一种锅炉空预器变频控制系统的制作方法

1.本发明涉及空预器控制技术领域，更具体的，尤其是涉及一种锅炉空预器变频控制系统。


背景技术：

2.空预器全称空气预热器，是火力发电厂重要的锅炉设备。
3.空预器的转动是通过主电机或辅助电机拖动实现，目前电机的启动方式普遍采用软起动器，启动完成后通过接触器的切换回路，将软起动器退出，电机由工频电源直接供电。
4.空预器的一般运行方式是采用主电机拖动，当其故障停运时联启辅助电机，辅助电机故障则空预器失去动力而停止。
5.这种方式存在两个主要问题：
6.一、空预器电动机软起动后无法顺利切换至工频电源供电，导致空预器失去动力。其原因在于接触器构成的切换过程较复杂，可靠性较差，特别是多年运行的设备其接触器线圈和触点存在老化现象，加剧了切换失败故障可能。
7.二、空预器主电机不能作为辅助电机的备用电机。其原因在于控制回路仅考虑到主、辅电机不能同时启动的闭锁回路，缺少辅助电机联启主电机的控制回路。
8.以上两个问题降低空预器运行的可靠性，甚至具有锅炉停炉的风险，严重影响火电厂的稳定运行和经济效益，因此为保证空预器的稳定运行，需要采用变频器启动电机的方式并结合主电机与辅助电机互为备用的控制方式。


技术实现要素：

9.本发明的目的在于解决上述现有技术存在的问题，提供一种锅炉空预器变频控制系统。
10.为达到上述技术目的，本发明的技术方案是：
11.一种锅炉空预器变频控制系统，包括主电机电源、辅助电机电源、主电机控制回路、辅助电机控制回路、主电机变频器、辅助电机变频器、主电机、辅助电机，所述主电机变频器输入端与所述主电机电源之间设有第一三相空气断路器，所述主电机变频器输出端与主电机直接相连；所述辅助电机变频器输入端与辅助电机电源之间设有第二三相空气断路器，所述辅助电机变频器输出端与辅助电机直接相连；
12.所述主电机控制回路为：所述主电机变频器13号接点与所述主电机变频器15号接点、所述主电机变频器17号接点、第一带电继电器第一常开触点、第一远方就地转换开关、第四带电继电器常开触点相连，所述第一远方就地转换开关可切换位置，选择与第一就地启动按钮或第一远方启动按钮相连，所述第一带电继电器第一常开触点、第一就地启动按钮、第一远方启动按钮、第四带电继电器常开触点并联后与第一就地停止按钮相连，所述第一就地停止按钮与第一远方停止按钮相连，所述第一远方停止按钮与第二时间继电器延时
闭合常闭触点连接，所述第二时间继电器延时闭合常闭触点与第二带电继电器常闭触点连接，所述第二带电继电器常闭触点与第一带电继电器线圈连接，所述第一带电继电器线圈与第一时间继电器线圈、第二带电继电器线圈、与主电机变频器14号接点连接，所述第一时间继电器线圈与主电机变频器16号接点连接，所述第二带电继电器线圈与主电机变频器18号接点连接；
13.所述辅助电机控制回路为：所述辅助电机变频器23号接点与所述主电机变频器25号接点、所述主电机变频器27号接点、第三带电继电器第一常开触点、第二远方就地转换开关、第二带电继电器常开触点相连，所述第二远方就地转换开关可切换位置，选择与第二就地启动按钮或第二远方启动按钮与相连，所述第三带电继电器第一常开触点、第二就地启动按钮、第二远方启动按钮、第二带电继电器常开触点并联后与第二就地停止按钮相连，所述第二就地停止按钮与第二远方停止按钮相连，所述第二远方停止按钮与第一时间继电器延时闭合常闭触点连接，所述第一时间继电器延时闭合常闭触点与第四带电继电器常闭触点连接，所述第四带电继电器常闭触点与第三带电继电器线圈连接，所述第三带电继电器线圈与第二时间继电器线圈、第四带电继电器线圈、与辅助电机变频器24号接点连接，所述第二时间继电器线圈与辅助电机变频器26号接点连接，所述第四带电继电器线圈与辅助电机变频器28号接点连接。
