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高压变频器在600MW火电机组输煤皮带机上的应用

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2012/5/10 17:45:19   

  所属频道:  火力发电    关键词:  高压变频 火电机组 变频器

一、引言

当前大多数电厂输煤皮带机系统都采用工频驱动工作方式,结合液力耦合器实现皮带机的软启动。由于电机无法采用软起软停,在机械上产生剧烈冲击,加速机械的磨损,对电网的冲击也很大;且多台电机驱动的皮带机,由于滚筒的磨损程度不同,造成滚筒不等径,使得电机负荷不平衡,对皮带设备的冲击很大,导致设备的故障率提高,维护费用加大等问题。随着高压变频技术不断进步和完善,其应用范围越来越广泛,相关问题也迎刃而解了。

二、国电常州3#输煤皮带机简介

国电常州发电厂3#输煤皮带机,皮带总长2015m,采用3电机驱动,电机1为主电机,电机2和电机3为从电机,电机功率为420kW,皮带宽1.8m,带速3.5m/s,额定卸煤出力3840t/h。布局示意图如图1所示。

电机通过液力耦合器和减速器带动滚筒,靠摩擦牵引皮带运动,皮带通过张力变形和摩擦力带动物体在支撑辊轮上运动。皮带是弹性储能材料,在皮带机停止和运行时都储存有大量势能,这就决定了皮带机的启动时应该采用软启动的方式。

三、北京利德华福公司HARSVERT-VA系列变频器简介

HARSVERT-VA系列高压变频器是由北京利德华福电气技术有限公司生产。该系统为电压源型高压变频器,具有运行稳定、调速范围广、输出波形好、输入电流谐波低、功率因数高、效率高等特点。其拓扑结构如图2所示。其控制方式采用先进的无速度传感器矢量控制方式,控制精度高,响应速度快,可将电机的励磁电流和转矩电流解耦,提高系统的功率因数,具体控制原理如图3所示。

从电动机定子检测的三相电流经“三相静止/两相静止( )”的坐标变换,变换成 和 ;从电动机定子检测的三相电压经“三相静止/两相静止( )”的坐标变换,变换成 和 ,其中下标s表示定子量。 和 、 和 四个量经过“转子磁链观测器”的计算,可以得到转子磁链角度(由它确定转子的位置)和转速估计值 。 和 经“两相静止/两相旋转( )”的坐标变换,变换成 和 。将“转速给定值”与“转速估计值”经过比较后的值,通过“PI调节器”产生的“转矩给定”值,再经“k”计算后,产生了转矩电量分量 ;由“转速估计值”确定“磁链给定”,并经过“ ”的计算后,产生了电流分量 。转矩电流分量 和计算得出的 经过比较后,再通过“PI调节器”产生的值,与 轴解耦补偿电压值 比较后,得出两相旋转坐标系下的转矩电压分量 ;励磁电流分量 和计算得出的 经过比较后,再通过“PI调节器”产生的值,与 轴解耦补偿电压值 比较后,得出两相旋转坐标系下的励磁电压分量 。产生d-q坐标系上定子电压设定值 和 ,再经过“两相旋转/两相静止( )”的坐标变换,产生定子电压的设定值 和 。 和 为直接控制变频器的电压值。

四、 皮带机变频调速系统方案设计及运行效果

4.1控制方案

为了实现皮带机的重载软启动和3台电机平衡出力,采用主从方式的矢量控制方式。1#、2#和3#变频器分别控制电机1、电机2和电机3,控制系统图如图4所示

1#变频器工作方式为恒频率输出,作为主变频器,2#和3#变频器工作方式为恒转矩输出方式,作为从变频器,主变频器控制从变频器的运行,实现三台电机协调驱动整个皮带机,出力均衡,运行稳定。具体为,现场控制台只对1#变频器发送指令,通过4-20mA信号给定需要的转速,通过开关节点控制1#变频器的启动和停止;1#变频器接收到启动指令后,开始启动,同时启动2#变频器和3#变频器,并计算电机1的输出转矩,以4-20mA模拟量信号的方式将电机1的输出转矩送到2#和3#变频器。2#和3#变频器按照1#变频器给定的转矩,恒转矩驱动皮带机。

4.2运行效果

(1)真正实现了皮带机系统的软起动。运用变频器的软起动功能,将电机的软起动和皮带机的软起动合二为一,通过电机的慢速起动,带动皮带机缓慢起动,将皮带内部贮存的能量缓慢释放,使皮带机在起动过程中形成的张力波极小,几乎对皮带不造成损害。

(2)低速大转矩输出实现了皮带机平稳的重载起动。由于输煤系统的特殊性,皮带机在运输过程中时刻都有可能重载停机,然后再重新启动。皮带机传统的控制方式有时不具有重载起动的能力,这就需要人工减少皮带机上的负载再重新启动,延误了原煤运输的时间,同时也给皮带机的管理带来额外的工作量,增加了维护人员的劳动量。HARSVERT-VA系列变频器采用了无速度传感器矢量控制方式,自动转矩补偿,启动平滑,皮带机重载起动时可实现低速大转矩。

(3)实现皮带机3电机驱动的功率平衡。应用变频器对皮带机进行驱动时,采用主从控制,实现功率平衡。在国电常州发电厂3#输煤皮带为3×420KW电机驱动,采用主从控制后,轻载时主从电机电流相差2A左右,满载时相差1A左右,实现了皮带机多电机驱动时的功率平衡。

(4)利用变频器的软起动功能皮带机的软起动,起动过程中对机械基本无冲击,也大大减少了皮带机系统机械部分的检修量。

五、结论

采用HARSVERT-VA系列变频器来改造传统的输煤皮带机驱动系统,不仅增加了设备的自动化程度还带来了很大的经济效益。彻底解决了皮带机的重载软启动和多电机平衡出力的问题,改善了生产工艺,延长设备了设备检修周期,随着变频技术的进一步发展,电厂输煤皮带机变频器改造势在必行。

来源:利德华福
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