减去20%(定值) 开度,该开度指令偏差与0取小后形成偏差指令。

当一次风档板开度大于20%时,经小选后将0送入风量指令的大选端口。当风量偏差为正时,此时优先开启一次风导叶,变频控制辅助。当风量偏差为负时,档板开度指令小于70%,风量控制回路将通过变频器频率下降来调节风量,一次风导叶调节辅助。

综上2.3、3.2风量指令偏差形成回路,对风量控制的变频优化后,将变频器与一次风导叶在投自动时,控制在他们各自最优的工作范围,保证在调节过程中档板对风量不截流,同时变频器在过负荷情况下不工作。通过对控制策略优化,实现了变频、 静叶同时投自动对风量的控制要求,降低了厂用电量,提高了经济效率,实现了全程风量控制。

4二次风量控制策略优化

二次风机为锅炉燃烧提供助燃风。保证燃料在炉膛内完全燃烧是锅炉运行的重要指标。要做到这一点,必须有适量的风量与燃料相配合,即所谓的合适的空燃比。通过控制二次风机变频器及静叶档板使二次风量的大小控制在合适的范围,使烟气中的含烟量保持在最佳值,使锅炉燃烧达到最佳的热燃烧效率。

4.1二次风量设定值形成

由锅炉主控总负荷指令,一路到燃料主控,一路到二次风控制回路(同上),风量指令经过预制的函数器转换后,得到二次风量设定值。将其再与操作员设置的偏置值相加,将加法器的输出值作为二次风量设定值指令。

4.2氧量矫正回路

为了保证锅炉内燃料处于富氧燃烧状态,需要加入氧量矫正回路,由主蒸汽流量经函数发生器形成氧量设定值,将设定值与操作员站给定的偏差相加后得到最终氧量设定值。再将设定值与实际氧量相减形成最终偏差,偏差信号送入矫正回路,经PID出口后得到的值为氧量矫正系数。该氧量矫正回路系数为0.9~1.1。

4.3二次风量偏差信号形成

风量设定值经氧量矫正后形成总风量设定值, 与二次风总风量相减后得偏差指令DEV,与二次风静叶档板开度指令DEV1取小后形成总偏差指令。

同2.3将风量偏差指令处理后,得到最终总风量偏差控制指令。

将最终的二次风量偏差指令送入PID控制器, 控制器的输出值作为两台二次风机变频器公共指令(二次风静叶档板逻辑与一次风类似,不再说明)。

通过偏差指令形成回路可以实现二次风机变频器和档板同时投自动的目的,保证设备工作在最合理的工作区间,优化了风量控制,提高了电厂自动投入率,同时节省了厂用电量。

5结语

二次变频 第5篇

关键词：高压变频,节能,二次喷淋,供水泵

引言

某钢厂150t转炉水处理车间为主产线的转炉、精炼、连铸、除尘、空压机站等区域提供合格水源,其中,连铸二次喷淋供水泵为方坯连铸机提供冷却水。由于该连铸机出坯速度时常变化、冷却负荷和环境温度都在不断变化,导致冷却需要的水量也不时发生变化。但供水泵无调节装置,泵长期高速运转,致使系统投运后喷淋水压力波动较大,产线不用水时压力可达到2. 4MPa,远远超出工艺需求的1. 1 ~ 1. 3MPa的设计压力范围,直接造成设备损坏。此后在供水主管道上加装了一套回流装置,用以调节主管压力。但使用中发现,回流装置调节过程中压力仍然有较大波动,最高时仍达到1. 8M Pa,虽能满足生产要求,但有大量的水回流, 为输送这部分回流水耗费了大量的电能。考虑高压变频技术日趋成熟,调节范围大,调节及时,可节省大量能耗,特提出采用高压变频器改造其中一台供水泵,实现结合工艺需求的恒压供水,从而可避免压力波动对生产的影响,同时电动机也可在低于工频状况下运转,并节省大量的电能。

1连铸二次喷淋水系统工艺描述

经转炉冶炼完成的钢水倒入连铸机中,在结晶器内表面凝结出钢壳,但内部依然为钢液,为此通过喷头喷水雾使其内部冷却并凝结成固体形成钢坯,二次喷淋水就是用于冷却钢坯的水源。

连铸二次喷淋供水系统主要由浊环冷水池、二次喷淋供水泵、连铸调节阀组、旋流井及提升泵、高效沉淀器、浊环热水池及管道组成。二次喷淋供水泵将冷水池中的水供给连铸调节阀组,连铸调节阀组通过调节提供根据工艺要求的水量对钢坯进行冷却,使用后的水经过自流进入旋流井,经旋流井沉淀大颗粒,通过水泵提升送至高效沉淀器再次沉淀后,自流进入浊环热水池,通过水泵提升输送至冷却塔冷却后进入浊环冷水池,再次循环使用,连续二次喷淋冷却水系统如图1所示。

2高压变频节能控制

2.1系统控制方式

方坯连铸机二次喷淋供水泵采用1用1备方式,正常生产时运行1台泵,当1台泵出现故障时, 另1台泵自动投入运行。为保持变频改造前后运行方式一致,采用手动一拖二带工频旁路方式对两台水泵进行变频控制,1工频1变频,二者间有连锁,保证变频器同时只能拖动一台泵,而另一台泵可随时以工频方式投用。高压主回路如图2所示, 双回路供电,K12和K22为单刀双置隔离开关,两者间有电气连锁,K11和K21隔离开关带机械互锁,当1台投变频时另1台不允许投用。正常运行时投用由变频拖动的水泵,另1台为备用泵,定修时可将主备2台泵进行手动切换。当变频器出现故障时按原控制逻辑自动投用另1台泵工频运行, 当2台泵均有故障时则报重故障停产。