14.优选地，所述主电机变频器11号接点与所述主电机变频器13号接点之间是所述第一带电继电器第二常开触点。
15.优选地，所述辅助电机变频器21号接点与所述辅助电机变频器23号接点之间是所述第三带电继电器第二常开触点。
16.优选地，所述主电机变频器启动时，所述主电机变频器15号接点和16号接点导通，所述第一时间继电器线圈得电动作，立即分开所述第一时间继电器延时闭合常闭触点，此时通过回路闭锁方式，禁止所述辅助电机变频器启动，确保同时只有一台电机运行。
17.优选地，所述辅助电机变频器启动时，所述辅助电机变频器25号接点和26号接点导通，所述第二时间继电器线圈得电动作，立即分开所述第二时间继电器延时闭合常闭触点，此时通过回路闭锁方式，禁止所述主电机变频器启动，确保同时只有一台电机运行。
18.优选地，所述主电机变频器停止时，所述辅助电机变频器25号接点和26号接点断开，所述第一时间继电器线圈失电返回，延时60秒后闭合所述第一时间继电器延时闭合常闭触点，开放所述辅助电机变频器的启动回路，允许所述辅助电机变频器启动。
19.优选地，所述辅助电机变频器停止时，所述主电机变频器15号接点和16号接点断开，所述第二时间继电器线圈失电返回，延时60秒后闭合所述第二时间继电器延时闭合常闭触点，开放所述主电机变频器的启动回路，允许所述主电机变频器启动。
20.优选地，所述第一时间继电器和所述第二时间继电器设定的延时60秒是为了让空预器本体在失去主电机或辅助电机提供动力后，在自身固有阻力的作用下，通过惰走的方式逐渐降低转速，一般在60秒后空预器本体可停转。
21.优选地，所述主电机变频器故障能联启所述辅助电机变频器，所述辅助电机变频器故障能联启所述主电机变频器，即主电机和辅助电机可以相互作为对方的备用电机，此时实现主电机和辅助电机的互为备用功能。
22.与现有技术对比，本发明至少具有以下几点有益的技术改进，空预器电动机软起
动完成后需要退出软起动器，将工频电源直接给电机供电，其切换方式是采用双接触器的形式，即断开软起动器输出端的接触器，同时立即合上工频电源直接供电的接触器，如此切换不仅过程繁琐，还存在切换失败的可能，特别是对于多年运行的设备，其接触器线圈和触点存在老化现象，加剧了切换失败故障可能。采用变频器直接启动，即能满足空预器电机的软起动需求，又能在不改变供电回路的基础上直接给电机提供工频电源的输出，避免采用双接触器式的回路切换。现有技术中空预器主电机不能作为辅助电机的备用电机，仅当主电机故障时可以联启辅助电机，但辅助电机故障时，无法联启主电机，即便此时主电机已恢复正常，同时空预器长期由主电机拖动也加剧主电机的老化。通过在控制回路中增加第二带电继电器、第四带电继电器，让变频器故障时能及时发出信号，启动另一台变频器，从而实现空预器主电机和辅助电机互为备用的功能。通过改用变频器直接拖动和优化控制回路的方式，简化空预器电动机的供电方式，实现主电机和辅助电机互为备用的功能，大大提高火电厂空预器的安全稳定运行的能力，减少锅炉停炉的风险，保障供电的可靠性，同时降低检修人员维护设备的难度。
23.本发明还有以下几个优点：
24.1，采用变频器代替软起动器，省区双接触器式的切换回路，即满足空预器电动机需要软起动功能，又避免双接触器切换失败的故障。
25.2，实现空预器主电机和辅助电机互为备用的方式，提高设备运行的稳定性。
26.3，空预器主电机或辅助电机都能实现就地启动、就地停止、远方启动、远方停止、故障启动的功能。
27.4，主电机变频器控制回路中的第一时间继电器，当主电机变频器运行时，其串入辅助电机变频器控制回路中的延时闭合常闭触点会断开，从而阻止辅助电机变频器启动。当主电机变频器停止后，第一时间继电器需要经过60s延时，之后会将串入辅助电机变频器控制回路中的延时闭合常闭触点会闭合，此时才开放辅助电机变频器的启动条件。
