變頻調(diào)速技術(shù)在火電廠化水自動(dòng)加藥系統(tǒng)的應(yīng)用

摘 要:介紹變頻調(diào)速技術(shù)在火電廠化水自動(dòng)加藥系統(tǒng)應(yīng)用，著重討論加藥泵變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制方案。

　　關(guān)鍵詞:變頻調(diào)速系統(tǒng) 加藥 控制

　　1 引言

　　隨著變頻技術(shù)的發(fā)展和成熟。變頻器以其明顯節(jié)能效果、高可靠性、較高功率因數(shù)及效率，以及優(yōu)良調(diào)速特性、操作簡單、啟動(dòng)電流小、機(jī)械振動(dòng)和磨損較少、保護(hù)功能完善、容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)等諸多優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)今電氣拖動(dòng)系統(tǒng)的佼佼者。電廠自動(dòng)加藥系統(tǒng)已廣泛采用變頻調(diào)速技術(shù)取代傳統(tǒng)的直流調(diào)速系統(tǒng)。而直流調(diào)速存在:電機(jī)造價(jià)高、可靠性差、維護(hù)量大、壽命短、能耗大等問題。

　　2 火電廠化水自動(dòng)加藥變頻調(diào)速系統(tǒng)介紹

　　(1) 化水自動(dòng)加藥泵是用來為化水提供加藥的動(dòng)力設(shè)備?；铀幱?jì)量泵無論是柱(活)塞式，還是隔膜式、都是容積往復(fù)式泵。工作過程:活塞1在泵缸2內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)來吸入和排出液體。當(dāng)活塞1開始自極左端位置向右移動(dòng)時(shí)，工作室3的容積逐漸擴(kuò)大，室內(nèi)壓力降低，流體頂開吸水閥4，進(jìn)入活塞1所讓出的空間，直到活塞1移動(dòng)到極右端為止，此過程為泵的吸水過程。當(dāng)活塞1從右端開始向左端移動(dòng)時(shí)，充滿泵的流體受擠壓，將吸水閥4關(guān)閉，并打開壓水閥5而排出，此過程為泵的壓水過程。活塞不斷往復(fù)運(yùn)動(dòng)，泵的吸水與壓水過程就不斷地交替進(jìn)行。泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)就交替工作在驅(qū)動(dòng)(電動(dòng))和制動(dòng)(發(fā)電)狀態(tài)，加藥變頻調(diào)速系統(tǒng)有其特殊性。

　　(2) 電廠化水加藥泵電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)介紹

　?、?調(diào)速系統(tǒng)由化學(xué)監(jiān)測儀表檢測工藝系統(tǒng)參數(shù)，送入調(diào)節(jié)器與設(shè)定值比較，進(jìn)行PI調(diào)節(jié)運(yùn)算，其輸出反饋給變頻器控制轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)的目的。采用冗余操作控制方式，即系統(tǒng)配置了智能手操器。

　?、?化水自動(dòng)加藥變頻調(diào)速系統(tǒng)范圍

　　隨著化學(xué)監(jiān)測表計(jì)的成熟，電廠現(xiàn)已經(jīng)用到:PH表、SI表、Na表、電導(dǎo)儀、酸堿濃度、濁度儀、聯(lián)氨表等。在聯(lián)氨、氨、磷酸鹽、二甲基酮肟、混凝計(jì)等自動(dòng)加藥系統(tǒng)均可采用變頻調(diào)速。

　　3 加藥裝置的電氣接線方式

　　根據(jù)加藥設(shè)備有“一箱二泵”、“二箱二泵”、 “二箱三泵”、 “二箱四泵”等類型，即至少有三個(gè)以上電機(jī)為一組，而加藥泵一般為兩個(gè)。加藥電機(jī)一般相互備用。4 加藥變頻調(diào)速系統(tǒng)方案

　　(1) 電氣接線:可采用上述方案。如“一拖一”，不帶工頻旁路方案，此方案應(yīng)用多，如在井岡山化水加藥系統(tǒng)、德州化水加藥系統(tǒng)的應(yīng)用。或電機(jī)和泵采用一備二冗余方案，即接線方案3，以節(jié)約投資。

　　(2) 控制原理:由于化水系統(tǒng)現(xiàn)在一般采用PLC程控系統(tǒng)，隨著PLC技術(shù)的發(fā)展。化學(xué)自動(dòng)加藥系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制，一般在PLC內(nèi)完成常規(guī)PID運(yùn)算或高級控制規(guī)律，如模糊協(xié)調(diào)控制。

　　① 利用熱工一次測量元件，在化水PLC程控系統(tǒng)中，將采集工藝系統(tǒng)的溫度、壓力、PH值以及溶解氧、Na+、Sio2+等參數(shù)的變化值，轉(zhuǎn)換成4---20mA的速度給定指令信號，反饋給變頻器。變頻器通過比較轉(zhuǎn)速輸出量與PLC程控速度給定之間的大小，自動(dòng)調(diào)節(jié)加藥泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)加藥計(jì)量的轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制，達(dá)到保證系統(tǒng)工藝參數(shù)在正常范圍內(nèi)變化的目的。變頻器輸出的模擬量、干接點(diǎn)信號全部進(jìn)入PLC系統(tǒng)，形成閉環(huán)控制，同時(shí)實(shí)現(xiàn)相關(guān)聯(lián)鎖功能。

　?、?系統(tǒng)設(shè)有就地和遠(yuǎn)方兩種控制途徑。就地控制是在變頻器處通過變頻器面板進(jìn)行操作或應(yīng)急處理。遠(yuǎn)方控制是在控制室內(nèi)進(jìn)行。

