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變頻調速在堿爐風機改造中的應用
發布時間:2018.12.18
堿爐供風系統風機有一次風機、二次風機、三次風機3臺,主要用于堿爐燃燒系統的供風t根據生產工藝要求對爐膛壓力、風速、風量、溫度等指標進行控制和調節,以適應運行工況。目前,我廠使用的控制手段則是調節風門擋板開度的大小來調整受控對象,因此造成大量的能源浪費和設備損耗,導致生產成本增加。風機采用異步電動機直接起動方式運行,存在起動電流大、機械沖擊大、電氣保護。特性差等缺點。為此,改用變頻調速以實現易操作、免維護、控制精度高、節電的目標。
  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門擋板調節信號。
 ?。?)當變頻器出現故障后,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(電動機控制中心)旁通控制,并通過風門擋板調節開度。
 ?。?)主程序先調用子程序進行初始化,主要是對采樣及采樣計數清零。
  1PLC控制原理1.1風機變頻/工頻控制原理風機變頻/工頻控制原理如所示。
  起動風機前先合上斷路器QF,-,PLC控制中心柜上按鈕選擇遠程(DCS)控制。
  當DCS選擇變頻檔控制時,接觸器K1、K2吸合,變頻器處于待機狀態。一旦接收到DCS起動信號后,變頻器運行。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干擾。)主程序調用子程序1,得到平均值Var的變頻控制輸出Fre以及擋板風門控制輸出Fan.變頻器系統設置最低頻率保護/和最高頻率限制/腿。
  當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輸出給風門擋板控制,調整擋板開度。
  當PLC檢測到用戶選擇變頻檔,切斷工頻控制電路,這時風門擋板開度為零。PLC檢測到DCS系統的起動指令,定義一個定時器(約30s)后風門擋板開度逐漸增加,風門擋板開度跟蹤變頻頻率Fre.當變頻系統故障,調用子程序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機、二次風機、三次風機電動機功率分別為160kW、250kW、160kW,電壓為380V,額定電流分別為289A、478A、289A.變頻器型號選擇:一次風機選用ABB變頻器ACS800 -04-0210-3型、200kW;二次風機選用ABB變頻器ACS800-04-0320-3型、250kW;三次風機選用ABB變頻器ACS800-04-020-3型、200kW.現有控制方式為在DCS上直接起動電動機,通過調節風門擋板控制風量大小。由于一次風機、二次風機、三次風機是堿爐的重要設備之一,與堿爐其他設備有著密切的關系,如堿爐保護聯鎖,堿爐自動吹掃點火程序,一次風機、二次風機、三次風機的風量自動分配等。由于特殊的生產工藝,雖增加了變頻控制調節,仍保留了原來的工頻起動及風門擋板調節控制,因此在改造中采取了以下措施。
  變頻柜設計為一個完整的控制單元,設有本地、遠程控制功能,可在柜上或DCS上進行開??刂萍邦l率設定,便于維護。
  可以切換的工頻控制和變頻控制。當系統運行在變頻控制電路時,工頻控制電路斷開。一旦變頻系統發生故障,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行。當變頻系統故障處理完畢后,處于待機狀態。由PLC發出指令,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行。兩者智能切換并互鎖,形成雙回路控制系統,以保證系統安全運行性能。
  為保證系統可靠性,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。在每個變頻柜內配備一個西門子PLC控制器,接收來自DCS上的工頻/變頻切換信號,在輸出端執行工頻/變頻切換動作。將切換結果反饋到DCS,再從DCS畫面上起動變頻器。同時,現有調節風門的電動執行m構(控制閥)也通過PLC把擋板開啟到最大位置,由變頻器調節風機轉速實現風量大小的控制。
  當變頻器故障時,PLC控制中心將自動控制切換至工頻運行,無須人工干預,并將工頻運行信號傳送至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警信號。同時,根據風量要求PLC控制中心來調節風門擋板開度,保證系統的不間斷安全運行。
  變頻器運行中設定有最低頻率保護,并且在PLC控制中心隨時跟蹤DCS給定輸人量變化。
  當堿爐負荷變化,DCS給定輸人經PLC控制中心處理后,變頻器運行于最低設定頻率,同時起動電動執行機構變化程序,使風機風量滿足工況需求。
  變頻柜與DCS的聯絡信號采用隔離措施,避免系統之間相互干擾。每個變頻柜有一個DCS頻率給定信號、實際電流及實際運行頻率信號輸出和若干個數字量輸人/輸出,模擬量為標準420mA信號3 3改造效果經在同一額定的堿爐負荷情況下測定:改造前一次風機、二次風機、三次風機電流分別為240A、357A、180A;改造后電流分別為135A、180A、95A.減小電流/ 4元計算,則全年可節約39.5萬元,整套風機改造系統約50萬元,不到一年半即可收回投資。
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