RU2577515C1 - Device for controlling dual-speed motor of blower fan - Google Patents

Device for controlling dual-speed motor of blower fan Download PDF

Info

Publication number
RU2577515C1
RU2577515C1 RU2015115653/07A RU2015115653A RU2577515C1 RU 2577515 C1 RU2577515 C1 RU 2577515C1 RU 2015115653/07 A RU2015115653/07 A RU 2015115653/07A RU 2015115653 A RU2015115653 A RU 2015115653A RU 2577515 C1 RU2577515 C1 RU 2577515C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
speed
unit
control
input
Prior art date
Application number
RU2015115653/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Сергеевич Карандаев
Екатерина Александровна Храмшина
Рифхат Рамазанович Храмшин
Вадим Рифхатович Храмшин
Ольга Ивановна Карандаева
Original Assignee
Александр Сергеевич Карандаев
Екатерина Александровна Храмшина
Рифхат Рамазанович Храмшин
Вадим Рифхатович Храмшин
Ольга Ивановна Карандаева
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Сергеевич Карандаев, Екатерина Александровна Храмшина, Рифхат Рамазанович Храмшин, Вадим Рифхатович Храмшин, Ольга Ивановна Карандаева filed Critical Александр Сергеевич Карандаев
Priority to RU2015115653/07A priority Critical patent/RU2577515C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2577515C1 publication Critical patent/RU2577515C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)

Abstract

FIELD: electronic equipment.
SUBSTANCE: invention can be used in electric drives of boiler unit blow fans. Step-up control device is equipped with motor performance computing units (13), setting control range (14) and dead zone, and switching control circuits (15). Input of unit for calculating efficiency (13) is connected to output of sensor of second controlled parameter (12), mechanically connected to blower fan (2), and output to input of control range setting unit (14) and dead zone, output of which is connected to input of switching control (15), whose outputs are connected to control inputs of switching elements (7, 8). Power controlled keys are applied as switching elements (7, 8). Semiconductor voltage converter (5) power module is made in form of frequency converter. First (11) of controlled parameter is negative pressure in boiler furnace; second (12) of controlled parameter is forced draft fan air flow (1); boiler furnace negative pressure setting unit is used as command unit (10).
EFFECT: reduction of electric energy consumption due to increased equivalent electric drive efficiency of blow fan at preset process mode of boiler unit.
1 cl, 1 dwg

Description

Устройство относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах дутьевых вентиляторов котельных агрегатов.The device relates to the field of electrical engineering and can be used in electric drives of blower fans of boiler units.

Известно устройство управления двухскоростным электродвигателем с короткозамкнутым ротором и двумя независимыми статорными обмотками с различным числом пар полюсов, содержащее датчик скорости, установленный на валу электродвигателя, управляемый преобразователь, выход которого подключен к статорной обмотке с меньшим числом полюсов, управляемый выпрямитель, выход которого подключен к статорной обмотке с большим числом полюсов, первый и второй блоки регулирования, выходы которых соединены соответственно с управляющими входами управляемого преобразователя и управляемого выпрямителя, а входы - с выходом блока сравнения, информационный вход которого соединен с выходом датчика скорости, первый задающий вход блока сравнения соединен с первым выходом блока формирования сигналов управления, вход которого соединен с выходом блока задания, два нуль-органа, первый из которых содержит на выходе регулируемый фильтр (см. авторское свидетельство №1030941, МПК Н02Р 5/40).A device for controlling a two-speed squirrel-cage rotor motor and two independent stator windings with a different number of pole pairs, comprising a speed sensor mounted on an electric motor shaft, a controlled converter whose output is connected to a stator winding with a smaller number of poles, a controlled rectifier, the output of which is connected to the stator winding with a large number of poles, the first and second control units, the outputs of which are connected respectively to the control inputs of the controls the required converter and the controlled rectifier, and the inputs are with the output of the comparison unit, the information input of which is connected to the output of the speed sensor, the first driving input of the comparison unit is connected to the first output of the control signal generation unit, the input of which is connected to the output of the task unit, two null organs, the first of which contains an adjustable filter at the output (see copyright certificate No. 1030941, IPC Н02Р 5/40).

