變頻器在半山電廠灰漿泵控制系統(tǒng)中的應(yīng)用|資料

摘要：本文介紹了半山電廠灰漿泵系統(tǒng)的工藝流程，說明了變頻器在系統(tǒng)中的功能，使灰漿泵在保留工頻運(yùn)行的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了變頻調(diào)節(jié)，提高了生產(chǎn)效率，減少了設(shè)備的磨損，并實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)方控制。

1 引言

杭州半山發(fā)電有限公司老廠區(qū)有四臺(tái)燃煤機(jī)組，配有設(shè)計(jì)流量為760m3/h的工頻運(yùn)行的灰漿泵兩臺(tái)，將機(jī)組運(yùn)行產(chǎn)生的灰水輸送到公司內(nèi)的脫水倉及澄清池，實(shí)現(xiàn)渣水的閉合循環(huán)，大渣經(jīng)過脫水后用于綜合利用，渣水經(jīng)過澄清后通過回水泵打回到鍋爐，重新用來進(jìn)行沖渣。同時(shí)由于環(huán)保的需要，投運(yùn)了污水處理系統(tǒng)，為了防止灰水外溢，不影響污水處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行，對(duì)原來排入渣溝的鍋爐送、引風(fēng)機(jī)及空預(yù)器等設(shè)備的冷卻水進(jìn)行了分流和回收再利用。

由于大量的冷卻水被回收和再利用，引起了灰漿泵前池水位常常過低，造成灰漿泵打空泵。為了防止這種現(xiàn)象，通過調(diào)整灰漿泵出口調(diào)節(jié)閥來控制沖渣水量，正常運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)閥開度太?。ㄒ话銉H為15%左右），引起調(diào)節(jié)閥及進(jìn)出口管路磨損加劇，正常情況下兩到三個(gè)月就需要更換調(diào)節(jié)閥;同時(shí)由于通過節(jié)流損失來控制流量，必須使泵電機(jī)維持在較高的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，造成電能的浪費(fèi)。另外如果用通過補(bǔ)充工業(yè)水的方法防止打空泵，不僅浪費(fèi)水資源，而且會(huì)引起灰水外溢，使污水處理系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。為了節(jié)約維護(hù)成本和水資源，降低能耗，采用以變頻器為核心實(shí)現(xiàn)對(duì)灰漿泵的控制。

2 系統(tǒng)組成和變頻器特性

灰漿泵控制系統(tǒng)組成如圖1所示，保留兩臺(tái)灰漿泵并列運(yùn)行的形式，只對(duì)#1灰漿泵實(shí)現(xiàn)變頻控制，利用超聲波水位計(jì)，實(shí)現(xiàn)灰漿泵前池水位的自動(dòng)調(diào)節(jié);同時(shí)設(shè)計(jì)旁路控制功能，在變頻器故障的情況下實(shí)現(xiàn)#1灰漿泵的工頻運(yùn)行，保證灰漿泵系統(tǒng)的運(yùn)行安全。#1灰漿泵電機(jī)型號(hào)為Y355M3-6，額定功率為200KW，工作電壓為380VAC，額定電流為374A，轉(zhuǎn)速為990rpm。

根據(jù)#1灰漿泵電機(jī)的工作特性，灰漿泵變頻器選用ABB公司的ACS807柜機(jī)，ACS807柜機(jī)設(shè)計(jì)了完整的通風(fēng)冷卻系統(tǒng)和防塵功能，具體的技術(shù)指標(biāo)如下：

型號(hào)：ACS800-07-0260-3+P901;

額定輸出功率：200kW;

額定輸出電流：445A;

電機(jī)電纜的推薦最大長度：300米;

環(huán)境：溫度0～50℃，相對(duì)濕度5～95%（不結(jié)露），污染等級(jí)，不允許有傳導(dǎo)性粉塵。

根據(jù)ACS807輸出電流過溫降容特性：額定電流的極限環(huán)境溫度為40℃，超過40℃后，環(huán)境溫度每增加1℃，額定輸出電流降低1.5%，當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到變頻器極限溫度50℃時(shí)，額定電流降低15%，降至378A，滿足灰漿泵電機(jī)電流374A的要求。

3 變頻器控制和旁路控制方式切換

在灰漿泵系統(tǒng)組成中，#1灰漿泵在正常情況下由變頻器控制，實(shí)現(xiàn)變頻運(yùn)行控制水位，為了保證灰漿泵系統(tǒng)的安全，在變頻器故障情況下，仍保留灰漿泵工頻運(yùn)行的能力，通過旁路控制實(shí)現(xiàn)，以維持系統(tǒng)的安全。因此在控制系統(tǒng)中必須實(shí)現(xiàn)變頻控制和旁路控制方式的切換，控制方式的切換實(shí)現(xiàn)。
控制方式通過兩個(gè)刀開關(guān)就地硬手操切換實(shí)現(xiàn)，每個(gè)刀開關(guān)有三組觸點(diǎn)，兩個(gè)狀態(tài)。當(dāng)兩個(gè)刀開關(guān)都打到下側(cè)時(shí)，馬達(dá)控制中心過來的電源信號(hào)直接連接到#1灰漿泵電機(jī)上，變頻器被旁路，實(shí)現(xiàn)灰漿泵的工頻運(yùn)行;當(dāng)兩個(gè)刀開關(guān)都打到上側(cè)時(shí)，馬達(dá)控制中心過來的電源信號(hào)連接至變頻器，變頻器的輸出信號(hào)連接到#1灰漿泵電機(jī)上，灰漿泵由變頻器控制，實(shí)現(xiàn)變頻運(yùn)行;當(dāng)兩個(gè)刀開關(guān)打在不同的方向時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)電源回路斷開，則不能實(shí)現(xiàn)任何控制方式。