2.2高压变频器选用

方坯连铸机二次喷淋供水泵为10k V高压泵, 电机为Y4506 - 4型普通电机,额定功率400k W, 额定电流28. 6A,额定转速1480r/min,功率因数0. 86,采用直接启动方式。

通过调研对比,选用完美无谐波、多单元串联电压源型高压变频器,逆变主电路拓扑采用多电平形式,逆变电路采用高压功率元件脉宽调制技术, 整流用移相变压器采用H级绝缘干式变压器。这种高压变频器电压波形好、控制精度高,适应普通三相异步高压电机。它技术成熟、应用广泛,且具有过流、过压、欠压、缺相、短路、过载、过热、接地、 电动机过载、外部报警、主器件自保护等完备的保护功能。

根据电机的额定电压和额定电流,选用高压变频器容量为10k V,500k VA,8个IGBT功率单元串联,额定电流为31A,额定功率因数为0. 97,输出电流谐波不超过2% 。

2.3变频器频率控制方式

变频器运行频率由PLC上位控制系统给定, 有2种方式:

1) 由操作人员手动给定;

2) 由PLC自动采集生产节奏信息和管道压力并通过逻辑控制和PID调节给定。

方式1通常只在信号采集系统出现故障时使用,受人为操作和判断的影响,控制精度和及时性稍差。方式2首先根据生产节奏判断,当没有生产时使管路维持更低的压力,由此可以减少对设备的损害,延长寿命,同时也能降低供水泵的电耗; 当正常生产时,人为设定正常生产模式,由PLC采集管道压力信号,通过PLC程序中的PID调节功能输出信号控制变频器的运行频率调节供水压力,实现恒压供水。压力设定可在PLC上位控制系统中设定,控制精度 为0. 03MPa,即在设定 压力 ± 0. 03MPa范围内,变频器不进行调节。

2.4系统投入运行后的效果

1 ) 变频器故障率 。

调试过程中出现一次1个逆变单元损害,分析原因认为是在安装过程中将逆变单元中的光电耦合部分碰撞损害造成。更换逆变单元后使用6m至今未出现故障。

2) 恒压控制状态。

手动设定频率方式仅在调试期间使用,调试完成后,长期使用自动频率给定方式,系统未出现因产线用水量变化造成的压力陡升陡降现象。

3) 设备故障率降低。

使用变频调速前,每月因压力高原因造成切断阀、调节阀损害1 ~ 2台,变频投运后未出现因压力高原因造成的阀门损坏。使用变频调速后,管道连接处各点漏水现象明显降低,有效地降低了维护作业劳动强度。

3节能计算

3.1改造前运行功率

改造前,喷淋泵的 在喷淋时 平均电流 约为25. 2A,不喷淋时约为18. 5A,供电电压基本稳定在10. 3k V。初步统计发现,喷淋时间约占总运行时间的90% ,从而平均运行电流I工为: I工= 25. 2 × 90% + 18. 5 × ( 1 - 90% ) = 24. 5 A。则根据电能计算公式( 其中电机功率因数按其额定值计算) :

式中: P工— 工频运行功率, k W ;

U— 运行电压, k V ;

I工— 工频运行平均电流, A ;

0. 86— 电机额定功率因数 。

3.2改造后节电评估

将低速运行时频率设定为15Hz,喷淋时变频器运行频率平均在43Hz运行,喷淋时供电高压柜上电流平均值约为17. 8A,不喷淋时电流为4. 4A, 根据喷淋时间占总时间的比例得到平均运行电流I变为: I变= 17. 8 × 90% + 4. 4 × ( 1 - 90% ) = 16. 5A。

根据电能计算公式有( 其中功率因数按变频器的额定值计算) :

式中: P工—工频运行功率,k W;

U—运行电压,k V;

I变—变频运行平均电流,A;

0. 97—变频器额定功率因数。

从而有节电功率为: P工- P变= 375. 9 - 285. 5 = 90. 4k W。相当于节电率 η 为: η = ( P工- P变) / P工= 90. 4 /375. 9 = 24. 0% 。

3.3改造后实测节能效果

根据电表实测7d的运行电耗,得到该泵的平均小时电耗为383. 4 k W。

在同样生产状态的情况下,以电表实测7d的运行电耗,得到改造后该泵的平均小时电耗为280. 6k W。得到的实际节电率为: η = ( P工- P变)P工= ( 383. 4 - 280. 6) /383. 4 = 26. 8% 。

实测值和计算值有差别,主要是由于计算中所用公式中电压和功率因数值为固定值,实际运行中存在变化,电流取平均也带有误差等因素引起的。

根据实测数据,按年度运行时间约8000h计算,该套节能装置年可节电: W = P工× 年运行时间 × 节电率 = 383. 4 × 8000 × 26. 8% = 82. 2万k Wh。由此可知具有非常好的节电效益,按当地电价估算,实施该项目后3a即可收回投资。

4结语