利用变频器、手操器实现锅炉引风机自动控制.pdf

变频器世界 2 0 0 4年 4月 利用变频器、手操器实现锅炉引风机 自动控制 Th e Ap p l i c a t i on o f Au t o ma t i o n o f Bo i l er Bl o wi n g Ma c h i n e b y Tr a n du c e r Man u al Co n t r ol l er 哈尔滨天达控制工程有限公司 刘殿勤 黑龙江省黑宝山煤矿发供电公司 吕风武乔建龙 L i u Di a n q i n L u F e n g wu Q i a o J i a n l o n g 摘要 今 义 婴 ／ ＼ 绍 j 刊j } j 变频器内嚣Iii j P I 州 ‘I l厂 J 操器实观 肿引 机的变顿瑚 助的于功羽1 功控制。 父矬洲 变频器 - 操 一功控制 Ab s t r a c t Th e p r i n c i p l e i s a b o u t t h e ma n u a l ／ a u t o l n a t i o n O f t h e f r e q u e n c y c o n v e r s i o n o f t h e b o i l e r b 1 、 i n g ma c h i n e ． u s i n g P I a d j u s t e r i n s i d e t h e t r a n d u c m ’ a n d ma n u a l c o n c o n t y o l l e r ． Ke y wo r d s T r a n d u c e i ’ Ma n u a l c o n t r o l l e r At l t O l l l a t i o n 分类 I TK 2 3 I 义献 码I} { 芝带编 1 5 6 l 0 3 3 0 2 0 0 4 0 4 0 l 【 J l 3 1 引言 小型发电厂锅炉 自动控制中，经常选用 W HCZD型 多功能电动操作器作为调节阀门的操作器 简称 “ 手操器” 。 WHC ZD型多功能电动操作器是一种台式操作指示仪表。 其主要特点是 1 占用台面尺寸d 8 0 X 8 0 ram ，安装接线简单； 2 具有使用面板上的增、减按钮连续调节的4 - 2 0 mA 给定信号输出功能。面板上设有毫安表显示给定电流值 ； 3 具有输入4 2 0 mA反馈接口，通过面板上的阀门开 度表显示阀门开度功能。 在发电厂锅炉送、引风机仪表控制方式中，经常使用 手操器作变频器的转速给定装置。在这种控制方式下，变频 器只是作为一种执行机构，没有发挥变频器内在的 自动控制 功能， 是一种 “ 自控”资源的浪费； 其实利用变频器内置的P I 调节器 ，可以很方便的实现炉膛负压的闭环自动控制。 2 炉膛负压变频器闭环控制 在黑龙江省黑宝山煤矿 自备热电厂 2 0 T锅炉送、引风 机变频器改造 中，成功地使用手操器 、差压变送器和变 频器 内置的 PI 调节器实现了引风机的闭环 自动控制。改 1 o0 I T h e Wo r ld o f I n v er t er s 图1 炉膛负压变频闭环控制框图 造后的控制系统框图如 图 1所示。 引风机 电动机型号 Y3 1 5 M一4，额定功率 1 8 5 kW ， 额定电压 3 8 0 V，额定 电流 3 4 0 A； 年工作天数 3 5 0天。 根据引风机的负载特性、电动机额定 电流、环境温度 和年工作天数等工作条件， 选用艾默生公司产品P型变频器， 型号为 T D 2 0 0 0 4 T 2 0 0 0 P型。