1　引言 　　隨著電力電子器件，電力電子技術(shù)，控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等領(lǐng)域的發(fā)展，變頻調(diào)速理論和產(chǎn)品日益成熟，在工業(yè)實(shí)際中獲得了廣泛的應(yīng)用。從節(jié)能 、高效運(yùn)行、維護(hù)等諸多方面來看，變頻調(diào)速在各電壓等級(jí)的拖動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用是一種必然的趨勢(shì)。 2　鍋爐的制粉系統(tǒng)的工藝及自動(dòng)控制系統(tǒng) 　　火電廠煤粉鍋爐的制粉系統(tǒng)分直吹式和儲(chǔ)倉式。直吹式制粉系統(tǒng)的鍋爐當(dāng)負(fù)荷及工況發(fā)生變化時(shí)鍋爐的燃煤量會(huì)改變，而鍋爐的燃煤量的變化是通過直接改變給煤機(jī)的給煤量，即調(diào)節(jié)給煤機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)的。儲(chǔ)倉式制粉系統(tǒng)的鍋爐，鍋爐燃煤量的變化是通過改變給粉機(jī)的給粉量即調(diào)節(jié)給粉機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)的。在儲(chǔ)倉式制粉系統(tǒng)中，原煤經(jīng)過可以控制煤下降速度的給煤機(jī)落入滾筒式磨煤機(jī)中，一方面煤被磨碎，另一方面被熱風(fēng)或爐煙干燥，磨細(xì)的煤粉以被熱風(fēng)帶出送入粗粉分離器，顆粒較大的煤粉被分離出來，重回磨煤機(jī)，較細(xì)的煤粉送入細(xì)粉分離器中與熱風(fēng)分開，細(xì)煤粉落入煤粉倉儲(chǔ)存，并通過給粉機(jī)將煤粉送入爐膛燃燒。 　　給粉機(jī)是火力發(fā)電廠儲(chǔ)倉式制粉系統(tǒng)供給鍋爐燃料的主要設(shè)備，它把煤粉連續(xù)、均勻地送入風(fēng)管，吹進(jìn)鍋爐燃燒，通過調(diào)節(jié)給粉機(jī)送入爐膛燃燒的給粉量可以控制主蒸汽的溫度和壓力的變化，從而保證鍋爐的出力，而給粉量的調(diào)節(jié)是通過改變給粉機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)的。 　　鍋爐燃燒的控制包括主蒸汽壓力和最佳燃燒工況的控制，通常根據(jù)主蒸汽壓力的變化來調(diào)節(jié)給粉機(jī)的給粉量。由于鍋爐的燃燒工況與風(fēng)煤比有關(guān)，當(dāng)給煤量變化時(shí)，要相應(yīng)改變送風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量，使鍋爐燃燒時(shí)爐膛內(nèi)過?？諝庀禂?shù)又保持在最佳值，且排煙熱損失最小。送風(fēng)機(jī)的風(fēng)量與給粉機(jī)給煤量之間的關(guān)系，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)測(cè)出不同的給煤量和送風(fēng)量，將兩者的關(guān)系存入鍋爐控制計(jì)算機(jī)中;另外還可以根據(jù)某種優(yōu)化算法和優(yōu)化目標(biāo)自動(dòng)尋找最佳風(fēng)煤比和最適合的燃燒區(qū)，使不完全燃燒損失和排煙損失最小。 　　圖1給出了鍋爐燃燒自動(dòng)控制的一般流程。從鍋爐燃燒控制的一般流程可見，給粉機(jī)的控制是其他拖動(dòng)設(shè)備控制的依據(jù)，對(duì)鍋爐燃燒控制和主蒸汽流量和壓力的控制具有決定性作用。 3　變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 　　變頻調(diào)速系統(tǒng)的組成設(shè)計(jì)包括選定變頻器的型號(hào)和規(guī)格、拖動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖、決定配套設(shè)備（高低壓電器、濾波器、調(diào)節(jié)器等）的參數(shù)或者型號(hào)。