变频技术在8424型电子称重式给煤机上的应用

电力18讯：    华能上安电厂#1～#4炉全部采用直吹式给煤方式，选用的给煤机是美国STOCK公司生产的带有电子称重装置和微处理机控制器的8424型称重式给煤机，其驱动装置是滑差调速电动机。
一、存在的问题
   （1）滑差调速电动机是靠调节电磁转差离合器的感应子励磁线圈电流来实现调速功能的，其中调速励磁线圈电流损失转化的热量和离合器主、从动转子在磁场内耦合产生的热量是靠自然风冷却的。由于其运行环境粉尘较大，使离合器主、从动转子的空气间隙被积灰塞满，易造成滑差电机无法调速或调速失灵，煤量大幅摆动，致使被迫退出运行。
   （2）给煤机变速箱的输入转速反馈，是由安装在电磁转差离合器输出轴上的交流测速发电机提供的，其中交流测速发电机的磁性转子因材质很脆而极易损坏，造成测速反馈消失，给煤机跳闸，连跳磨难煤机，进而威胁机组的安全稳定运行。
    据不完全统计，华能上安电厂一期2×350MW机组自1989年投产以来，运行中因滑差调速失灵、测速反馈故障，造成给煤机跳闸连跳磨煤机多达10余次。
二、8424型电子称重式给煤机控制原理
    STOCK公司8424型电子称重式给煤机控制原理框图如图1。电源板的功能是把用户(DCS)的交流电源转换成操作电子控制设备所需要的低压稳定直流电源，交流电源被变压器转换成一系列低压电，然后再经过整流、滤波和稳压后供各电子电路使用。
            
    输入/输出电路位于电源板上，通过光电隔离器把微处理器和工厂电气控制系统隔离开来，以消除瞬态变化或噪音干扰引起的故障。输入信号转换板以及频率/电流转换板(F/I)插在电源板上，其中输入信号转换板把用户的燃料需求信号转换成一个正常的0～10kHz的频率信号，用于和微处理器系统的联系；频率/电流转换板(F/I)则是将微处理器输出的速度反馈数字信号转换为4～20mA的电流信号，返回给用户(DCS)使用。
    当微机控制板收到用户(DCS)经过输入信号转换板提供的给煤率要求信号后，通过测量称重信号并计算，发出速度控制信号(30～1500Hz/10V DC)，传输给电动机速度控制板。电动机速度控制板通过控制输至滑差调速电动机离合器圈中的电流量，可以限制电动机的转速，从而驱动滑差调速电动机转动以达到所要求的速度。
    滑差调速电动机的转速反馈是安装在离合器输出轴上的交流测速发电机发出的脉冲信号。一路反馈到电动机速度控制板误差放大器的求和点，在那里与输入信号相比较，由误差放大器来调整电磁离合器线圈电流，最大限度地校正速度误差，形成完全闭环控制回路，从而使给煤机转速稳定在用户要求的给定值上。另一路经过电源板整形(光电隔离)电路，送到微机处理器，将实际测得的给煤率信号通过频率/电流转换板(F/I)转换为4～20mA的电流信号反馈给用户。
三、变频改造方案
1.变频调速的优点
   （1）变频调速节能、降耗，效率高，功率因数可达0.98。
   （2）实现电机从0 r/min软启动，无启动冲击电流，从而延长了电机的使用寿命。
   （3）变频器调速范围宽，调控精度高（可达0.01Hz），调速平稳可靠性高，运行故障率低，维护量小。
   （4）保护功能完备，具有过压、过流、缺相、欠压、短路、堵转、过热等全面保护功能，并可显示电流、频率、转速、轴功率、故障报警等。
2.改造方案
    将原滑差调速电动机更换为等功率的普通三相交流异步电动机，用变频器替代原电动机速度控制器，而用户在使用上和过去一样，即操作、标定和定度的方式不变。
   （1）调速指令信号输入回路
    通常变频器的调速控制信号为０～10VDC电压信号或0～20mA电流信号，而原微机控制板不能提供上述模拟量信号，这就需要在微机控制器与变频器之间重新设计制作信号转换装置――频率/电压转换板(F/V)，来实现微机控制板与变频器的信号联系。即将30～1500Hz/10V DC脉冲信号转变为0～10V DC模拟量信号，作为变频器的调速指令输入信号。输入信号转换电路如图2。
           
   （2）测速反馈信号输出回路
    在电动机的非驱动端加装一套非接触式测速装置――霍尔传感器开关。该装置运行可靠，工作特性优良，反应灵敏，无损耗。它每旋转一周采集12个信号，来替代原交流测速发电机，完成闭环控制。
    为实现此测速反馈方式，需在电源板与采集实际转速信号(12个采样点/转)的零尔传感器之间建立一个信号转换电路。将传感器采集的信号经该电路转换为0～300Hz(对应0～1500r/min)的脉冲信号，经过<