变频器主要技术指标为 1 输入 电压 3相，3 8 0 V 2 0 ％、5 0 Hz5 ％、 电压失衡率 2 0 0 4年 4月 附表 变频器主要参数设置 序 功能码设置 功 能 说 明 备 号 注 l F 0 0 2 运行频率模拟设定 2 F 0 2 l 运行命 令外部端 子控制有 效 3 F 0 7 l V／F曲线选择平方曲线 4 Fl 3 2 最小模拟输入量 2 V 4 mA 5 F l 4 0 最小模拟输入量对应频率 0 H Z 6 Fl 5 l 0 最大模拟输入量 l 0 V 2 0 mA 7 Fl 6 5 0 最大模拟输入量对应频率 5 0 H Z 8 F l 9 9 3 电动机过载保护系数 9 3 ％ 9 F l 0 0 l 选择模 拟 闭环控 制有 效 l 0 F l 0 l 0 闭环给 定量通道选择 由键盘数字 设 定 l l Fl 0 2 二 3 0 给定量数字设定 3 ． 3 V对应炉膛 负压2 0 P a l 2 F l 0 3 0 反馈量接入 V C I电流反馈 l 3 F l 0 4 2 反馈偏置 电压 2 V l 4 F l 0 7 l 反馈量 极性选择 负极性 l 5 Fl 1 l 2 0 0 比例增益初设定 2 0 0％ l 6 Fl 1 2 0 ． 1 积分时间初步设定 0． 1 S 1 7 F1 1 3 1 采样周期初步设定 1 ． 0 S l 8 Fl 1 4 2 偏差极 限设定 2％ l 9 Fl l 9 l 6 端子 X l接入三线式运转控制 3 0 F l 2 3 2 6 设定端子 X 5 2 6闭环运行与 普通运 行 切换 变频器的其余参数保 留出厂值 初次启炉时将转换开关 S A转 向 “ 手动”操作位置， 使用手操器调节引风机的转速 ，满足炉膛燃烧的用风量 。 待炉膛燃烧稳定后 ，将转换开关 SA 转向 “ 自动”位置 ， 引风机进入变频 自动控制状态。反复调整 F l 0 2数字频率 给定量、F l 1 l比例增益、F l 1 2积分时间、F l 1 3采样 周期和 F l 1 4偏差极限等参数，使炉膛负压稳定、电动机 运行 电流稳定 ，实现引风机炉膛负压 闭环控制。在 引风 机闭环控制状态 中，当调节送风机转速时 ，引风机会 自 动跟随调节仍然保持炉膛 负压稳定在设定值上 。 需要从 自动控制转向手动控制时，只要调节手操器使 给定速度表指针接近变频器输出速度表的指针相对位置 ， 再转换 S A到 “ 自动”运行位置，就能实现 “ 自动”一 “ 手 动”的无扰动切换。 下转第1 0 8 页 Th e W o dd o f I n v er t er s I 1 0 1 维普资讯 变频器世界2 0 0 4 年 4月 生 ； 最后 ，制动单元的内部布置非常紧凑 ，如果将其布置 形式改变 ，加大高电压部分的距离 ，切断短路通道 ，这 样会更加适应各种工况 。 5 l 2制动单元控制 西门子规定，制动单元的选配必须和所配的变频器之 间满足一定的要求，具体为 P制动≤0 ． 6 P C N ，不同容量等 级的制动单元同时使用时也有规定 相邻容量等级才能同 时使用，且一 台变频器配置有多台制动单元时制动单元 是同时并联接在直流母线上的。由于制动单元的容量等级 较为固定、有限，有 时会出现与变频器较难匹配的情况 ， 只能通过放大变频器容量等办法加已解决； 而且更为严重的是 当制动单元配置不当时会出现装置炸机等故障。 如果在制动单元上设置适 当的选择开关或跳线选 择器 及改变接线方法 ，增加如主从控制的功能后就可 以较为方便地配置所需制动单元，而且可以防止诸如炸机 等故障现象的发生 。 5 ． 3光电编码器的选型 系统配置的P L C的计数器模板 F M3 5 0 1 加增量型光 电编码器的形式是较为传统的配置，由于光电编码器与计数 器模板之间的距离较远，运行过程中会出现计数器模板读数 不准 光电编码器脉冲丢失、干扰等现象 的情况。