叶轮给煤机调速控制系统改造

中国铝业股份有限公司广西分公司 广西 平果 531400

1 前言

热电厂燃运车间主要工作任务是给锅炉配送合格燃煤,确保锅炉经济稳定运行。叶轮给煤机是火力发电厂输煤系统缝隙煤槽普遍采用的给配煤设备,依靠叶轮的转动将煤槽内的煤拨落到皮带输送机上送入系统。输煤系统是车间整个生产过程的重要组成部分,其中叶轮给煤机是输煤系统的关键环节,作用是卸下火车来煤保证火车局车停时时间,还有就是给锅炉按一定的比例配送燃煤,做好精益配煤工作,节约锅炉煤单耗成本。可见,要求叶轮给煤机在配煤过程中更加精确,稳定的运行。燃运车间一二期火车卸煤槽共有4台YGM-600叶轮给煤机,叶轮给煤机主要由主叶轮系统、行走机构、除尘系统、电气控制及机架等几个部分组成。

早期叶轮给煤机电气控制系统是采用电磁滑差调速电动机调速,配合继电器、接触器等实现控制。电机调速范围为400-1200r/min,动力电源由滑触线供给。

2 电磁滑差电机调速故障原因分析

2.1 调速工作原理 电磁滑差调速电动机的调速是通过电磁转差离合器来实现的,即当离合器的励磁线圈通以直流电流后形成空间磁场,与电动机拖动的离合器电枢相对移动当,在电枢内产生涡流,这股涡流和磁通相互作用,带动有磁极的从动转子按一定方向旋转,通过改变离合器的励磁电流,可以调节离合器的输出转矩及转速,从而实现调速目的。

2.2 故障原因分析 1)滑差电机轴承损坏,滑差电机由拖动电机、无滑环滑差离合器和测速发电机组成,测速发电机与滑差离合器输出轴共轴。粉尘污染较大,滑差电机外壳为鼠笼状,未密封,煤尘直接从鼠笼的缝隙进入滑差离合器内,经常造成轴承卡死甚至损坏。2)调速不可靠,该滑差电动机离合器的励磁电源,采用可控硅整流电源供电,使之实现宽幅无级调速。为了提高滑差电机的抗干扰性能,在可控硅控制回路中采用速度负反馈及电压微分负反馈电路的反馈系统。煤尘进入测速发电机,造成测速反馈电路信号失真,影响了调速的准确性和可靠性,难以控制配煤质量。3)动力电源缺相,动力电源为滑触线供电,接触不良,集电器易脱落,造成给煤机电源缺相,电机烧坏的事故。4)在阻力较大的拖动环境中,滑差电动机不能带负载直接启动,必须断开离合器的励磁电源,使电动机先空载起动,然后再接上励磁电源才可启动。5)由于叶轮给煤机在拨煤时煤层厚度不同,松紧不一,需要较硬的机械特性。

3 变频调速器的工作原理及优点

变频调速器的工作原理:利用变频器的通断作用把电源电压、频率不变的交流电变成电压频率可变的交流电源。实现变频调速器控制和调节三相交流异步电动机的速度。

1.在恶劣的环境条件下可以方便地实现异步电动机的调速运行;

2.电动机的调速稳定的性能

2.调速范围广,效率高;

3.便于设置软起动和软停止,减轻机械缓冲力;

4.起动电流小,减少对电网容量冲击;

5.变频器使用能耗低,节能环保。

4 变频调速技术改造方案

4.1 设备简介 火车卸煤沟1#AB两条皮带各配用2台叶轮给煤机型号均为YGM-600,主要参数如下:出力:(200～600)t/h;供电方式:滑触线供电;主电动机Y2 160L-6,额定功率11kw,供电电压AC380v。

4.2 根据负载特性选择变频器

1)叶轮给煤机在煤槽里,每次起动为重载起动,启动电流大,是正常工作时的几倍,因此,变频器的容量选择要有充分的裕量,否则变频器将不能正常启动。

2)电动机为6极电动机转速为970r/min,根据电动机额定电流25A,额定功率11KW,额定电压380V,我厂设备管理负责人选用ABB ACS550变频器,ABB变频器ACS550是一般应用型,而ACS510主要针对的是风机类电机,轻载应用;ACS800主要是控制精度高的地方。