Недостатком известного устройства является низкий коэффициент полезного действия (КПД) электропривода. В установившемся режиме электродвигатель работает на высокоскоростной обмотке независимо от задания установившейся скорости. При широком диапазоне регулирования скорости электродвигатель работает на искусственных характеристиках при пониженных значениях подводимого напряжения. При снижении подводимого напряжения уменьшается КПД электродвигателя, что приводит к повышенному потреблению электрической энергии. Кроме того, снижение выходного напряжения регулируемого преобразователя приводит к уменьшению коэффициента мощности. Это также приводит к дополнительным потерям и повышенному потреблению электрической энергии.A disadvantage of the known device is the low coefficient of performance (COP) of the electric drive. In the steady state, the electric motor operates on a high-speed winding regardless of the steady-state speed setting. With a wide range of speed regulation, the electric motor operates on artificial characteristics at low values of the applied voltage. With a decrease in the input voltage, the efficiency of the electric motor decreases, which leads to increased consumption of electric energy. In addition, reducing the output voltage of the adjustable converter leads to a decrease in power factor. This also leads to additional losses and increased consumption of electrical energy.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является устройство управления двухскоростным электродвигателем, снабженным высокоскоростной и низкоскоростной обмотками статора, содержащее силовой модуль полупроводникового преобразователя напряжения, вход которого подключен к трехфазной сети переменного тока, а выход через первый силовой коммутирующий элемент подключен к низкоскоростной обмотке статора и через второй коммутирующий элемент - к высокоскоростной обмотке статора, управляющий блок, первый вход которого подключен к выходу командного блока, второй вход - к выходу датчика первого контролируемого параметра, а выход - к управляющим входам силового модуля полупроводникового преобразователя напряжения, датчик второго контролируемого параметра, которое предназначено для ступенчатого изменения скорости вращения электродвигателя, в том числе в электроприводах дутьевых вентиляторов котельного агрегата (см. патент РФ №2071165, МПК Н02Р 7/62).The closest analogue to the claimed object is a control device for a two-speed electric motor equipped with high-speed and low-speed stator windings, containing a power module of a semiconductor voltage converter, the input of which is connected to a three-phase AC network, and the output through the first power switching element is connected to the low-speed stator winding and through the second switching element - to a high-speed stator winding, a control unit, the first input of which is connected to the command unit, the second input is to the output of the sensor of the first monitored parameter, and the output is to the control inputs of the power module of the semiconductor voltage converter, the sensor of the second controlled parameter, which is designed for stepwise changes in the speed of rotation of the electric motor, including in electric drives of blowing fans of the boiler unit ( see RF patent No. 2071165, IPC Н02Р 7/62).

Недостатком известного устройства является низкий коэффициент мощности электропривода дутьевого вентилятора. Известно, что такие электроприводы работают в широком диапазоне регулирования скорости. Диапазон изменения производительности дутьевого вентилятора, как правило, находится в пределах от 0,3÷0,5 номинальной до номинальной производительности. Соответственно в таком же диапазоне регулируется скорость его электродвигателя. В известном устройстве в установившемся режиме обеспечивается работа электродвигателя только на высокоскоростной обмотке. Переключение силового модуля полупроводникового преобразователя на низкоскоростную обмотку осуществляется в динамических режимах разгона и торможения. Эти режимы не являются характерными для дутьевых вентиляторов котлов и при нормальной эксплуатации осуществляются, как правило, несколько раз в месяц. Работа электродвигателя во всем диапазоне регулирования скорости только на обмотке высокой скорости приводит к снижению его коэффициента полезного действия.A disadvantage of the known device is the low power factor of the electric fan of the blower fan. It is known that such electric drives operate in a wide range of speed control. The range of variation of the performance of the blower fan, as a rule, is in the range from 0.3 ÷ 0.5 nominal to nominal performance. Accordingly, the speed of its electric motor is regulated in the same range. In the known device in steady state operation of the electric motor is ensured only on a high-speed winding. Switching the power module of the semiconductor converter to a low-speed winding is carried out in dynamic modes of acceleration and braking. These modes are not typical for blow fans of boilers and during normal operation are carried out, as a rule, several times a month. The operation of the electric motor in the entire range of speed control only on a high speed winding leads to a decrease in its efficiency.

