摘要： 本文论述锅炉给煤机控制系统改造前后的系统组成，控制原理，包括控制器的电路构成，变频控制特点，变频器组成框图，HIM编程步骤和参数完善。
关键词： 控制系统，控制器，变频器
Contract: The system that this text describes the coal feeder control system of the boiler before and after transforming makes up , control the principle, including the circuit of the controller is formed , frequency conversion controls the characteristic, the frequency converter makes up the block diagram, HIM programming step and parameter are perfect.
Key words: control system,controller, Frequency converter
中图分类号：TP 文献标识码：B
概述：
菏泽电厂125MW机组锅炉制粉系统2台给煤机采用滑差控制，电磁转速离合器主要由电枢、磁极和励磁线圈组成，当异步电机启动后，电枢以异步电机相同的转速旋转，这时，若励磁线圈内有直流电流通过，在电枢与磁极间便有磁通相连。电枢切割磁力线，即出现感应电势，在该电势的作用下，出现涡流，此涡流产生的磁场与励磁电流产生的磁场相互作用，使从动部分沿电枢旋转方向旋转，通过调整励磁电流的大小，就可调整从动部分的转速。
磁放大器给粉调速装置接受来自调节器或操作器的0-10mA.DC，控制直流电动机的电枢电压或励磁电流，达到调节给粉电动机转速的目的。
因控制精度低，故障率高，在#1机组大修中，改为变频控制。
1 DK-1B型控制器
DK-1B型控制器是JZTY型电磁调速电动机的直接控制单元，可与一台JZTY电机连接，通过面板上的主令电位器对电机进行宽范围的无极调速，也可以接受0-10V的自动信号对其进行自动调速，可实现手/自动的无扰切换，转速可由面板表头直接读出。
从图1原理图可知，DK-1B型控制器的电路是由可控硅整流电路、脉冲移相触发电路、手动给定信号电路和速度负反馈电路等环节组成。
图1 DK-1B型控制器电路原理图
控制器的主回路是由一只5A可控硅构成的半波可控整流电路，压敏电阻（浪涌吸收器）RV和由R1C1组成的吸收电路各在电源侧及元件侧对可控硅起到过电压保护作用，D1为续流二极管。
给定电路信号是由D8-D11组成的整流桥C3、C4、R7组成的π式滤波器和稳压管WZ2、WZ3几部分组成，速度负反馈电路是由D12-D17、C5及反馈电位器W2等组成，脉冲触发电路采用了由单结晶体管组成的驰张振荡器。
2系统组成
现给煤机转速控制采用滑差控制，正常运行时，电动机定速运行，通过DK-1B控制器改变滑差部分的励磁电压来改变给煤机转速，从而控制下煤量。
图2给煤机控制电气原理图
运行人员通过操作台上安装的DFQ-02操作器，产生0-10V.DC信号，经过控制盘端子排转接后，送给就地控制盘内安装的DK-1B型控制器，输出0-90V.DC励磁电压至给煤机电机，达到控制转速的目的，如图3所示。
图3给煤机控制电缆联系图
3 改造的原因
现控制回路存在的主要问题为电动机定速运行，耗电量比较大，不利于节能降耗。
DK-1B控制器由分散元器件构成（0-10mA输入，0-90V输出），性能不稳，指示精度较 低，造成转速不易控制，转速指示不准，既增加运行人员的劳动强度，也增加了检修维护费用。
滑差测速电机精度较低（提供三项交流输出），不能提供准确转速。
鉴于上述原因，造成#1机组的两台给煤机控制回路与DCS接口转换环节较多，给系统的监视及控制带来困难。
同时，锅炉给煤机应用变频调速控制系统具有节能、调速线性、运行可靠、经济性好等优点, 是电厂锅炉给煤机调节系统设计与改造中最先进的选择之一。
图4 原设计给煤机控制系统
4 控制方案选择
菏泽电厂使用的变频器型号为1336 PLUS Ⅱ，由A-B公司（Allen-Bradley Company）生产，其装置供货和调试厂家是青岛华欧集团四海自动化控制工程有限公司，给煤机控制系统原理如图5所示。
图5 改造后的给煤机控制系统原理图