为了改 善这一状况，首先采用屏蔽双绞电缆并且屏蔽层有良好的接 地； 其次，尽量取消屏蔽电缆中间的转接次数，使其能够形 成一个独立完整的屏蔽效果。 如今 ，西门子传动控制系统具有了强大 、简洁的 D P 通讯，具有 DP通讯 口的绝对值编码器也应运而生，选择 D P通讯加带 D P通讯口的绝对值编码器的形式将会是一种 简单实用、准确可靠的配制形式 ，必将得到广泛的应用 。 6 结束语 随着技术的不断发展 ，变频器及 P L C本身的特性、 性能及功能 日益完善 ，如何更恰当、更合理地选择变频器 及 P L C是驱动控制系统设计成功的关键所在，如何利用变 频器及 P L C本身的功能使系统设计更加符合使用要求是设 计 发展 的方 向。 近年 来按照 以上方 法及应用 配置 的起重机 ，包 括 2 3 5 0 t 、2 3 0 0 t 、2 1 6 0 t 、 2 8 0 t 、 1 2 5 ／3 2 t 、 1 0 0 ／ 2 0 t 、8 0 ／ 2 0 t 、5 0 ／1 0 t 等多个规格的多台设备 目前已被全 国许多电站 厂 采用，运行状况均较好。这些电站 厂 从 南到北、从东到西坐落在全 国各地 ，我们提供的设备适 业 得 到 应 用 。 参考文献 [ 1 ]S I MOV E R T MAS T E RD RI V E S矢量控制[ Z ] ． S I E ME NS公司 ． [ 2 】S I MOV E RT MAS TE R DRI V E S矢量控制使用大 全[ Z ] ． S I E ME N S 公 司． [ 3 ]S I MO VE RT MAS T E R DRI VE S制动单元[ Z ] ． S I E ME NS公司 ． [ 4 ]起重机设计手册[ M] ．北京 中国铁道出版社， 1 9 9 8 ． 作者简介 吴激扬 工程师 毕业于杭州电子工业学院，现任 职国家电力公司杭州机械设计研究所 电站辅机处 ，多年从 事电力系统起重设备 电气部分的设计 、调试工作。 上接第 1 O 1 页 4 结束语 通过运行测试发现不同厂家生产的电动机 ，在变频运行 时带负载能力和温升差别很大，所以在将 Y系列普通电动机 接入变频运行时，一定要选用国家定点厂家生产的高质量电 动机。变频运行时，质量不好的电动机轴承温升高达 1 3 2 C， 不能带额定负载运行。 风机变频改造后，一年来稳定运行在 自动状态，实现 了锅炉送、引风机的自动运行。与工频运行的 1 2 锅炉引风 机进行测算比较； 仅耗电费用 1 2 炉引风机实测年耗电量 1 ， 1 8 8 ， 0 0 0 k Wh； 1 3 炉变频运行引风机实测年耗电量 9 3 4 ， 5 6 0 k Wh； 1 3 炉引风机比 1 2 炉引风机运行每年节约电量 2 5 3 ， 4 4 0 k Wh ，节电率 2 1 ％； 本地电价0 ． 5 8 元 ／ k Wh ，引风 机变频运行比工频运行每年节约电费 1 4 ． 7 万元。仅此一项节 约的费用 1 ． 5 年就可以收回变频装置的投资。 另外 引风机实 现 自动运 行后 ，不但 减轻 了锅 炉运 行人员 的劳动强度 ，而且 还提高 了锅炉 运行 的安 全程 度 ，有 利于机组的 发电运行。 参考文献 [ 1 ]TD 2 0 0 0 系列通用变频器说明书[ Z ] ． 作者简介 刘殿勤 1 9 4 4 一 男 高级工程师 曾任黑龙江省鸡西 应了各种气候条件 ，并逐步在新 闻印刷 、造船等其它行 煤矿设计院总工程师。 1 0 8 I Th e Wo r ld o f l n v er t er s 维普资讯