一，引言

　　稱重式給煤機是專用于電力行業燃煤鍋爐制粉系統和其它行業工業鍋爐的煤粉連續定量供給，當前電廠燃煤機組一般都采用中速磨煤機一次風機正壓直吹式制粉系統，每臺爐配6臺中速磨煤機和6臺給煤機，5臺運行，1臺備用。給煤機能實現連續均勻地給煤、準確可靠地計量，在整個給煤機運行過程中，對物料進行精確稱量，并顯示給煤量瞬時值、累計量并可根據鍋爐燃燒控制系統的指令，自動無級、快速、準確的調節給煤機出力，使實際給煤量與鍋爐負荷相匹配。

　　給煤機一般采用全封閉圓筒式結構，能在很大的負荷變動范圍內改善鍋爐性能，使鍋爐溫度和壓力溫度的控制更為穩定，使燃料與所需空氣量更為匹配。給煤機主要包括給煤機本體、傳動部分、各種安全保護裝置、測速裝置、稱重傳感器、流量積分控制器、安全回路控制器及調速控制器，其中的傳動控制包含驅動電機、測速裝置和變頻調速控制部分，它們的性能、保護功能和可靠性對給煤機整體性能起著至關重要的作用，它直接影響著鍋爐制粉安全可靠的運行。給煤機作為燃煤鍋爐制粉系統主機設備與電廠的附機配套設備相比在功能安全性上有著更高、更嚴的要求。

二，給煤機工作原理

　　在燃燒控制過程中，稱重式給煤機通過進口溜槽接受來自上部料倉的原煤，并通過皮帶輸送機向下一級磨煤機設備進行輸送，安裝在輸送皮帶下的稱重橋架將煤炭的重量實時傳送給高精度應變片式稱重傳感器，稱重傳感器測量皮帶上煤的單位長度的重量送入給煤機控制儀表，安裝在尾部滾筒上的測速傳感器實時測量皮帶速度，該速度脈沖輸出頻率正比于皮帶速度，同時送入儀表，速度信號和重量信號送入控制儀表進行乘法運算處理，計算產生出瞬時流量，同時完成對時間段中的瞬時流量積分，得出給煤的累計重量。儀表還將稱重托輥上煤的瞬時流量與設定的給煤流量進行比較和PI調節，從而產生控制輸出信號到變頻器來改變給煤機的驅動速度，使給煤機上的煤炭流量隨給定要求而發生變化，接近并保持所設定的給煤流量，從而實現定量給煤的目的。另外在給煤機的進出料口配有高溫隔離閘門，以防止熱風的回流，為安全生產和檢修提供方便。

　　給煤機驅動采用電動機變頻調速方式，而交流變頻器以其調速精確、控制成熟、使用簡單、保護功能齊全等優點逐步代替傳統的滑差調速控制裝置而在電廠給煤機上得到廣泛應用。其工作原理如圖1所示

圖1 工作原理

三，給煤機驅動控制方案

　　1，Powerflex系列簡介

　　Allen-Bradley公司的Powerflex系列變頻器主要含Powerflex4和Powerflex7兩大系列，其中PowerFlex 4系列交流變頻器是PowerFlex家族中尺寸比較小且高效率的成員，它設計緊湊、節省空間，給用戶提供了強大的電機轉速控制能力，其比較大起動轉矩可達150%的電機額定轉矩;可變的PWM允許變頻器在低頻下輸出更大的電流和轉矩，數字PID功能提高了應用的靈活性，計時器、計數器、基本邏輯和步序邏輯功能可以減少硬件設計成本并簡化控制方案。PowerFlex4系列變頻器包括三種產品PowerFlex4、PowerFlex40和PowerFlex400。它們是設備級速度控制的理想產品，提供多樣性應用，滿足了全球OEM和比較終用戶對于靈活性、節省空間和使用方便的要求。它們同樣可以作為機械工具、傳送機、水泵和物料處理系統中速度控制的廉價替代品，總之，Powerflex40系列高性能矢量變頻器的精巧設計可較理想地滿足給煤機高性能的傳動要求。另外Powerflex系列的前一代產品AB 1336 PLUS II變頻器在電力行業也得到了廣泛的應用并具有很高的電力市場占有率和很好的口碑。
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　　給煤機驅動電氣控制原理圖如下圖2所示：

圖2 電氣控制原理圖

　　2，控制功能描述

　　Powerflex40是采用矢量轉矩控制技術的新一代交流變頻器，能實現在沒有編碼器或測速機反饋的條件下，精確控制鼠籠電機的速度和轉矩。可適用于：傳送帶;泵類;風機類;攪拌器;提升機;卷取機;離心機;擠壓機等場合。