3)根据电动机名牌额定参数从ACS550变频器说明书219页中变频器容量相应对照,380-480V选择具体型号的变频器为:ACS550-01-031A-4可以满足现场叶轮给煤机的使用要求。

4.3 变频器安装与参数设置 叶轮给煤机作业是现场就地控制方式,固定在轨道上前后往复行走,同时通过拨煤叶轮的转动将卸煤沟两侧的煤拨到沟输煤皮带上,叶轮给煤机调速是岗位人员在现场进行柜面操作,根据生产要求随时调节到所需的煤量给定。控制柜是安装在叶轮给煤机设备本体上随叶轮给煤机一起左右行走移动,变频器安装在控制柜内,启动、停止、左右行走、复位按钮安装在控制柜体上,控制柜进行密封处理,防止煤尘进入柜内积尘,确保控制系统的良好散热,变频调速器稳定运行。

变频器安装完成,通电后通过变频器控制盘上功能按键对变频器进行参数设备,选择相应的应用宏为标准宏,电机控制模式为标量控制模式,逐一把电机铭牌上的额定参数输入到变频器控制器内。

变频器选用ABB公司的Acs550-01-031A-4。具体参数如下:

应用宏 继电器输出3 加速时间标准宏 故障 5S减速时间 最低频率 最高频率5S 0HZ 50HZ

参数设置电机起动数据(99)

9902 宏参数 ABB标准宏

9904 电机控制模式 标量控制模式

9905:电机额定电压 380V

9906:电机额定电流 25A

9907:电机额定频率 50HZ

9908:电机额定转速 970rpm

9909:电机额定功率 11KW

2007:最小频率 0HZ

2008:最大频率 50HZ

2202:加速时间 5S

2203:减速时间 5S

具体数字模拟信号设置如下:设置模拟输入信号AIl为电位器给定(手动);模拟输出信号A02为0～20m A叶轮转速反馈;数字输入信号DI1为启动按钮设定,DI6为复位按钮设定。本工程采用一台叶轮给煤机配用一台变频器的控制模式,就地控制箱和变频器箱安装在叶轮给煤机上,与叶轮给煤机同步行走,以到达系统运行安全可靠,操作维护方便的目的。

变频改造后电路图:

1)本系统采用就地控制方式,在就地控制时,只需要操作电位器即可达到改变电机转速的目的。同时,转速表接收到变频器的转速反馈信号后,可监测并显示电动机的实时转速,界面简约直观。

2)叶轮复位控制,叶轮给煤机在上煤过程中,经常有杂物堵塞在叶轮拨轮上,导致叶轮卡死,变频器故障保护跳停,无法正常上煤,此时需要按下复位功能。在叶轮给煤机控制箱上设有复位按钮,按下此按钮,即可重新启动。

5 变频调速改造后效果

改造后,由于变频器完善的保护功能,叶轮调速系统稳定,增加了叶轮运行的稳定性,减少了设备维护工作及维护费用得到大幅度的减少,取得了办好的经济效益。

通过变频器内部的过流保护特性,使其在启动的过程中保护电机不受冲击,降低了电机的故障率。

取消了滑差部分,消除了原有滑差电机中经常出现的不可调速的“跑转”现象。

电磁滑差电机调速给煤量调节不均匀,使用效率低;变频器转速调节范围大,给煤量稳定可靠,对精溢配煤起到很好的效果。

节能效果明显,由于滑差电机在运行中存在启动电流大、耗电高,不能长时间低速运转,运行不经济。故改用调速范围广、运行稳定、维修操作方便的变频调速替代滑差调速,避免长期电机在工频工作方式下运行,起到了节能的效果。

总结

叶轮给煤机采用变频调速运行稳定,转速控制精准,对我们车间安全生产、精溢配煤起到了重要的作用,对热电厂的锅炉煤单耗指标更加优化,节约成本。