２０１１年９月第１４卷第９期 贵州电力技术 ２０１ １，Ｖｏｌ，１４，Ｎｏ．９ ＧＵＩＺＨＯＵ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲ ＴＥＣＨＮｏＬＯＧＹ 专题研讨 Ｓｐｅｃｉ￣Ｒｅｐｏｔｓ
引风机变频调速控制逻辑设计
梁 轩 （贵州鸭溪金元发电运营有限公司，贵州遵义５６３１０８）
摘要：介绍贵州鸭溪金元发电运营有限公司１号至４号锅炉引风机变频调速改造的顺控设备的逻辑设计、逻辑组 态；引风机在机组发生异常时引风机工频与变频方式自动切换的逻辑设计、逻辑组态；炉膛负压调节如何在引风机 工频运行方式和变频运行方式切换时实现最小扰动的逻辑设计、逻辑组态；引风机增加变频器控制后的运行操作设 计，既要满足系统运行要求，又要最大限度节能，将烟气系统运行的稳定性、经济性提高到最大极限。 关键词：变频；炉膛压力；控制 文章编号：１００８—０８３Ｘ（２０１１）９—００５０—０４中图分类号：ＴＫ２２文献标识码：Ｂ
１ 变频变频调速节能原理
引风机是火电厂重要辅机之一，其主要作用是
对锅炉燃烧产生的大量高温烟气抽吸，经电除尘后 由烟囱排除的动力设备；引风机也是火电厂中主要
的耗电设备，由于需要通过引风机静叶开度调节来 维持炉内燃烧成为负压状态，在机组带中、低负荷
时，引风机静叶开度相对较小，造成了节流损失，耗 费多余的厂用电量，使得厂用电率增大，因而为了节 能降耗，对引风机进行了变频改造。
２ 引风机变频调速控制算法逻辑说明
２．１改造方案说明 贵州鸭溪金元发电运营有限公司３号机组 锅炉引风机采用一拖一自动系统成套方案。原
理是由１个高压接触器６３０９２和２个高压真空 开关６３０９１和６３０９３、电动机Ｍ组成，电气一次
系统方案如图１所示：
３ｋｖ 母 蟾
图１ 电气一次系统方案如图
表１ 电气一次系统方案开关名称命名表
变频器一次回路由２个高压真空断路器ＱＦ１～ ＱＦ２和１个高压真空接触器ＫＭ组成。６ｋＶ电源经
高压真空断路器ＱＦ１到高压变频装置，变频装置输 出经真空接触器ＫＭ送至电动机，电动机变频运行；
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矿用通风ｊＩｉ几变频调遮装置设计
摘要：电机的变频调速是当代交流调速系统中性能最优越的一种电力 拖动系统。本文采用３２位ＡＲＭ处理器为核心，ＩＧＢＴ为主功率器件，配以 ＳＰＷＭ专用芯片ＳＡ８２８２，实现了系统的信号采集、处理以及系统保护、交 流电动机的变频调速等功能。 关键词：通风机；变频调速；ＩＧＢＴ
引言
在电力系统拖动中，应用最普遍的是标准系列的普
通笼型异步电机和同步电机。这些电机使用变频器进行 变频调速是最为合理的。因此变频调速是交流调速中最
理想的，最有发展前途的，也是发展最快的。ＳＰＷＭ控
制技术就是利用新型的半导体开关器件导通与关断把直
流电压变换成电压脉冲列，通过控制电压的脉冲宽度或 周期达到变压或者控制电压的脉冲宽度和脉冲列周期达 到变频变压，是一种新型的控制技术【２】。
一、系统总体方案设计
矿用通风机是矿山安全的重要设备，传统的矿用通
风机采用直流驱动，故障率高，维护困难。交流电传动
已成为电气传动的主要手段。本文应用交流变频技术，
图１系统总统设计方案图 ◆沈振强陈婷刘兵
以ＡＲＭ处理器为核心，设计出矿山通用通风机的控制 装置。系统总体方案设计如图１所示。 ，
系统由电抗器、整流器、充电电阻、滤波电路、
均压电阻、ＩＧＢＴ、电流互感器、电压检测电路、温度
检测电路、ＣＰＵ电路、ＳＰＷＭ产生电路、驱动电路、各 种保护电路、面板显示电路、ＲＳ４８５通信接口电路等组 成。
二、系统的硬件电路设计
２．１电流、电压、温度检测电路
电压、电流数据采集：通过传感器检测输出电压
和电流，首先采用运放对信号进行放大，阻抗转换等 处理。然后采用Ｂｕ丌＿Ｂｒｏ、ｖｎ公司的ＡＤＳ７８４１Ｅ进行ＡＤ转
换。ＡＤｓ７８４１Ｅ一个１６位精度４通道采用ＳＰＩ传输方式的 芯片［４】。内部结构如图２所示：
ｃＨｏ ｆｉｌｌ ｃＨ２
ｖ灯 图２ ＡＤＳ７８４１Ｅ内部框图
风机水泵变频调速的节能运行原理
