变频调速在碱炉风机改造中的应用

碱炉供风系统风机有一次风机、二次风机、三次风机3台，主要用于碱炉燃烧系统的供风t根据生产工艺要求对炉膛压力、风速、风量、温度等指标进行控制和调节，以适应运行工况。目前，我厂使用的控制手段则是调节风门挡板开度的大小来调整受控对象，因此造成大量的能源浪费和设备损耗，导致生产成本增加。风机采用异步电动机直接起动方式运行，存在起动电流大、机械冲击大、电气保护。特性差等缺点。为此，改用变频调速以实现易操作、免维护、控制精度高、节电的目标。

　　制中心，由PLC控制中心分两路分别控制变频器给定信号和风门挡板调节信号。

　　（4）当变频器出现故障后，PLC控制中心切断接触器K1、K2，吸合K3、K4.反馈到DCS后，由DCS自动起动MCC（电动机控制中心）旁通控制，并通过风门挡板调节开度。

　　（1）主程序先调用子程序进行初始化，主要是对采样及采样计数清零。

　　1PLC控制原理1.1风机变频/工频控制原理风机变频/工频控制原理如所示。

　　起动风机前先合上断路器QF，-，PLC控制中心柜上按钮选择远程（DCS）控制。

　　当DCS选择变频档控制时，接触器K1、K2吸合，变频器处于待机状态。一旦接收到DCS起动信号后，变频器运行。这时DCS给定信号给PLC控Hi序开始值Var，主要是防止PLC在采集电流输入信号时出现干扰。）主程序调用子程序1，得到平均值Var的变频控制输出Fre以及挡板风门控制输出Fan.变频器系统设置最低频率保护/和最高频率限制/腿。

　　当PLC检测到用户选择工频档时，无论工频起停与否，均切断变频控制电路，并且PLC所采集到的平均电流值Var输出给风门挡板控制，调整挡板开度。

　　当PLC检测到用户选择变频档，切断工频控制电路，这时风门挡板开度为零。PLC检测到DCS系统的起动指令，定义一个定时器（约30s）后风门挡板开度逐渐增加，风门挡板开度跟踪变频频率Fre.当变频系统故障，调用子程序2切断变频控制电路，同时起动工频档指令信号。

　　2变频改造措施碱回收锅炉一次风机、二次风机、三次风机电动机功率分别为160kW、250kW、160kW，电压为380V，额定电流分别为289A、478A、289A.变频器型号选择：一次风机选用ABB变频器ACS800 -04-0210-3型、200kW；二次风机选用ABB变频器ACS800-04-0320-3型、250kW；三次风机选用ABB变频器ACS800-04-020-3型、200kW.现有控制方式为在DCS上直接起动电动机，通过调节风门挡板控制风量大小。由于一次风机、二次风机、三次风机是碱炉的重要设备之一，与碱炉其他设备有着密切的关系，如碱炉保护联锁，碱炉自动吹扫点火程序，一次风机、二次风机、三次风机的风量自动分配等。由于特殊的生产工艺，虽增加了变频控制调节，仍保留了原来的工频起动及风门挡板调节控制，因此在改造中采取了以下措施。

　　变频柜设计为一个完整的控制单元，设有本地、远程控制功能，可在柜上或DCS上进行开停控制及频率设定，便于维护。

　　可以切换的工频控制和变频控制。当系统运行在变频控制电路时，工频控制电路断开。一旦变频系统发生故障，DCS接收来自PLC指令时，切断变频控制电路，自动投人工频控制电路运行。当变频系统故障处理完毕后，处于待机状态。由PLC发出指令，DCS接收指令后，切断工频控制电路，重新自动投人变频控制电路运行。两者智能切换并互锁，形成双回路控制系统，以保证系统安全运行性能。

　　为保证系统可靠性，尽可能减少改动原有DCS控制程序，拟在DCS控制画面上增加一个工频/变频切换开关。在每个变频柜内配备一个西门子PLC控制器，接收来自DCS上的工频/变频切换信号，在输出端执行工频/变频切换动作。将切换结果反馈到DCS，再从DCS画面上起动变频器。同时，现有调节风门的电动执行m构（控制阀）也通过PLC把挡板开启到最大位置，由变频器调节风机转速实现风量大小的控制。

　　当变频器故障时，PLC控制中心将自动控制切换至工频运行，无须人工干预，并将工频运行信号传送至DCS.DCS自动将变频控制切换到工频控制，并给出变频器故障报警信号。同时，根据风量要求PLC控制中心来调节风门挡板开度，保证系统的不间断安全运行。

　　变频器运行中设定有最低频率保护，并且在PLC控制中心随时跟踪DCS给定输人量变化。

　　当碱炉负荷变化，DCS给定输人经PLC控制中心处理后，变频器运行于最低设定频率，同时起动电动执行机构变化程序，使风机风量满足工况需求。

　　变频柜与DCS的联络信号采用隔离措施，避免系统之间相互干扰。每个变频柜有一个DCS频率给定信号、实际电流及实际运行频率信号输出和若干个数字量输人/输出，模拟量为标准420mA信号3 3改造效果经在同一额定的碱炉负荷情况下测定：改造前一次风机、二次风机、三次风机电流分别为240A、357A、180A；改造后电流分别为135A、180A、95A.减小电流/ 4元计算，则全年可节约39.5万元，整套风机改造系统约50万元，不到一年半即可收回投资。