整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)組成設(shè)計(jì)實(shí)際上是一個(gè)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的平衡過程，可以在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上制定幾個(gè)方案，在對(duì)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)仔細(xì)論證后選擇一種最佳方案。變頻調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)點(diǎn)包含負(fù)載特性、功率、起制動(dòng)要求、保護(hù)性能、調(diào)速范圍、動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性、操作要求、維修和配件要求，以及使用環(huán)境的要求等等。 　　一個(gè)通用的變頻調(diào)速系統(tǒng)框圖如圖2所示，過程調(diào)節(jié)器通過檢測(cè)被控對(duì)象的被控量（如流量、壓力、水位等），根據(jù)一定的控制規(guī)律形成變頻器的轉(zhuǎn)速，控制給煤量，調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使被控對(duì)象的被控量達(dá)到希望的值。 　　變頻器容量的確定，首先要確定電機(jī)的容量，合理的容量選擇本身是一種節(jié)能降耗措施，一般有兩種方法: （1）電機(jī)實(shí)際功率確定法 首先測(cè)定電機(jī)的實(shí)際功率，以此來選用變頻器的容量。設(shè)安全系數(shù)取1.05,則變頻器的容量Pb為 Pb=（1.05～1.1）Pm（kW） 　　式中，Pm為電機(jī)的實(shí)際功率功率。計(jì)算出Pb后，按變頻器產(chǎn)品目錄可選出具體規(guī)格。 （2）電機(jī)額定電流法 一般原則是:變頻器輸出額定電流應(yīng)大于或者等于電機(jī)的額定電流。變頻器容量選定過程，實(shí)際上是一個(gè)變頻器與電機(jī)的最佳匹配過程，最常見、也較安全的是使變頻器的容量大于或等于額定功率，但實(shí)際匹配中要考慮電機(jī)的實(shí)際功率與額定功率相差多少，通常都是設(shè)備所選能力偏大，而實(shí)際需要的能力小，因此按電機(jī)的實(shí)際功率選擇變頻器是合理的，避免選用的變頻器過大或投資增大。但是對(duì)于連續(xù)變動(dòng)負(fù)載和斷續(xù)負(fù)載，因?yàn)殡姍C(jī)允許過載時(shí)間通常大于變頻器的允許過載時(shí)間（通常為1min），故應(yīng)考慮選擇變頻器的額定電流I大于或等于電機(jī)運(yùn)行過程中的最大電流IH。 　　由于變頻器集成度高，整體結(jié)構(gòu)緊湊，自身散熱量較大，因此對(duì)安裝環(huán)境的溫度、濕度和粉塵含量要求高。變頻器內(nèi)部是大功率的電子元件，極易受到工作環(huán)境的影響，因此我們將其放在電子間里。 　　此外，變頻器在工作中由于整流和變頻，電源側(cè)和電機(jī)側(cè)電路中將同時(shí)產(chǎn)生高次諧波，引起功率因數(shù)降低、無線電干擾、噪音等問題，因此，柜內(nèi)儀表和電子系統(tǒng)，應(yīng)特別注意接地和屏蔽，應(yīng)該選用金屬外殼并可靠接地，各電氣元件、儀器及儀表之間的連線應(yīng)選用屏蔽控制電纜，且屏蔽層應(yīng)接地，以防止電磁波干擾。變頻器的正確接地是提高變頻器控制系統(tǒng)靈敏度、抑制噪聲能力的重要手段，可以有效防止各種干擾及雷電侵入，接地必須與動(dòng)力設(shè)備接地點(diǎn)分開，接地電阻越小越好。 