主要设备及材料 表1
|
序号 |
名称 |
代号 |
规格型号 |
数量 |
备注 |
|
01 |
交流变频控制器 |
BP |
1336F-BRF100-AA-EN |
2台 |
Allen-Bradley |
|
02 |
变频器电源开关 |
QK2.2K |
DZ47-3P 16A |
2只 |
|
|
03 |
电压表 |
V2 |
6L2-V 0～450V |
2只 |
|
|
04 |
控制变压器 |
2BT |
JBK3-630 ～36/220V |
2台 |
|
|
05 |
时间继电器 |
SJ2 |
ST3PA AC220V |
2 |
|
|
06 |
中间继电器 |
ZJ2 |
JTX22 DC24V |
2 |
|
|
07 |
中间继电器 |
2ZJ |
JTX3C AC220V |
2 |
|
|
08 |
热继电器 |
RJ2 |
JR20-63/1U |
2 |
|
|
09 |
稳压电源 |
W2 |
S-24-50 |
2 |
|
|
10 |
信号灯 |
3～4HD.LD |
XB2-EV443（4） |
8 |
|
|
11 |
接触器 |
4～6C |
B30C AC220V |
6 |
|
变频器启动后，通过DCS产生4-20mA控制信号，变频器经过运算处理，去改变电源频率，通过电源频率的改变而改变电机的转速，从而改变电机的出力。
给煤机变频控制柜 1336 PLUS Ⅱ变频器
5 1336 PLUS Ⅱ变频器
变频器的作用是将所接收的三相电源（如380V，50Hz）转换为频率可调节的三相电源。Ⅰ期给煤机变频控制器型号为CAT 1336F-BRF100-AA-EN，SERIAL NO.1JAN2CM6，技术参数如表2
|
ITEM |
CT(KVA) |
VT(KVA) |
VOLTS |
CT(A) |
VT(A) |
PH |
HZ |
|
AC INPUT |
10.8-13.6 |
14.7-18.6 |
380/480 |
16.4 |
22.4 |
3 |
50/60 |
|
AC OUTPUT |
12.8 |
17.5 |
0/460 |
16.1 |
22 |
3 |
0/400 |
|
DC INPUT |
10.9 |
14.9 |
540/850 |
16.8 |
22.9 |
|
|
1336 PLUS Ⅱ变频器原理：
变速调速也称为变频调速系统，它主要由变频器和控制器两大部分组成。变频调速的基本原理是根据电动机转速与输入频率成比例的关系，通过改变供给电动机三相电源的频率值来达到改变电动机转速的目的。
5.1 人机界面模件（HIM）
按下ESC键时将使程序系统返回到菜单结构中的上一级，按SEL键，将使显示屏的顶线或底线轮流变成有效，第一个字母闪烁指明该线是有效的。“ ”或“ ”键用来增加和减少一个数值或使不同的组或参数的目录滚动。
当按下Enter键时，将选择一个组，或参数或将一个参数值写入存储器中，在一个参数写入存储器后，显示屏的顶线自动变成有效，允许选择另一个参数或组。
图7 1336变频器原理接线图
标准模拟量I/O设置：1366 PLUSⅡ通过一系列的跳线把标准I/O和TB2联系起来。每个跳线选择器有四组跳线，分别为跳针1-2、3-4、5-6、和7-8。这些跳线使TB2端子板的输入和输出有效。
每个输入均可组态在0-10V、0-20mA或电位器信号下工作。把跳线选择器的顶部跳针连接的组态是输入可在0-10V的信号下工作。底部跳针连接的组态是可在0-20mA的信号下工作；而右边的跳针连接的组态是可在电位器信号下工作。
图9 HIM编程步骤
现以[Input Mode] [输入模式选择]为例，说明变频器参数的设置。
从状况显示开始，按任意键，显示“Choose Mode”，按增加（或减少）键，直到显示“Program”，按Enter键，显示参数组“Metering”，继续按增加（或减少）键，直到显示“Set Up”组，按Enter键，按增加（或减少）键，直到显示[Input Mode]，按SEL键，按增加（或减少）键，直到显示[Run Fwd /Rev][正向运行/ 反向运行]，按Enter键，按ESC 键直至返回状况显示
为使改变有效须对变频器重新上电。
5.1.1编程和显示模式
