基于变频器的煤气恒压控制系统设计

　　1　引言

　　随着电力电子技术的发展，变频器在各行业中已得到广泛的应用，变频调速技术应用于设备拖动系统中，实现了电机软启动、连续调速和节能运行目的。变频器的低频、低电流启动，使设备的机械冲击力显著降低，也避免了电机启动时对电网的影响;实现了异步电机的平滑调速功能;提高了设备的工艺性能，延长了使用寿命和实现节能运行。本文主要阐述应用变频器对热媒锅炉煤气恒压供给系统的控制原理和实现方法。

　　2　设备概况

　　煤气恒压供给是阳极成型热媒锅炉正常工作的重要因素之一。在实际中，由于煤气生产设备的不稳定性和用户的随机性，使煤气供给系统的压力波动较大(0.6～5.1kpa之间)，对锅炉的稳定燃烧影响很大：煤气压力太低，会引起锅炉燃烧器熄火和热值降低等问题，导致热媒油温度的提高或供热不足，影响阳极质量和产能;过高会造成锅炉燃烧不充分，浪费燃料。为保障预焙阳极碳块成型正常生产，我厂一、二期成型热媒锅炉系统均设计了煤气增压装置。原煤气增压风机采用工频电源供电的交流异步电机拖动，挡板开度调节锅炉煤气流量，以实现锅炉稳定燃烧和温度控制。其控制原理是：当煤气进口管道内压力低于4.6kpa时，煤气增压风机自动启动运行;当进口煤气压力高于4.8kpa时，加压风机自动停机。这种增压控制方式，虽能保证热媒锅炉所需煤气供给，但风机长期工作在高转速(2924r/min)、低负载运行状态，风机机体、传动轴支撑轴承座等部件振动大(如附表所示)，轴承磨损剧烈，其寿命很短。据维修统计，四套新轴承连续使用60～70天就得更换，风机故障率高、维修频繁、费用高;风机长期工作在低负载(或空载)状态，电能浪费大。故中国铝业青海分公司2005年5月，对热媒系统增压风机控制系统实施了变频器控制改造。实际证明，改造效果良好。

　　附表　煤气加压风机工频工作状态下的有关参数

　　注： 1、a项为负载端轴承座的径向振动值;b项为风机拖动端轴承座振动值。

　　2、风机轴承座振动超过13mm/s时，轴承温度升高到75℃以上，就会引起轴承座震裂、轴承抱死和风机叶轮出现裂纹等后果，故在日常点检中，当检测到其振动达到12mm/s时，就采取重点监护运行，并及时安排检修工作。

　　3　变频器控制系统设计

　　在系统设计中，通过对国内市场上多种变频器性能和控制特点比较，并结合增压风机的工作特点和实际现状，最终选择了abb公司生产的cas800系列的变频器。这种变频器除具有其它变频器的一般控制功能外，还具有pid控制、多信号输入、睡眠功能、设定值修正等多种控制功能，能很方便地实现煤气恒压控制系统。