變頻控制系統在鍋爐供油系統中的應用

戴紅琳，曲良宏

（中國鋁業中州分公司檢修廠，河南 焦作 454174）

一、存在問題

中國鋁業中州分公司鍋爐供油系統以往采用兩臺供油泵定速運行的方式，通過回油調節閥門來控制供油壓力，常發生閥門漏油現象，在鍋爐滅火時投油助燃調節速度慢，壓力不易控制，長期大量回油循環造成油罐內油溫升高，存在安全隱患，不得不增加噴淋水降溫，造成腐蝕加劇。供油泵的長期定速運行，使系統運行電耗高，嚴重影響了正常的運行秩序，加大了維修管理費用及檢修工作量。為此，對鍋爐供油系統進行了變頻改造。

二、系統設計方案

1.變頻系統功能

減少回油使用，能實現油系統定壓手動及自動控制，手動時變頻器受控于指令信號調節供油泵轉速；自動時接受4～20mA油壓信號，通過就地PLC和PID調節器自動調節供油泵電機轉速，維持供油壓力恒定。

1#泵作變頻運行，2#泵作工頻備用。2#泵作變頻運行，1#泵作工頻準備。雙泵單獨工頻運行時互相聯鎖。

當任一泵有故障時，能斷開電源檢修，具有就地聯動選擇及啟停功能，以及具有過流、過載、過熱、欠壓、短路、缺相等多種保護功能。

2.系統構成

使用原有三相異步電機：380V/55kW、額定轉速2970 r/min。

調節系統在現場安裝有一個變頻調速柜，柜內安裝ABB-ACS600-55kW變頻器、PLC控制器、PID調節器和相應的開關、接觸器等輔助設備。變頻由電氣主回路和控制回路兩部分構成。

現場控制柜面板上安裝1#、2#泵啟停按鈕、遠方及現場切換開關、聯鎖切換開關、變工頻切換開關、系統復位按鈕及狀態指示燈等控制設備。

三、系統調試

置控制柜面板上遠方及現場開關為現場，通過控制柜面板可現場實現供油泵的啟停、工頻及變頻切換、1#、2#泵聯鎖。各種設備狀態指示正確。

置控制柜面板上遠方及現場開關為遠方，面板上還設有聯鎖切換開關，實現DCS遠方控制。DCS系統能控制供油泵的啟停、1#和2#泵的聯鎖，手動與自動的切換。操作到位，動作正確。

1#泵作變頻運行，2#泵作工頻備用，啟動2#泵，工頻正常運行；2#泵作變頻運行，1#泵作工頻備用，啟動1#泵，工頻正常運行。

1#泵作工頻運行，2#泵作變頻備用，啟動2#泵，變頻正常運行；2#泵作工頻運行，1#泵作變頻備用，啟動1#泵，變頻正常運行。

當PLC發出故障信號后，停運行泵，聯動備用泵。設置PID調節器參數比例帶為120%、積分時間60s，設置轉速的高低限。DCS手動與自動切換為自動，系統自動調節油壓，油壓在設定值2.4±0.05MPa。

四、特點

供油泵自動控制系統改造后，采用閉環負反饋控制原理，系統中自帶PID對油壓自動進行調節。系統中設計有手動與自動控制，手動控制時，變頻調速器通過外界的給定信號調節轉速；自動控制時，通過PID運算后輸出信號給變頻調速器調節轉速。改造后主要有如下特點：通過改變電機電源的頻率，來改變電機的轉速，從而改變泵的出力以控制油壓；對原系統改變不大，泵和電機不更換；可實現泵的軟啟動，延長電機壽命，電機轉速平穩；減小了泵軸承磨損及發熱，延長泵的壽命；具有過流、過載、過熱、欠壓、短路、缺相等多種保護功能，提高了設備安全系數；調節精度高；既能就地自動控制，又可以和DCS系統連接，實現遠方操作及監控；設備簡潔，維護工作量少。

五、效果

供油泵變頻調速系統改造后，各項技術指標達到了較高水平，既解決了生產難題，又取得了很好的經濟效益，油罐溫度由原來的42℃降到37℃。

由于采用變頻技術直接控制油壓，自動性能良好，油壓穩定，響應迅速，有利于鍋爐油槍點火。由于減小了回油，壓力穩定，降低了耗電量，供油泵電流由83A降為48A。年節約電費約6.7萬元，不到1年即收回投資。

由于減少了回油量、降低了油溫，取消了油罐噴淋，減少了維護，減緩了腐蝕，并節約水費約5.2萬元/年。電機實現軟啟動，延長了運行周期。控制系統的完善、穩定，熱工維護工作量也相應減少。

[1]張力.電站鍋爐原理 [M].重慶大學出版社，2009.