4 操作控制功能實(shí)現(xiàn)

在灰漿泵系統(tǒng)中控制回路包括馬達(dá)控制中心（原灰漿泵控制柜）和變頻器控制兩部分，其中馬達(dá)控制中心部分實(shí)現(xiàn)改造前系統(tǒng)的控制，包括灰漿泵電源的合閘和跳閘，實(shí)現(xiàn)灰漿泵工頻運(yùn)行。變頻器部分則分成啟?？刂坪娃D(zhuǎn)速控制，變頻器啟停控制包括就地和遠(yuǎn)方兩種操作方式，可通過就地的方式選擇開關(guān)設(shè)定。變頻器控制部分在就地控制柜中進(jìn)行信號(hào)的綜合，如圖3所示，產(chǎn)生電源合閘、電源跳閘、變頻器啟動(dòng)和變頻器停止四個(gè)信號(hào)。在變頻運(yùn)行方式中，電源合閘、電源跳閘作用于馬達(dá)控制中心，用于對(duì)變頻器送電，正常情況下通過電源合閘使#1灰漿泵處于送電熱備狀態(tài)，如要運(yùn)行#1灰漿泵，則必須通過就地或遠(yuǎn)方形成#1灰漿泵變頻器啟動(dòng)指令，而變頻器停止信號(hào)用于停止#1灰漿泵的運(yùn)行;如果在運(yùn)行中#1灰漿泵變頻器發(fā)生停機(jī)故障，則切灰漿泵為工頻運(yùn)行，控制柜形成的電源合閘、電源跳閘信號(hào)改作為#1灰漿泵的啟/停指令。

變頻器轉(zhuǎn)速控制包括手動(dòng)調(diào)整和變頻器自動(dòng)控制兩種方式，手動(dòng)方式又分成就地模擬量調(diào)整、就地開關(guān)量調(diào)整和變頻器操作面板上調(diào)整，手動(dòng)和自動(dòng)方式的選擇由從就地操作控制器引至變頻器的外部開關(guān)量信號(hào)（可由遠(yuǎn)方控制）進(jìn)行設(shè)定，手動(dòng)狀態(tài)下操作方式的選擇必須在變頻器中進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)置。

●變頻器自動(dòng)控制是主要的控制方式，將超聲波液位計(jì)測(cè)出的灰漿泵前池水位信號(hào)輸入到變頻器，同時(shí)在變頻器面板上輸入水位的目標(biāo)值，利用變頻器內(nèi)置的PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的控制，維持水位在正常的偏差范圍內(nèi)。

●就地模擬量調(diào)整是手動(dòng)狀態(tài)下主要的操作方式，在遠(yuǎn)方控制室或就地操作器上給出一個(gè)4～20mA的模擬量，利用該信號(hào)作為變頻器的手動(dòng)轉(zhuǎn)速指令。

●就地開關(guān)量調(diào)整是模擬量調(diào)整的后備手段，當(dāng)就地模擬量通道出現(xiàn)故障時(shí)（如AO故障、失電、斷線），利用就地的增減按鈕實(shí)現(xiàn)步進(jìn)式調(diào)整，以防止變頻器失控，保證灰漿泵的運(yùn)行。

●變頻器操作面板調(diào)整是控制的最后手段，利用面板上的操作按鈕實(shí)現(xiàn)控制。

5 小結(jié)

變頻器在灰漿泵系統(tǒng)中的應(yīng)用，改變了以往使用節(jié)流方法調(diào)整灰漿泵前池水位的方式，獲得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益：

●減少甚至基本避免了因節(jié)流而引起的調(diào)節(jié)閥及進(jìn)出口管路磨損的現(xiàn)象，延長了調(diào)節(jié)閥的使用壽命，節(jié)約了大量的設(shè)備費(fèi)用（一只調(diào)節(jié)閥近三萬元）;

●達(dá)到了自動(dòng)控制水位的目的，提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，能維持灰漿泵前池水位在正常范圍內(nèi)，避免或大大減少了因水位下降引起打空泵而導(dǎo)致灰漿泵氣蝕的可能，極大地降低了維護(hù)檢修費(fèi)用;
●減少了灰漿泵頻繁啟動(dòng)或停止的次數(shù)，提高了灰漿泵的使用壽命;

●降低了灰漿漿泵運(yùn)行的電耗，減少了電能的浪費(fèi)，提高了系統(tǒng)的效率，經(jīng)改造前后測(cè)算：灰漿泵工頻運(yùn)行時(shí)電流值平均為320A;利用變頻器控制后，最高轉(zhuǎn)速時(shí)電流值為300A，最低轉(zhuǎn)速時(shí)電流值為50A，經(jīng)運(yùn)行人員測(cè)算平均為175A，平均電流減少了45%;

●實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)方控制，為以后將灰漿泵及前池水位納入單元機(jī)組DCS控制創(chuàng)造了前提條件。

本文作者的創(chuàng)新點(diǎn)：在利用變頻器實(shí)現(xiàn)灰漿泵前池水位自動(dòng)控制的同時(shí)，保留了灰漿泵工頻運(yùn)行回路，以方便快捷的方式實(shí)現(xiàn)變頻和工頻運(yùn)行方式的切換，并實(shí)現(xiàn)了變頻器的遠(yuǎn)方控制，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，達(dá)到了減人增效的目的。