变频控制系统在锅炉供油系统中的应用

戴红琳，曲良宏

（中国铝业中州分公司检修厂，河南 焦作 454174）

一、存在问题

中国铝业中州分公司锅炉供油系统以往采用两台供油泵定速运行的方式，通过回油调节阀门来控制供油压力，常发生阀门漏油现象，在锅炉灭火时投油助燃调节速度慢，压力不易控制，长期大量回油循环造成油罐内油温升高，存在安全隐患，不得不增加喷淋水降温，造成腐蚀加剧。供油泵的长期定速运行，使系统运行电耗高，严重影响了正常的运行秩序，加大了维修管理费用及检修工作量。为此，对锅炉供油系统进行了变频改造。

二、系统设计方案

1.变频系统功能

减少回油使用，能实现油系统定压手动及自动控制，手动时变频器受控于指令信号调节供油泵转速；自动时接受4～20mA油压信号，通过就地PLC和PID调节器自动调节供油泵电机转速，维持供油压力恒定。

1#泵作变频运行，2#泵作工频备用。2#泵作变频运行，1#泵作工频准备。双泵单独工频运行时互相联锁。

当任一泵有故障时，能断开电源检修，具有就地联动选择及启停功能，以及具有过流、过载、过热、欠压、短路、缺相等多种保护功能。

2.系统构成

使用原有三相异步电机：380V/55kW、额定转速2970 r/min。

调节系统在现场安装有一个变频调速柜，柜内安装ABB-ACS600-55kW变频器、PLC控制器、PID调节器和相应的开关、接触器等辅助设备。变频由电气主回路和控制回路两部分构成。

现场控制柜面板上安装1#、2#泵启停按钮、远方及现场切换开关、联锁切换开关、变工频切换开关、系统复位按钮及状态指示灯等控制设备。

三、系统调试

置控制柜面板上远方及现场开关为现场，通过控制柜面板可现场实现供油泵的启停、工频及变频切换、1#、2#泵联锁。各种设备状态指示正确。

置控制柜面板上远方及现场开关为远方，面板上还设有联锁切换开关，实现DCS远方控制。DCS系统能控制供油泵的启停、1#和2#泵的联锁，手动与自动的切换。操作到位，动作正确。

1#泵作变频运行，2#泵作工频备用，启动2#泵，工频正常运行；2#泵作变频运行，1#泵作工频备用，启动1#泵，工频正常运行。

1#泵作工频运行，2#泵作变频备用，启动2#泵，变频正常运行；2#泵作工频运行，1#泵作变频备用，启动1#泵，变频正常运行。

当PLC发出故障信号后，停运行泵，联动备用泵。设置PID调节器参数比例带为120%、积分时间60s，设置转速的高低限。DCS手动与自动切换为自动，系统自动调节油压，油压在设定值2.4±0.05MPa。

四、特点

供油泵自动控制系统改造后，采用闭环负反馈控制原理，系统中自带PID对油压自动进行调节。系统中设计有手动与自动控制，手动控制时，变频调速器通过外界的给定信号调节转速；自动控制时，通过PID运算后输出信号给变频调速器调节转速。改造后主要有如下特点：通过改变电机电源的频率，来改变电机的转速，从而改变泵的出力以控制油压；对原系统改变不大，泵和电机不更换；可实现泵的软启动，延长电机寿命，电机转速平稳；减小了泵轴承磨损及发热，延长泵的寿命；具有过流、过载、过热、欠压、短路、缺相等多种保护功能，提高了设备安全系数；调节精度高；既能就地自动控制，又可以和DCS系统连接，实现远方操作及监控；设备简洁，维护工作量少。

五、效果

供油泵变频调速系统改造后，各项技术指标达到了较高水平，既解决了生产难题，又取得了很好的经济效益，油罐温度由原来的42℃降到37℃。

由于采用变频技术直接控制油压，自动性能良好，油压稳定，响应迅速，有利于锅炉油枪点火。由于减小了回油，压力稳定，降低了耗电量，供油泵电流由83A降为48A。年节约电费约6.7万元，不到1年即收回投资。

由于减少了回油量、降低了油温，取消了油罐喷淋，减少了维护，减缓了腐蚀，并节约水费约5.2万元/年。电机实现软启动，延长了运行周期。控制系统的完善、稳定，热工维护工作量也相应减少。

[1]张力.电站锅炉原理 [M].重庆大学出版社，2009.