高壓變頻器在600MW火電機組輸煤皮帶機上的應(yīng)用

　　本文介紹一個采用HARSVERT-VA系列變頻器來改造傳統(tǒng)的輸煤皮帶機驅(qū)動系統(tǒng)的案例。具體闡述了利德華福公司HARSVERT-VA系列變頻器的特點、項目背景、皮帶機變頻調(diào)速系統(tǒng)方案設(shè)計及運行效果，并給出了相關(guān)原理圖、示意圖可供參考。
　　　　
　　一、引言
　　
　　當前大多數(shù)電廠輸煤皮帶機系統(tǒng)都采用工頻驅(qū)動工作方式，結(jié)合液力耦合器實現(xiàn)皮帶機的軟啟動。由于電機無法采用軟起軟停，在機械上產(chǎn)生劇烈沖擊，加速機械的磨損，對電網(wǎng)的沖擊也很大；且多臺電機驅(qū)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(shè)備的沖擊很大，導致設(shè)備的故障率提高，維護費用加大等問題。隨著高壓變頻技術(shù)不斷進步和完善，其應(yīng)用范圍越來越廣泛，相關(guān)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(fā)電廠3#輸煤皮帶機，皮帶總長2015m，采用3電機驅(qū)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。　　　　
　　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(yīng)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(shù)有限公司生產(chǎn)。該系統(tǒng)為電壓源型高壓變頻器，具有運行穩(wěn)定、調(diào)速范圍廣、輸出波形好、輸入電流諧波低、功率因數(shù)高、效率高等特點。其拓撲結(jié)構(gòu)如圖2所示。其控制方式采用*的無速度傳感器矢量控制方式，控制精度高，響應(yīng)速度快，可將電機的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流解耦，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)。具體控制原理如圖3所示。　　
　　四、皮帶機變頻調(diào)速系統(tǒng)方案設(shè)計及運行效果
　　
　　4.1控制方案
　　
　　為了實現(xiàn)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(tǒng)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(zhuǎn)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(xiàn)三臺電機協(xié)調(diào)驅(qū)動整個皮帶機，出力均衡，運行穩(wěn)定。具體為，現(xiàn)場控制臺只對1#變頻器發(fā)送指令，通過4-20mA信號給定需要的轉(zhuǎn)速，通過開關(guān)節(jié)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(zhuǎn)矩，以4-20mA模擬量信號的方式將電機1的輸出轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩，恒轉(zhuǎn)矩驅(qū)動皮帶機。
　　
　　4.2運行效果
　　
　?。?）真正實現(xiàn)了皮帶機系統(tǒng)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(nèi)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(zhuǎn)矩輸出實現(xiàn)了皮帶機平穩(wěn)的重載起動。由于輸煤系統(tǒng)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(tǒng)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?shù)臅r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(zhuǎn)矩補償，啟動平滑，皮帶機重載起動時可實現(xiàn)低速大轉(zhuǎn)矩。
　　
　　（3）實現(xiàn)皮帶機3電機驅(qū)動的功率平衡。應(yīng)用變頻器對皮帶機進行驅(qū)動時，采用主從控制，實現(xiàn)功率平衡。在國電常州發(fā)電廠3#輸煤皮帶為3×420KW電機驅(qū)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(xiàn)了皮帶機多電機驅(qū)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(tǒng)機械部分的檢修量。
　　
　　五、結(jié)論
　　
　　采用HARSVERT-VA系列變頻器來改造傳統(tǒng)的輸煤皮帶機驅(qū)動系統(tǒng)，不僅增加了設(shè)備的自動化程度還帶來了很大的經(jīng)濟效益。*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(chǎn)工藝，延長設(shè)備了設(shè)備檢修周期，隨著變頻技術(shù)的進一步發(fā)展，電廠輸煤皮帶機變頻器改造勢在必行。