28.5，辅助电机变频器控制回路中的第二时间继电器，当辅助电机变频器运行时，其串入主电机变频器控制回路中的延时闭合常闭触点会断开，从而阻止主电机变频器启动。当辅助电机变频器停止后，第二时间继电器需要经过60s延时，之后会将串入主电机变频器控制回路中的延时闭合常闭触点会闭合，此时主助电机变频器才具备启动条件。
附图说明
29.图1为本发明锅炉空预器变频控制系统示意图。
30.标号说明：
31.主电机控制回路：1qf1、第一三相空气断路器，1abc、主电机变频器输入端，1uvw、主电机变频器输出端，11、主电机变频器11号接点，12、主电机变频器12号接点，13、主电机变频器13号接点，14、主电机变频器14号接点，15、主电机变频器15号接点，16、主电机变频器16号接点，17、主电机变频器17号接点，18、主电机变频器18号接点，1kt1、第一时间继电器线圈，2kt1、第一时间继电器延时闭合常闭触点，1ka2x、第二带电继电器线圈，1ka2b、第二带电继电器常闭触点，1ka1c1、第一带电继电器第一常开触点，1ka1c2、第一带电继电器第二常开触点，1ka1x、第一带电继电器线圈，1ka4、第四带电继电器常开触点，1sa1、第一远方就地转换开关，1sb1、第一就地启动按钮，1rd1、第一远方启动按钮，1sb2、第一就地停止
按钮，1td1、第一远方停止按钮；
32.辅助电机控制回路：2qf2、第二三相空气断路器，2abc、辅助电机变频器输入端，2uvw、辅助电机变频器输出端，21、辅助电机变频器21号接点，22、辅助电机变频器22号接点，23、辅助电机变频器23号接点，24、辅助电机变频器24号接点，25、辅助电机变频器25号接点，26、辅助电机变频器26号接点，27、辅助电机变频器27号接点，28、辅助电机变频器28号接点，2kt2、第二时间继电器线圈，1kt2、第二时间继电器延时闭合常闭触点，2ka4x、第四带电继电器线圈，2ka4b、第四带电继电器常闭触点，2ka3c1、第三带电继电器第一常开触点，2ka3c2、第三带电继电器第二常开触点，2ka3x、第三带电继电器线圈，2ka2、第二带电继电器常开触点，2sa2、第二远方就地转换开关，2sb2、第二就地启动按钮，2rd2、第二远方启动按钮，2sb4、第二就地停止按钮，2td2、第二远方停止按钮。
具体实施方式
33.下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
34.请参阅图1所示，本发明是一种锅炉空预器变频控制系统，包括主电机电源、辅助电机电源、主电机控制回路、辅助电机控制回路、主电机变频器、辅助电机变频器、主电机、辅助电机，所述主电机变频器输入端1abc与所述主电机电源之间设有第一三相空气断路器1qf1，所述主电机变频器输出端1uvw与主电机直接相连；所述辅助电机变频器输入端2abc与辅助电机电源之间设有第二三相空气断路器2qf2，所述辅助电机变频器输出端2uvw与辅助电机直接相连；
35.所述主电机控制回路为：所述主电机变频器13号接点13与所述主电机变频器15号接点15、所述主电机变频器17号接点17、第一带电继电器第一常开触点1ka1c1、第一远方就地转换开关1sa1、第四带电继电器常开触点1ka4相连，所述第一远方就地转换开关1sa1可切换位置，选择与第一就地启动按钮1sb1或第一远方启动按钮1rd1相连，所述第一带电继电器第一常开触点1ka1c1、第一就地启动按钮1sb1、第一远方启动按钮1rd1、第四带电继电器常开触点1ka4并联后与第一就地停止按钮1sb2相连，