　　矢量控制實現的基本原理是通過測量和控制異步電動機定子電流矢量，根據磁場定向原理分別對異步電動機的勵磁電流和轉矩電流進行控制，從而達到控制異步電動機轉矩的目的，無速度傳感器的矢量控制方式是基于磁場定向控制理論發展而來的，即使不在異步電動機中直接安裝磁通檢測裝置，也可以在通用變頻器內部得到與磁通相應的量，并由此得到了所謂的無速度傳感器的矢量控制方式。它的基本控制思想是根據輸入的電動機的銘牌參數，按照轉矩計算公式分別對作為基本控制量的勵磁電流（或者磁通）和轉矩電流進行檢測，并通過控制電動機定子繞組上的電壓的頻率使勵磁電流（或者磁通）和轉矩電流的指令值和檢測值達到一致，并輸出轉矩，從而實現矢量控制。Powerflex40變頻器中已經具備異步電動機參數自動檢測、自動辨識、自適應功能，帶有這種功能的通用變頻器在驅動異步電動機進行正常運轉之前可以自動地對異步電動機的參數進行辨識，并根據辨識結果調整控制算法中的有關參數，從而對普通的異步電動機進行有效的矢量控制，改善異步電動機控制常數的調節及與機械系統匹配的適應性控制性能的技術。
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圖3 Powerflex40矢量控制結構圖

　　稱重式給煤機其傳動部件主要由輸送皮帶和減速電機所組成，作為典型的恒轉矩負載，采用無速度傳感器矢量控制可確保給煤機調速平穩、精確，動態特性得到改善，有效地消除了機械滯后所引起的系統誤差，確保了在低速、小流量狀況下的穩定性、高轉矩輸出和計量精度，并且大大延長了產品的生命周期，保證了給煤機長期可靠安全運行，這些特性是以往給煤機所采用V/F控制方式所無法完成實現的。采用Powerflex40矢量控制技術的稱重式給煤機其特點主要表現如下：

　　●給煤機帶負荷啟動特性得到改善并實現高轉矩零轉速的平穩啟動，完全滿足鍋爐制粉系統帶重載荷啟動的工藝要求，其自整定功能使Powerflex40交流變頻器能夠適應不同種類電動機的特性，從而使其達到比較佳的匹配效果。

　　●給煤機工作可靠性和穩定性大大提高、機械及皮帶磨損降低至比較小極限，延長了給煤機整體使用壽命。

　　●成熟的控制和功率器件技術使給煤機轉速跳躍、飛車故障和失速現象徹底杜絕，電磁兼容性能也得到很大改善，完全通過EMC電磁兼容標準89/336/EEC和EN61800-3要求，對電機的綜合保護功能也有所增強完善。

　　●變頻器避免了因轉速忽快忽慢引起給煤機煤量不穩定及撒煤堵煤現象，使給煤機控制速度響應時間得以保障，特別是對給煤量的波動得以有效的控制（小于±0.5%），滿足了當前火電市場超臨界機組和超超臨界機組的工藝要求。

　　●變頻器擁有更低的設備成本且技術成熟、使用簡單、各類功能齊全、操作靈活及維護容易。

　　●變頻系統可擴充采用CIP通用工業協議的網絡，并可保持今后其技術的先進和領先地位。

　　3，選用理由及使用效果

　　當前國內市場給煤機投標中，其標書技術規格往往對變頻器只關注品牌，而忽視其型號、指標及功能等細節，標書起草者缺乏對產品的深度了解，又加上價格因素高于技術評標因素，導致大多數給煤機供貨商所配套變頻器為不完全具備"電源瞬停再啟動"功能，一般電廠給煤機的供電電源都帶有電源瞬停切換的系統，當停電切換時間較長時，運行中的變頻器因"低電壓運行"故障信號而引起給煤機停機，此刻會引發鍋爐主燃料跳閘（MFT）動作，因此，應明確配套的變頻器需具有完善的"電源瞬停再啟動"和"電源瞬停延時時間設定"等功能，再根據實際電源停電切換時間進行設定，同時也需對給煤機的控制系統的內部邏輯和控制回路作相應的連鎖，以避免由其在瞬時停電切換時引發鍋爐MFT動作，造成不必要的停機。

　　另外，當前電廠的電網電壓在高負荷下也極不穩定，電壓的波動會導致變頻器在使用中產生低壓保護跳閘問題，這種跳閘會因為變頻器的保護設置不同而表現為過流保護或低壓保護，但其原因都是因為電網低電壓引起的。低電壓通常都是短時的，主要是因為電網晃電時間過長，引起電網晃電的原因很多，如主電網側的電網波動、負荷不平衡、電力切換、雷擊等原因，負載側的大型設備啟動和應用、線路過載等原因。電廠給煤機變頻器在遇到廠用電壓瞬時低于變頻器的低電壓保護值（根據變頻器的型號和輸入工作電壓不同該值也不同）時停機，從而導致給煤機也同時停機，同時會給FSSS（鍋爐安全監控系統）發出給煤機停止信號，這樣也會導致FSSS的MFT動作。因為給煤機變頻器低壓保護跳閘而引起的非計劃停爐，給電廠帶來很大的經濟損失，也是目前電廠面臨的比較大的問題，只有很好的解決該問題才能保證電廠安全、可靠、高效的正常運行。

　　針對以上導致給煤機意外停機的兩大因素，在北美變頻器市場穩居第一的品

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