编程和显示模式允许进入参数以便观察和编程。其步骤如下:显示下，按压Enter(或任意键)，显示“Choose Mode”(选择模式)；按增（或减）键显示“Program“（或Display”），按Enter键；按增/减键直到出现所需要的组，按Enter键，再按增/减键，直到出现所需要的参数。
5.1.2过程模式
选择过程模式时,过程显示一个有过程显示参数组编程资料构成的常规显示.步骤如下：按进入编程模式的方法进入到编程模式，按增/减键显示“Process Display”，按Enter键；用增/减键选择[过程1参数]，键入需要监视的参数号，按Enter键，用增/减键选择[过程1参数]，键入需要需要的标定因数，按Enter键，用增/减键选择[过程1字符1]，键入需要的字符，按Enter键，过程编程完成后，按ESC键直到显示“Choose Mode”，按增/减键，直到Process出现，按Enter键。用增/减键选择第一行过程1和过程2参数，按SEL键移到第二行，选择所需要的参数。
5.2 主要参数设置
菏泽电厂#1炉A、B给煤机变频器参数设置一览表 表3
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参数组：set up（设置） |
|
参数号 |
参数 |
参数值 |
|
241 |
Input mode（输入模式） |
2Wire |
|
5 |
Freq select 1（频率选择1） |
Analog In 1 |
|
10 |
Stop select（停止选择） |
Ramp |
|
16 |
Minimum freq（最小频率） |
0Hz |
|
19 |
Maximum freq（最大频率） |
60Hz |
|
38 |
Overload Amps（过载电流） |
17.0A |
|
177 |
Motor NP RPM (电机额定转速) |
970RPM |
|
178 |
Motor NP Hertz (电机额定频率) |
50Hz |
|
190 |
Motor NP Volts (电机额定电压) |
380V |
|
191 |
Motor NP Amps (电机额定电流) |
17 Amps |
|
参数组：feature select（特性选择） |
|
14 |
Run on power up（上电运行） |
Enabled |
|
参数组：Digital I/O (数字I/O) |
|
244 |
TB3 Term 24 Sel（TB3端子24选择） |
JOG |
|
174 |
CR2 Out Select （CRT2输出选择） |
Running |
|
175 |
CR3 Out Select（CRT3输出选择） |
Fault |
|
参数组：Anlog I/O（模拟I/O） |
|
290 |
Anlg In 1 Lo（模拟输入1低限） |
20% |
|
240 |
Anlg In 1 Hi（模拟输入1高限） |
100% |
|
150 |
4～20mA Loss Sel (4～20mA丢失选择) |
Hold/Alarm |
|
274 |
Anlg out 1 Sel（模拟输出1选择） |
Frequency |
|
参数组：faults（故障） |
|
226 |
Shear Pin Fault（安全销故障） |
Enabled |
|
201 |
Line Loss Fault（电网掉电故障） |
Disabled |
|
91 |
Low Bus Fault（低母线电压故障） |
Disabled |
|
参数组：Motor Control（电机控制） |
|
192 |
Clear fault（磁通电流参考） |
10Amps |
|
18 |
Cur lim trip en（基本电压） |
380V |
|
49 |
Line loss fault（基本频率） |
50Hz |
|
20 |
Fault clear mode（最大电压） |
400V |
5.3系统调试
为保证调试质量及调试工作的顺利进行，特制定#1炉甲乙给煤机变频改造调试措施：
5.3.1调试前准备
认真阅读设备使用及维护说明书，审查变频器原理接线图，确保图纸的正确性。
设备检查：对照图纸检查设备型号，数量，规格及附件是否齐全；设备检查合格。
检查接线应正确规范，编号头清晰，接线要牢固。
5.3.2设备投运调试
设备安装接线工作全部完毕后，在设备送电前，对照图纸，应再次核对接线，电源回路绝缘测试要合格，保险容量核对，接插件进行检查。