所述第一就地停止按钮1sb2与第一远方停止按钮1td1相连，所述第一远方停止按钮1td1与第二时间继电器延时闭合常闭触点1kt2连接，所述第二时间继电器延时闭合常闭触点1kt2与第二带电继电器常闭触点1ka2b连接，所述第二带电继电器常闭触点1ka2b与第一带电继电器线圈1ka1x连接，所述第一带电继电器线圈1ka1x与第一时间继电器线圈1kt1、第二带电继电器线圈1ka2x、与主电机变频器14号接点14连接，所述第一时间继电器线圈1kt1与主电机变频器16号接点16连接，所述第二带电继电器线圈1ka2x与主电机变频器18号接点18连接；
36.所述辅助电机控制回路为：所述辅助电机变频器23号接点23与所述主电机变频器25号接点25、所述主电机变频器27号接点27、第三带电继电器第一常开触点2ka3c1、第二远方就地转换开关2sa2、第二带电继电器常开触点2ka2相连，所述第二远方就地转换开关2sa2可切换位置，选择与第二就地启动按钮2sb2或第二远方启动按钮2rd2与相连，所述第三带电继电器第一常开触点2ka3c1、第二就地启动按钮2sb2、第二远方启动按钮2rd2、第二
带电继电器常开触点2ka2并联后与第二就地停止按钮2sb4相连，所述第二就地停止按钮2sb4与第二远方停止按钮2td2相连，所述第二远方停止按钮2td2与第一时间继电器延时闭合常闭触点2kt1连接，所述第一时间继电器延时闭合常闭触点2kt1与第四带电继电器常闭触点2ka4b连接，所述第四带电继电器常闭触点2ka4b与第三带电继电器线圈2ka3x连接，所述第三带电继电器线圈2ka3x与第二时间继电器线圈2kt2、第四带电继电器线圈2ka4x、与辅助电机变频器24号接点24连接，所述第二时间继电器线圈2kt2与辅助电机变频器26号接点26连接，所述第四带电继电器线圈2ka4x与辅助电机变频器28号接点28连接。
37.优选地，所述主电机变频器11号接点11与所述主电机变频器13号接点13之间是所述第一带电继电器第二常开触点1ka1c2。
38.优选地，所述辅助电机变频器21号接点21与所述辅助电机变频器23号接点23之间是所述第三带电继电器第二常开触点2ka3c2。
39.优选地，所述主电机变频器启动时，所述主电机变频器15号接点15和16号接点16导通，所述第一时间继电器线圈1kt1得电动作，立即分开所述第一时间继电器延时闭合常闭触点2kt1，此时通过回路闭锁方式，禁止所述辅助电机变频器启动，确保同时只有一台电机运行。
40.优选地，所述辅助电机变频器启动时，所述辅助电机变频器25号接点25和26号接点26导通，所述第二时间继电器线圈2kt2得电动作，立即分开所述第二时间继电器延时闭合常闭触点1kt2，此时通过回路闭锁方式，禁止所述主电机变频器启动，确保同时只有一台电机运行。
41.优选地，所述主电机变频器停止时，所述辅助电机变频器25号接点25和26号接点26断开，所述第一时间继电器线圈1kt1失电返回，延时60秒后闭合所述第一时间继电器延时闭合常闭触点2kt1，开放所述辅助电机变频器的启动回路，允许所述辅助电机变频器启动。
42.优选地，所述辅助电机变频器停止时，所述主电机变频器15号接点15和16号接点16断开，所述第二时间继电器线圈2kt2失电返回，延时60秒后闭合所述第二时间继电器延时闭合常闭触点1kt2，开放所述主电机变频器的启动回路，允许所述主电机变频器启动。
43.优选地，所述第一时间继电器和所述第二时间继电器设定的延时60秒是为了让空预器本体在失去主电机或辅助电机提供动力后，在自身固有阻力的作用下，通过惰走的方式逐渐降低转速，一般在60秒后空预器本体可停转。