　　③ 遠(yuǎn)方控制方式分為兩種工作方式:一種方式為遠(yuǎn)方手動(dòng)方式。在這種工作方式下，操作員通過化水程控PLC系統(tǒng)的CRT手動(dòng)給定信號，調(diào)節(jié)變頻器。另一種方式為遠(yuǎn)方自動(dòng)方式。在這種工作方式下，轉(zhuǎn)速給定是在PLC系統(tǒng)中進(jìn)行調(diào)節(jié)運(yùn)算的，輸出給變頻器，調(diào)節(jié)加藥泵的速度，使系統(tǒng)參數(shù)跟隨給定值變化。

    ④ 保護(hù)配置:變頻器內(nèi)保護(hù)齊全，有運(yùn)行中開門、冷卻風(fēng)扇停運(yùn)、變頻器過熱、輸入電壓過低、負(fù)載超速、功率單元異常(通常異常、過壓、過負(fù)荷等)、接地等各種類型保護(hù)，完全具備對自身及電動(dòng)機(jī)的保護(hù)功能。因此，變頻器電源開關(guān)保護(hù)裝置可以不變(電流速斷及接地保護(hù))。

　?、?信號接口:變頻器送給PLC的模擬量為:電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速;干接點(diǎn)有:變頻器運(yùn)行、故障、控制電源消失、功率單元旁路運(yùn)行，共4個(gè)量。PLC系統(tǒng)送到變頻器的模擬量為轉(zhuǎn)速給定指令;干接點(diǎn)為遠(yuǎn)方啟停。變頻器送到控制室操作臺(tái)有變頻器緊急停機(jī)、復(fù)位兩個(gè)干接點(diǎn)。

　　⑥ 保護(hù)行為:當(dāng)變頻器故障，控制電源消失或按下緊急停機(jī)按鈕時(shí)，變頻器輸入電源開關(guān)跳閘，切斷電源，同時(shí)參與化水程控大聯(lián)鎖。機(jī)組運(yùn)行過程中，由于各種原因發(fā)生電源切換，會(huì)造成控制電源消失。為了避免因此將變頻器停電，在變頻器內(nèi)部增加了控制電源消失保護(hù)經(jīng)過短時(shí)間(1MIN)內(nèi)延時(shí)動(dòng)作跳電源開關(guān)的邏輯。

　?、?自檢閉鎖:電源開關(guān)合閘初期，變頻器存在10秒以內(nèi)的自檢查過程，此時(shí)變頻器自認(rèn)為處于故障狀態(tài)，發(fā)出電源開關(guān)跳閘指令。因此，需要在變頻器或PLC系統(tǒng)控制邏輯中增加一段延時(shí)(10秒)，躲開自檢查過程，確保電源開關(guān)合閘。

　?、?由于變頻器集成有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，井岡山化水加藥控制系統(tǒng)利用此技術(shù)，通過PLC的遠(yuǎn)程站模式、利用雙絞線與變頻器總線適配器來完成上述各項(xiàng)控制，而變頻器作為系統(tǒng)的智能終端。這種方式十分節(jié)省電纜。

　　4 自動(dòng)加藥變頻調(diào)速系統(tǒng)的特殊性

　　由于加藥泵為往復(fù)式容積泵，不同于一般泵。泵電機(jī)帶偏心輪運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)的負(fù)載變化較大。一旦變頻器輸出頻率上升到一定值后，由于電機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，其工作電流也增加，偏心輪慣性也在增加。實(shí)際上偏心輪(泵)運(yùn)行的每個(gè)周期，電機(jī)交替運(yùn)行在電動(dòng)和發(fā)電狀態(tài)。而當(dāng)運(yùn)行在發(fā)電狀態(tài)時(shí)，其能量會(huì)回饋到變頻器的直流側(cè)。通過現(xiàn)場測量，直流過壓可高達(dá)900多伏，此時(shí)變頻器發(fā)出直流過壓及過流報(bào)警、以致停機(jī)或毀壞變頻器。這種情況曾在某電廠出現(xiàn)過。現(xiàn)在一般設(shè)計(jì)時(shí)，需要在變頻器直流側(cè)增加直流輾波器、制動(dòng)電阻或加大變頻器容量，并設(shè)計(jì)“防止失速”功能，以及進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償和轉(zhuǎn)差補(bǔ)償功能。

　　由于加藥泵的容量、泵電機(jī)容量較小，電機(jī)容量為0.4kW以下，根據(jù)變頻器直接連接在大容量電源變壓器上時(shí)，由于會(huì)有尖峰電流流過變頻器而可能引致變頻器損壞，需要在變頻器輸入回路加裝AC電抗器。

　　5 化水自動(dòng)加藥變頻調(diào)速項(xiàng)目實(shí)施建議

　　(1) 根據(jù)實(shí)際需要，選擇變頻調(diào)速方案。

　　(2) 自動(dòng)加藥變頻器的應(yīng)用，需要注意:諧波成分引起的線纜集膚電阻、泵系統(tǒng)共振、電機(jī)絕緣、高低壓隔離、控制信號傳遞以及往復(fù)式泵特殊性等問題。

　　(3) 積極利用變頻器集成的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，盡量減少電纜。

　　(4) 自動(dòng)加藥泵利于變頻調(diào)速技術(shù)將極大地改變化水生產(chǎn)的面貌。大力推廣變頻調(diào)速技術(shù)將加快化水生產(chǎn)現(xiàn)代化的發(fā)展，有利于化水生產(chǎn)管理上一個(gè)臺(tái)階。