技術頻道

      高壓變頻器在600MW火電機組輸煤皮帶機上的應用

        一、引言

        當前大多數電廠輸煤皮帶機系統都采用工頻驅動工作方式,結合液力耦合器實現皮帶機的軟啟動。由于電機無法采用軟起軟停,在機械上產生劇烈沖擊,加速機械的磨損,對電網的沖擊也很大;且多臺電機驅動的皮帶機,由于滾筒的磨損程度不同,造成滾筒不等徑,使得電機負荷不平衡,對皮帶設備的沖擊很大,導致設備的故障率提高,維護費用加大等問題。隨著高壓變頻技術不斷進步和完善,其應用范圍越來越廣泛,相關問題也迎刃而解了。

        二、國電常州3#輸煤皮帶機簡介

        國電常州發電廠3#輸煤皮帶機,皮帶總長2015m,采用3電機驅動,電機1為主電機,電機2和電機3為從電機,電機功率為420kW,皮帶寬1.8m,帶速3.5m/s,額定卸煤出力3840t/h。布局示意圖如圖1所示。

        圖1國電常州發電廠3#皮帶機布局示意圖

        電機通過液力耦合器和減速器帶動滾筒,靠摩擦牽引皮帶運動,皮帶通過張力變形和摩擦力帶動物體在支撐輥輪上運動。皮帶是彈性儲能材料,在皮帶機停止和運行時都儲存有大量勢能,這就決定了皮帶機的啟動時應該采用軟啟動的方式。

        三、北京利德華福公司HARSVERT-VA系列變頻器簡介

        HARSVERT-VA系列高壓變頻器是由北京利德華福電氣技術有限公司生產。該系統為電壓源型高壓變頻器,具有運行穩定、調速范圍廣、輸出波形好、輸入電流諧波低、功率因數高、效率高等特點。其拓撲結構如圖2所示。其控制方式采用先進的無速度傳感器矢量控制方式,控制精度高,響應速度快,可將電機的勵磁電流和轉矩電流解耦,提高系統的功率因數,具體控制原理如圖3所示。

        四、皮帶機變頻調速系統方案設計及運行效果

        4.1控制方案

        為了實現皮帶機的重載軟啟動和3臺電機平衡出力,采用主從方式的矢量控制方式。1#、2#和3#變頻器分別控制電機1、電機2和電機3,控制系統圖如圖4所示

        1#變頻器工作方式為恒頻率輸出,作為主變頻器,2#和3#變頻器工作方式為恒轉矩輸出方式,作為從變頻器,主變頻器控制從變頻器的運行,實現三臺電機協調驅動整個皮帶機,出力均衡,運行穩定。具體為,現場控制臺只對1#變頻器發送指令,通過4-20mA信號給定需要的轉速,通過開關節點控制1#變頻器的啟動和停止;1#變頻器接收到啟動指令后,開始啟動,同時啟動2#變頻器和3#變頻器,并計算電機1的輸出轉矩,以4-20mA模擬量信號的方式將電機1的輸出轉矩送到2#和3#變頻器。2#和3#變頻器按照1#變頻器給定的轉矩,恒轉矩驅動皮帶機。

        4.2運行效果

        (1)真正實現了皮帶機系統的軟起動。運用變頻器的軟起動功能,將電機的軟起動和皮帶機的軟起動合二為一,通過電機的慢速起動,帶動皮帶機緩慢起動,將皮帶內部貯存的能量緩慢釋放,使皮帶機在起動過程中形成的張力波極小,幾乎對皮帶不造成損害。

        (2)低速大轉矩輸出實現了皮帶機平穩的重載起動。由于輸煤系統的特殊性,皮帶機在運輸過程中時刻都有可能重載停機,然后再重新啟動。皮帶機傳統的控制方式有時不具有重載起動的能力,這就需要人工減少皮帶機上的負載再重新啟動,延誤了原煤運輸的時間,同時也給皮帶機的管理帶來額外的工作量,增加了維護人員的勞動量。HARSVERT-VA系列變頻器采用了無速度傳感器矢量控制方式,自動轉矩補償,啟動平滑,皮帶機重載起動時可實現低速大轉矩。

        (3)實現皮帶機3電機驅動的功率平衡。應用變頻器對皮帶機進行驅動時,采用主從控制,實現功率平衡。在國電常州發電廠3#輸煤皮帶為3×420KW電機驅動,采用主從控制后,輕載時主從電機電流相差2A左右,滿載時相差1A左右,實現了皮帶機多電機驅動時的功率平衡。

        (4)利用變頻器的軟起動功能皮帶機的軟起動,起動過程中對機械基本無沖擊,也大大減少了皮帶機系統機械部分的檢修量。

        五、結論

        采用HARSVERT-VA系列變頻器來改造傳統的輸煤皮帶機驅動系統,不僅增加了設備的自動化程度還帶來了很大的經濟效益。徹底解決了皮帶機的重載軟啟動和多電機平衡出力的問題,改善了生產工藝,延長設備了設備檢修周期,隨著變頻技術的進一步發展,電廠輸煤皮帶機變頻器改造勢在必行。

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