4　鍋爐DCS與變頻器連接結(jié)構(gòu) 　　我廠鍋爐微機(jī)控制系統(tǒng)采用集散控制系統(tǒng)DCS，在對(duì)整個(gè)制粉系統(tǒng)生產(chǎn)工藝和流程有一個(gè)全面的了解和分析后，根據(jù)鍋爐燃燒自動(dòng)控制的各種算法計(jì)算出12臺(tái)給粉機(jī)變頻器的給定速度，經(jīng)數(shù)模輸出卡輸出到三層給粉機(jī)的層操器，層操器同步控制同層的4臺(tái)給粉機(jī)按指定的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)給粉量，維持鍋爐主蒸汽壓力和燃燒的穩(wěn)定。為了減少速度反饋信號(hào)的電纜數(shù)量，并保證給粉機(jī)的速度穩(wěn)定性，選用了無速度傳感器的矢量控制變頻器，在每次通電工作前能自動(dòng)檢測(cè)所帶電機(jī)的參數(shù)，根據(jù)電機(jī)的電流、電壓及相位等信號(hào)，計(jì)算出電機(jī)的實(shí)際工作轉(zhuǎn)速，當(dāng)發(fā)生與設(shè)定值有偏差時(shí)即自動(dòng)修正轉(zhuǎn)速。 　　在圖3中可見變頻器是給粉機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的核心設(shè)備，直接影響鍋爐和機(jī)組的運(yùn)行，為保證運(yùn)行可靠性，我們選用一帶一模式。即給粉機(jī)與變頻器之間采用一臺(tái)變頻器帶一臺(tái)給粉機(jī)的匹配方式。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是可以避免因個(gè)別變頻器出現(xiàn)故障而影響整個(gè)給粉系統(tǒng)運(yùn)行。 　　考慮到給粉機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率為2.2kW，所以選用Siemens的MICROMASTER420變頻器，該變頻器的適配電機(jī)就是2.2kW。更重要的是該變頻器具有瞬時(shí)停電再起功能，能有效保證在電源切換時(shí)給粉量的連續(xù)、穩(wěn)定，使?fàn)t膛燃燒工況穩(wěn)定，主蒸汽品質(zhì)控制精度高。 5　變頻器的參數(shù)設(shè)置 　　變頻器在使用中，是否滿足傳動(dòng)系統(tǒng)的控制要求，變頻器的參數(shù)設(shè)置非常重要，如參數(shù)設(shè)定不正確，輕者系統(tǒng)控制效果不好，重者系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。變頻器的功能很多，參數(shù)也非常多，使用中需要設(shè)定的參數(shù)也很多，但在實(shí)際使用中，對(duì)不同的拖動(dòng)系統(tǒng)，參數(shù)功能設(shè)置也各不相同。廠家對(duì)每一個(gè)參數(shù)都有一個(gè)默認(rèn)值，在這些默認(rèn)值參數(shù)值的情況下，系統(tǒng)是能以面板操作方式正常運(yùn)行的，但是以面板操作并不能滿足絕大多數(shù)傳動(dòng)系統(tǒng)的要求。針對(duì)我廠的實(shí)際情況，我們從以下幾個(gè)方面進(jìn)行:第一，確定電機(jī)參數(shù)，如設(shè)定電機(jī)的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、最大頻率，這些參數(shù)可以從電機(jī)銘牌中直接得到;第二，設(shè)定變頻器的起動(dòng)方式;第三，給定頻率方式的選擇。正確設(shè)定這三個(gè)參數(shù)之后，變頻器基本上能正常運(yùn)行。 　　在#1、#2爐給粉機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)中選用Siemens的MICROMASTER 420變頻器并對(duì)以下參數(shù)進(jìn)行了設(shè)置，如附表所示。 附表　MICROMASTER 420變頻器的參數(shù)設(shè)置 6　結(jié)束語 　　給粉機(jī)是火力發(fā)電廠儲(chǔ)倉式制粉系統(tǒng)供給鍋爐燃料的主要設(shè)備，我廠將Siemens的MICROMASTER 420變頻器用于給粉機(jī)。該變頻器具有瞬時(shí)停電再起功能，能有效保證在電源切換時(shí)給粉量的連續(xù)、穩(wěn)定，使?fàn)t膛燃燒工況穩(wěn)定，主蒸汽品質(zhì)控制精度高。