风机和水泵是典型的变转矩负载。变转矩负载的特性是转矩随速度的上升而上升。风机和水泵的电动机的轴功率P与其流量（风量）Q，扬程（压力）H之间的关系式如下：
P∝Q×H ④
当流量由Q1变化到Q2时，电动机的转速为N1、N2，Q、H、P相对于转速的关系如下：
Q2＝Q1×（N2／N1）
H2＝H1×（N2／N1）2 ⑤
P2＝P1×（N2／N1）3
而电动机的轴功率P和转矩T的关系为：
T∝P／N 因此：T2＝T1×（N2／N1）2 ⑥
由式⑤和式⑥可以看出，风机和水泵的电动机的轴功率（功率输出）与转速的3次方成正比，而转矩与转速的2次方成正比。
图6（a）显示出了风机和水泵的扬程（压力）与风量（流量）的关系曲线，图6（b）显示出转矩与电机速度的关系曲线：
从图6中可以看出，在低速时，功率会有很大的下降。由于风机或水泵运行于额定转速以上是恒功率调速，此时风机和水泵效率很低，机械磨损大，容易损坏电机。从理论上讲，速度降低10％时会带来30％左右的功率下降，由于功率的大幅度降低，可获得显著的节能效果。
下表为速度降低后的理论节能表
N2／N1 100% 90% 85% 80% 70% 60% 50%
P2／P1 100% 73% 61.4% 51% 34% 21.6% 13.0%
节电率 0 27% 38.6% 49.0% 66% 78.4% 87%
（4）风机水泵变频调速的节能估算
风机水泵在改用变频调速前，要根据实际工况首先取得设备运行的技术参数，进行改造前的一些必要的技术论证，计算是其中最为重要的一个环节，而节能估算又是论证计算中关系到用户是否体现经济效益的重要环节。在节能方面的计算是无法非常精确的，这是由于实际工况中有许多无法精确预算的影响因素存在。因此，只能称其为“节能估算”。
节能是指能量形式相互转换过程。包括能量转换为功的过程中，H2 H1 扬程(压力) 转速N2时
矿用局部通风机的变频调速监控系统的优化设计
摘要：矿井局部风机为掘进面提供新鲜风流，在通风供氧与环境净化方面发挥着重要作用。传统掘进巷通风系统中掘进巷风量常由“四算一校核”确定。而掘进过程中巷道变长，巷道风阻会随之增大，局部风机工况点会实时变化。所以，采用恒定电源频率供电的风机难以满足工况点变化后的风量需求，需要经常调节风量，极易造成事故发生。目前，利用PID风量闭环调控技术进行变频通风被认为是有效的控制方法。单一利用温度监测结果，设计基于PID闭环调控技术的自适应通风系统，证明PID通风控制方法对风量调节的有效性。以西门子S7-1200系列PLC设备作为主要控制单元，建立了矿井下通风控制系统。但相比于调节风门，实时监测作业环境、远程控制风机运行频率更为重要。对于井下掘进巷道需风量由于受多种环境参数的影响而实时变化的情况，需要探究多环境参数影响下的需风量并设计与之匹配的变频通风控制系统。基于此，本篇文章对矿用局部通风机的变频调速监控系统的优化设计进行研究，以供参考。
关键词：矿用局部通风机；变频调速监控系统；优化设计
引言
近年来，我国能源结构呈现“富煤、贫油、少气”的现象，预计到2030年我国依然以煤炭为主要能源。随着我国煤炭行业机械化水平不断提高，煤矿采掘深度逐步延伸。对于煤矿安全稳定来说，通风系统是煤矿生产6大系统中至关重要的一部分。然而煤矿巷道掘进过程中，瓦斯的不断涌出严重影响着井下的工作环境，井下局部通风机不具备风量的自动实时调节功能，实际运行效率和预设目标之间存在显著差异，造成了资源、能源的严重浪费。国内外专家学者对矿井局部通风智能调控进行了大量的研究。美国、英国等较早将微机控制技术应用到矿井当中，提高了通风系统的自动化水平，并取得了一定成果。在国内没有变频技术时，一般只能通过人工作业改变通风机供风量。随着信息技术的发展，矿井局部风量调节方式目前主要采用自动控制方式，包括进口导向器调节和变频调速调节。传统固定参数的PID控制器已经不能满足时变通风机调速需求，通过优化PID控制算法可大大提高计算的精度和速度。综上所述，常见的控制方式虽然能够控制风机供风量，但存在一定的滞后性，有时会出现瓦斯体积分数超限等不良情况。为此提出一种将风机频率划分为4个等级的分级控制方法，基于Mamdani模糊控制策略调节风机频率等级，可实现真正意义上的“按需通风”，消除滞后性。