Вторым недостатком является то, что вследствие значительного снижения напряжения (в 2-3 раза) пропорционально увеличивается степень регулирования напряжения силового блока полупроводникового преобразователя. Вследствие этого преобразователь переходит в "сильно зарегулированный" режим. Это приводит к снижению его КПД и коэффициента мощности.The second disadvantage is that due to a significant decrease in voltage (2-3 times), the degree of voltage regulation of the power block of the semiconductor converter is proportionally increased. As a result of this, the converter goes into a “highly regulated” mode. This leads to a decrease in its efficiency and power factor.

Кроме того, регулирование напряжения, осуществляемое в известном устройстве с помощью полупроводникового преобразователя напряжения, обладает недостатками по сравнению с частотным регулированием скорости электродвигателя, осуществляемым преобразователем частоты. К недостаткам относятся худшие энергетические показатели и соответственно повышенные потери электрической энергии.In addition, the voltage regulation carried out in the known device using a semiconductor voltage converter has disadvantages compared to the frequency regulation of the speed of the electric motor by the frequency converter. Disadvantages include poorer energy performance and correspondingly increased loss of electrical energy.

В результате названных недостатков снижаются эквивалентный КПД и коэффициент мощности электропривода. Это приводит к увеличению потребления электрической энергии, не связанной с обеспечением технологического режима котельного агрегата.As a result of these shortcomings, the equivalent efficiency and power factor of the electric drive are reduced. This leads to an increase in the consumption of electric energy, not related to ensuring the technological mode of the boiler unit.

Технический результат предлагаемого изобретения - снижение потребления электрической энергии за счет повышения эквивалентного КПД электропривода дутьевого вентилятора при обеспечении заданного технологического режима котельного агрегата.The technical result of the invention is the reduction of electric energy consumption by increasing the equivalent efficiency of the electric fan of the blower fan while ensuring the given technological mode of the boiler unit.

Технический результат достигается тем, что устройство управления двухскоростным электродвигателем дутьевого вентилятора котельного агрегата, снабженным высокоскоростной и низкоскоростной обмотками статора, содержащее силовой модуль полупроводникового преобразователя напряжения, вход которого подключен к трехфазной сети переменного тока, а выход через первый коммутирующий элемент подключен к низкоскоростной обмотке статора и через второй коммутирующий элемент - к высокоскоростной обмотке статора, управляющий блок, первый вход которого подключен к выходу командного блока, второй вход - к выходу датчика первого контролируемого параметра, а выход - к управляющим входам силового модуля полупроводникового преобразователя напряжения, датчик второго контролируемого параметра, согласно изобретению оно дополнительно снабжено блоками вычисления производительности, задания диапазонов регулирования и зоны нечувствительности, управления коммутацией, при этом вход блока вычисления производительности соединен с выходом датчика второго контролируемого параметра, механически соединенного с дутьевым вентилятором, а выход - с входом блока задания диапазонов регулирования и зоны нечувствительности, выход которого подключен к входу блока управления коммутацией, выходы которого соединены с управляющими входами первого и второго коммутирующих элементов.The technical result is achieved by the fact that the control device of the two-speed electric motor of the blower fan of the boiler unit, equipped with high-speed and low-speed stator windings, contains a power module of a semiconductor voltage converter, the input of which is connected to a three-phase AC network, and the output through the first switching element is connected to a low-speed stator winding and through the second switching element to the high-speed stator winding, the control unit, the first input to which is connected to the output of the command unit, the second input to the output of the sensor of the first monitored parameter, and the output to the control inputs of the power module of the semiconductor voltage converter, the sensor of the second controlled parameter, according to the invention, it is additionally equipped with blocks for calculating the performance, setting control ranges and dead band, switching control, while the input of the unit for calculating the performance is connected to the output of the sensor of the second controlled parameter, cally connected to the blower fan, and an output - to the input of block assignment control range and the deadband, the output of which is connected to the input of the switching control unit which outputs are connected to control inputs of the first and second switching elements.