44.优选地，所述主电机变频器故障能联启所述辅助电机变频器，所述辅助电机变频器故障能联启所述主电机变频器，即主电机和辅助电机可以相互作为对方的备用电机，此时实现主电机和辅助电机的互为备用功能。
45.为了使审查委员能对本发明之目的、特征及功能有更进一步了解，以下结合具体实施例及附图对本发明进一步说明：
46.本控制回路工作过程如下：
47.当第一三相空气断路器1qf1、第二三相空气断路器2qf2合闸后，主电机电源、辅助电机电源分别向主电机变频器、辅助电机变频器提供电源。主电机变频器13号接点13、辅助电机变频器23号接点23提供直流24v正电，主电机变频器14号接点14、辅助电机变频器24号接点24提供0v地电位。
48.实施例1：
49.主电机启动
50.当辅助电机变频器处于停止状态，主电机第一远方就地转换开关1sa1设置在就地位置时按下第一就地启动按钮1sb1，或主电机第一远方就地转换开关1sa1设置在远方位置时按下第一远方启动按钮1rd1，此时第一带电继电器线圈1ka1x得电动作，将连接主电机变频器13号接点13的第一带电继电器第一常开触点1ka1c1闭合，实现第一带电继电器线圈1ka1x的保持带电功能，将连接主电机变频器11号接点11的第一带电继电器第二常开触点1ka1c2闭合，实现主电机变频器11号接点11和12号接点12的导通，主电机变频器启动，主电机变频器输入端1uvw向主电机提供电力，这个过程中，主电机变频器输出频率从0hz逐渐提高，即实现主电机软起动功能，最后将频率稳定在50hz，实现工频电源为主电机供电的功能。
51.进一步的，主电机变频器启动时，主电机变频器15号接点15和16号接点16导通，第一时间继电器线圈1kt1得电动作，立即分开第一时间继电器延时闭合常闭触点2kt1，此时通过回路闭锁方式，禁止辅助电机变频器启动，确保同时只有一台电机运行。
52.实施例2：
53.辅助电机启动
54.当主电机变频器处于停止状态，辅助电机第二远方就地转换开关2sa2设置在就地位置时按下第二就地启动按钮2sb3，或辅助电机第二远方就地转换开关2sa2设置在远方位置时按下第二远方启动按钮2rd2，第三带电继电器线圈2ka3x得电动作，将连接辅助电机变频器23号接点23的第三带电继电器第一常开触点2ka3c1闭合，实现第三带电继电器线圈2ka3x的保持带电功能，将连接辅助电机变频器21号接点21的第三带电继电器第二常开触点2ka3c2闭合，实现辅助电机变频器21号接点21和22号接点22的导通，辅助电机变频器启动，辅助电机变频器输入端2uvw向辅助电机提供电力，这个过程中，辅助电机变频器输出频率从0hz逐渐提高，即实现辅助电机软起动功能，最后将频率稳定在50hz，实现工频电源为辅助电机供电的功能。
55.进一步的，辅助电机变频器启动时，辅助电机变频器25号接点25和26号接点26导通，第二时间继电器线圈2kt2得电动作，立即分开第二时间继电器延时闭合常闭触点1kt2，此时通过回路闭锁方式，禁止主电机变频器启动，确保同时只有一台电机运行。
56.实施例3：
57.主电机停止
58.当主电机变频器处于运行状态，主电机第一远方就地转换开关1sa1设置在就地位置时按下第一就地停止按钮1sb2，或主电机第一远方就地转换开关1sa1设置在远方位置时按下第一远方停止按钮1td1，此时第一带电继电器线圈1ka1x都会失电返回，将连接主电机变频器13号接点13的第一带电继电器第一常开触点1ka1c1分开，解除第一带电继电器线圈1ka1x的保持带电功能，将连接主电机变频器11号接点11的第一带电继电器第二常开触点1ka1c2分开，解除主电机变频器11号接点11和12号接点12的导通，主电机变频器停止，主电机变频器输入端1uvw不再向主电机提供电力，主电机停止。
