變頻調(diào)速在堿爐風(fēng)機(jī)改造中的應(yīng)用
發(fā)布時間：2018.12.18
堿爐供風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)有一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、三次風(fēng)機(jī)3臺，主要用于堿爐燃燒系統(tǒng)的供風(fēng)t根據(jù)生產(chǎn)工藝要求對爐膛壓力、風(fēng)速、風(fēng)量、溫度等指標(biāo)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，以適應(yīng)運(yùn)行工況。目前，我廠使用的控制手段則是調(diào)節(jié)風(fēng)門擋板開度的大小來調(diào)整受控對象，因此造成大量的能源浪費(fèi)和設(shè)備損耗，導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加。風(fēng)機(jī)采用異步電動機(jī)直接起動方式運(yùn)行，存在起動電流大、機(jī)械沖擊大、電氣保護(hù)。特性差等缺點(diǎn)。為此，改用變頻調(diào)速以實(shí)現(xiàn)易操作、免維護(hù)、控制精度高、節(jié)電的目標(biāo)。
制中心，由PLC控制中心分兩路分別控制變頻器給定信號和風(fēng)門擋板調(diào)節(jié)信號。
?。?）當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障后，PLC控制中心切斷接觸器K1、K2，吸合K3、K4.反饋到DCS后，由DCS自動起動MCC（電動機(jī)控制中心）旁通控制，并通過風(fēng)門擋板調(diào)節(jié)開度。
?。?）主程序先調(diào)用子程序進(jìn)行初始化，主要是對采樣及采樣計(jì)數(shù)清零。
1PLC控制原理1.1風(fēng)機(jī)變頻/工頻控制原理風(fēng)機(jī)變頻/工頻控制原理如所示。
起動風(fēng)機(jī)前先合上斷路器QF，-，PLC控制中心柜上按鈕選擇遠(yuǎn)程（DCS）控制。
當(dāng)DCS選擇變頻檔控制時，接觸器K1、K2吸合，變頻器處于待機(jī)狀態(tài)。一旦接收到DCS起動信號后，變頻器運(yùn)行。這時DCS給定信號給PLC控Hi序開始值Var，主要是防止PLC在采集電流輸入信號時出現(xiàn)干擾。）主程序調(diào)用子程序1，得到平均值Var的變頻控制輸出Fre以及擋板風(fēng)門控制輸出Fan.變頻器系統(tǒng)設(shè)置最低頻率保護(hù)/和最高頻率限制/腿。
當(dāng)PLC檢測到用戶選擇工頻檔時，無論工頻起停與否，均切斷變頻控制電路，并且PLC所采集到的平均電流值Var輸出給風(fēng)門擋板控制，調(diào)整擋板開度。
當(dāng)PLC檢測到用戶選擇變頻檔，切斷工頻控制電路，這時風(fēng)門擋板開度為零。PLC檢測到DCS系統(tǒng)的起動指令，定義一個定時器（約30s）后風(fēng)門擋板開度逐漸增加，風(fēng)門擋板開度跟蹤變頻頻率Fre.當(dāng)變頻系統(tǒng)故障，調(diào)用子程序2切斷變頻控制電路，同時起動工頻檔指令信號。
2變頻改造措施堿回收鍋爐一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、三次風(fēng)機(jī)電動機(jī)功率分別為160kW、250kW、160kW，電壓為380V，額定電流分別為289A、478A、289A.變頻器型號選擇：一次風(fēng)機(jī)選用ABB變頻器ACS800 -04-0210-3型、200kW；二次風(fēng)機(jī)選用ABB變頻器ACS800-04-0320-3型、250kW；三次風(fēng)機(jī)選用ABB變頻器ACS800-04-020-3型、200kW.現(xiàn)有控制方式為在DCS上直接起動電動機(jī)，通過調(diào)節(jié)風(fēng)門擋板控制風(fēng)量大小。由于一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、三次風(fēng)機(jī)是堿爐的重要設(shè)備之一，與堿爐其他設(shè)備有著密切的關(guān)系，如堿爐保護(hù)聯(lián)鎖，堿爐自動吹掃點(diǎn)火程序，一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、三次風(fēng)機(jī)的風(fēng)量自動分配等。由于特殊的生產(chǎn)工藝，雖增加了變頻控制調(diào)節(jié)，仍保留了原來的工頻起動及風(fēng)門擋板調(diào)節(jié)控制，因此在改造中采取了以下措施。
變頻柜設(shè)計(jì)為一個完整的控制單元，設(shè)有本地、遠(yuǎn)程控制功能，可在柜上或DCS上進(jìn)行開停控制及頻率設(shè)定，便于維護(hù)。
可以切換的工頻控制和變頻控制。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行在變頻控制電路時，工頻控制電路斷開。一旦變頻系統(tǒng)發(fā)生故障，DCS接收來自PLC指令時，切斷變頻控制電路，自動投人工頻控制電路運(yùn)行。當(dāng)變頻系統(tǒng)故障處理完畢后，處于待機(jī)狀態(tài)。由PLC發(fā)出指令，DCS接收指令后，切斷工頻控制電路，重新自動投人變頻控制電路運(yùn)行。兩者智能切換并互鎖，形成雙回路控制系統(tǒng)，以保證系統(tǒng)安全運(yùn)行性能。
為保證系統(tǒng)可靠性，盡可能減少改動原有DCS控制程序，擬在DCS控制畫面上增加一個工頻/變頻切換開關(guān)。在每個變頻柜內(nèi)配備一個西門子PLC控制器，接收來自DCS上的工頻/變頻切換信號，在輸出端執(zhí)行工頻/變頻切換動作。將切換結(jié)果反饋到DCS，再從DCS畫面上起動變頻器。同時，現(xiàn)有調(diào)節(jié)風(fēng)門的電動執(zhí)行m構(gòu)（控制閥）也通過PLC把擋板開啟到最大位置，由變頻器調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)風(fēng)量大小的控制。
當(dāng)變頻器故障時，PLC控制中心將自動控制切換至工頻運(yùn)行，無須人工干預(yù)，并將工頻運(yùn)行信號傳送至DCS.DCS自動將變頻控制切換到工頻控制，并給出變頻器故障報(bào)警信號。同時，根據(jù)風(fēng)量要求PLC控制中心來調(diào)節(jié)風(fēng)門擋板開度，保證系統(tǒng)的不間斷安全運(yùn)行。
變頻器運(yùn)行中設(shè)定有最低頻率保護(hù)，并且在PLC控制中心隨時跟蹤DCS給定輸人量變化。
當(dāng)堿爐負(fù)荷變化，DCS給定輸人經(jīng)PLC控制中心處理后，變頻器運(yùn)行于最低設(shè)定頻率，同時起動電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)變化程序，使風(fēng)機(jī)風(fēng)量滿足工況需求。
變頻柜與DCS的聯(lián)絡(luò)信號采用隔離措施，避免系統(tǒng)之間相互干擾。每個變頻柜有一個DCS頻率給定信號、實(shí)際電流及實(shí)際運(yùn)行頻率信號輸出和若干個數(shù)字量輸人/輸出，模擬量為標(biāo)準(zhǔn)420mA信號3 3改造效果經(jīng)在同一額定的堿爐負(fù)荷情況下測定：改造前一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、三次風(fēng)機(jī)電流分別為240A、357A、180A；改造后電流分別為135A、180A、95A.減小電流/ 4元計(jì)算，則全年可節(jié)約39.5萬元，整套風(fēng)機(jī)改造系統(tǒng)約50萬元，不到一年半即可收回投資。
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