上述工作完毕后，配合电气检修人员对设备送电，准备系统单体调试，并做好必要的安全措施。
在供方技术人员的指导下，对设备进行调试，调试应按照设备手册的说明进行，不得违规操作，以防损坏设备并危及人身安全。
检查被调试设备应符合设备技术规范，单体调试完毕后，如达到条件即进行DCS系统整体联调，检查系统能否正常工作且能否满足工作要求，注意观察DCS输出0-100%变化时的变频器的转速反馈信号有无不正常现象，电机电流是否正常，同时试验变频器运行、停止及故障信号是否显示正常；试验给煤机启、停指令及运行、停止、故障信号是否正常。
调试中如出现异常，应立即停止调试，找出原因后再进行调试。
将参数从一变频器复制到另一变频器时，先将参数从变频器复制到适配器，其步骤如下：
从状况显示开始，按任意键，显示“Choose Mode”，按增加（或减少）键，直到显示“EEPROM”，按Enter键，按增加（或减少）键，直到显示[Save Values]，按Enter键，按增加（或减少）键，直到显示“Drive→HIM”，按Enter键直至将参数完全从变频器复制到适配器，拔复制好的适配器之前，必须设置Logic Mask(92)中TB2 X11111111全为0，此时方可拔下该适配器；否则将使此变频器中断工作，即：将使此变频器控制的给粉机停。
将适配器拔下，插入到另一变频器上，从状况显示开始，按任意键，显示“Choose Mode”，按增加（或减少）键，直到显示“EEPROM”，按Enter键，按增加（或减少）键，直到显示[Save Values]，按Enter键，按增加（或减少）键，直到显示“HIM→Drive”，按Enter键直至将参数完全从适配器复制到另一变频器，对变频器断电后重新上电以使参数使能，即复制完后，将该变频器停一下电再上电，变频器才能正常工作。
将适配器拔下，可以换上新的变频器。
结束语
#1机组DCS改造工作已顺利完成，软件组态比较灵活，给煤机控制改变频后，通过组态可实现给煤机转速的自动控制，从而提高#1机组的自动化控制水平。
图10 #1炉给煤机控制系统CFCS
在机组小修中，我们对甲乙给煤机转速控制设备进行了改造，原给煤机为滑差电机控制方式，采用DK-2控制器进行控制，性能差，能耗高，不利于控制的可靠性和节能降耗。本次小修，把给煤机改为变频控制方式，改造后，和DCS接口更加可靠，维护方便，故障率降低，而且降低了电耗，其功能特点有以下几点：
变频调速系统调节范围宽, 灵敏度高, 线性度可达0.99。电气控制回路简单、可靠。
变频调速电机效率高, 节能节电, 与滑差调速相比可节能20%～30%。
电机只接受频率可调的三相电源, 省去了机械变速齿轮装置。
以微处理机为基础的交流变频 器替代了机械调速机, 使得电动机调速控制系统运行可靠, 维护方便, 性能价格比高。
可实现电机转矩恒定, 平方转矩, 功率恒定输出等各种运行方式。
交流电机安装在现场,而控制柜则安装在电气控制室, 设备运行条件得到了改善, 减少了现场维护量。
可以对多参数实现编程输入。
变频调速系统与集散控制系统配套使用, 实现过程自动控制。
具有失电、缺相、过 压、欠压及过流自动保护功能。
参考文献
［1］米银重，康尔族.给煤机给粉机变频器［A］. 米银重，康尔族. 125MW机组热工仪表及控制装置检修规程（补充部分）（2001）［C］.山东：国电菏泽发电厂，17-30.
［2］Allen-Bradley.1336 Plus Ⅱ Adjustable Frequency AC Drive with SENSORLESS VECTOR［Z］.USA:Rockwell Automation,2001.
作者简介：侯典来(1963-)，男，山东梁山人，汉族，1985年毕业于山东工业大学，学士学位，高级工程师，中国仪器仪表学会高级会员。Email:hdlacc@163.com,hdlac@yahoo.com.cn,Website: http://www.acc.1a.cn
联系方式：
中国国电集团公司菏泽发电厂侯典来
地址：山东省菏泽市，邮编：274032 传真：0530-5362047
电话：0530-5362714，（宅电：0530-5363645），手机：13953028901
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