59.进一步的，主电机变频器停止时，辅助电机变频器25号接点25和26号接点26断开，第一时间继电器线圈1kt1失电返回，延时60秒后闭合第一时间继电器2kt1延时闭合常闭触
点，开放辅助电机变频器的启动回路，允许辅助电机变频器启动。
60.实施例4：
61.辅助电机停止
62.当辅助电机变频器处于运行状态，辅助电机第二远方就地转换开关2sa2设置在就地位置时按下第二就地停止按钮2sb4，或辅助电机第二远方就地转换开关2sa2设置在远方位置时按下第二远方停止按钮2td2，第三带电继电器线圈2ka3x失电返回，将连接辅助电机变频器23号接点23的第三带电继电器第一常开触点2ka3c1分开，解除第三带电继电器线圈2ka3x的保持带电功能，将连接辅助电机变频器21号接点21的第三带电继电器第二常开触点2ka3c2分开，解除辅助电机变频器21号接点21和22号接点22的导通，辅助电机变频器停止，辅助电机变频器输入端2uvw不再向主电机提供电力，辅助电机停止。
63.进一步的，辅助电机变频器停止时，主电机变频器15号接点15和16号接点16断开，第二时间继电器线圈2kt2失电返回，延时60秒后闭合第二时间继电器延时闭合常闭触点1kt2，开放主电机变频器的启动回路，允许主电机变频器启动。
64.进一步的，所述第一时间继电器和所述第二时间继电器设定的延时60秒是为了让空预器本体在失去主电机或辅助电机提供动力后，在自身固有阻力的作用下，通过惰走的方式逐渐降低转速，一般在60秒后空预器本体可停转。
65.实施例5：
66.主电机故障联启辅助电机
67.当主电机变频器处于运行状态，此时主电机变频器出现故障停止，主电机变频器的17号接点17和18号接点18导通，第二带电继电器线圈1ka2x得电动作，辅助电机变频器侧的第二带电继电器常开触点2ka2闭合，主电机变频器的16号接点16和17号接点17断开，第一时间继电器线圈1kt1失电返回，开始计算延时，60秒时间之后，立即闭合辅助电机变频器侧的第一时间继电器延时闭合常闭触点2kt1，此时辅助电机变频器侧的第三带电继电器线圈2ka3x得电，连接辅助电机变频器21号接点21和23号接点23的第三带电继电器第二常开触点2ka3c2和第三带电继电器第一常开触点2ka3c1闭合，同时实现第三带电继电器线圈2ka3x的保持带电功能，和辅助电机变频器21号接点21和22号接点22导通，辅助电机变频器开始运行。实现主电机变频器故障时，联启辅助电机变频器。
68.实施例6：
69.辅助电机故障联启主电机
70.当辅助电机变频器处于运行状态，此时辅助电机变频器出现故障停止，辅助电机变频器的27号接点27和28号接点28导通，第四带电继电器线圈2ka4x得电动作，主电机变频器侧的第四带电继电器常开触点1ka4闭合，辅助电机变频器的26号接点26和27号接点27断开，第二时间继电器线圈2kt2失电返回，开始计算延时，60秒时间之后，立即闭合主电机变频器侧的第二时间继电器延时闭合常闭触点1kt2，此时主电机变频器侧的第一带电继电器线圈1ka1x得电，连接主电机变频器11号接点11和13号接点13的第一带电继电器第二常开触点1ka1c2和第一带电继电器第一常开触点1ka1c1闭合，同时实现第一带电继电器线圈1ka1x的保持带电功能，和主电机变频器11号接点11和12号接点12导通，主电机变频器开始运行，实现辅助电机变频器故障时，联启主电机变频器。
71.进一步的，主电机变频器故障能联启辅助电机变频器，辅助电机变频器故障能联
启主电机变频器，即主电机和辅助电机可以相互作为对方的备用电机，此时实现主电机和辅助电机的互为备用功能。
72.显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。