В заявляемом устройстве в качестве коммутирующих элементов применены силовые управляемые ключи, при этом силовой модуль полупроводникового преобразователя напряжения выполнен в виде преобразователя частоты, в качестве первого контролируемого параметра принимается разрежение в топке котла, в качестве второго контролируемого параметра принимается расход воздуха дутьевого вентилятора, а в качестве командного блока используется блок задания разрежения в топке котла.In the claimed device, power controlled keys are used as switching elements, while the power module of the semiconductor voltage converter is made in the form of a frequency converter, as the first controlled parameter, the vacuum in the boiler furnace is adopted, the air flow of the blower fan is taken as the second controlled parameter, and The command unit uses the unit for setting the vacuum in the boiler furnace.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена функциональная схема устройства управления двухскоростным электродвигателем дутьевого вентилятора котельного агрегата.The invention is illustrated in the drawing, which shows a functional diagram of a control device for a two-speed electric motor of a blower fan of a boiler unit.

Устройство управления двухскоростным электродвигателем 1 дутьевого вентилятора 2 котельного агрегата, снабженным высокоскоростной 3 и низкоскоростной 4 обмотками статора, содержит силовой модуль 5 полупроводникового преобразователя напряжения. Вход силового модуля 5 подключен к трехфазной сети 6 переменного тока, а выход через первый 7 коммутирующий элемент подключен к низкоскоростной обмотке 4 статора и через второй 8 коммутирующий элемент - к высокоскоростной обмотке 3 статора. Заявляемое устройство также содержит управляющий блок 9, первый вход которого подключен к выходу командного блока 10, второй вход - к выходу датчика первого 11 контролируемого параметра, а выход - к управляющим входам силового модуля 5 полупроводникового преобразователя напряжения. Устройство управления также содержит датчик второго 12 контролируемого параметра. Заявляемое устройство дополнительно снабжено блоком вычисления производительности 13, блоком задания диапазонов регулирования 14 и зоны нечувствительности, блоком управления коммутацией 15. При этом вход блока вычисления производительности 13 соединен с выходом датчика второго 12 контролируемого параметра, механически соединенного с дутьевым вентилятором, а выход - с входом блока задания диапазонов регулирования 14 и зоны нечувствительности. Выход указанного блока 14 подключен к входу блока управления коммутацией 15, выходы которого соединены с управляющими входами первого 7 и второго 8 коммутирующих элементов.The control device for a two-speed electric motor 1 of a blower fan 2 of a boiler unit equipped with a high-speed 3 and low-speed 4 stator windings comprises a power module 5 of a semiconductor voltage converter. The input of the power module 5 is connected to a three-phase AC network 6, and the output through the first 7 switching element is connected to the low-speed winding 4 of the stator and through the second 8 switching element to the high-speed winding 3 of the stator. The inventive device also contains a control unit 9, the first input of which is connected to the output of the command unit 10, the second input to the output of the sensor of the first 11 controlled parameter, and the output to the control inputs of the power module 5 of the semiconductor voltage converter. The control device also contains a sensor of the second 12 monitored parameter. The inventive device is additionally equipped with a capacity calculation unit 13, a unit for setting control ranges 14 and a dead zone, a switching control unit 15. The input of the capacity calculation unit 13 is connected to the output of the second sensor 12 of the controlled parameter, mechanically connected to the blower fan, and the output to the input block setting ranges of regulation 14 and the deadband. The output of this unit 14 is connected to the input of the switching control unit 15, the outputs of which are connected to the control inputs of the first 7 and second 8 switching elements.

Отличительными признаками заявляемого устройства являются:Distinctive features of the claimed device are:

- дополнительное введение блока вычисления производительности 13 дутьевого вентилятора, вход которого соединен с выходом датчика расхода воздуха 12, механически соединенного с дутьевым вентилятором 2;- the additional introduction of the unit for calculating the productivity 13 of the blower fan, the input of which is connected to the output of the air flow sensor 12, mechanically connected to the blower fan 2;

- дополнительное введение блока задания диапазонов регулирования 14 и зоны нечувствительности, соединенного с выходом блока вычисления производительности 13 дутьевого вентилятора 2:- an additional introduction of the unit for setting the regulation ranges 14 and the deadband connected to the output of the unit for calculating the performance 13 of the blower fan 2:

- использование в качестве коммутирующих элементов 7 и 8 силовых управляемых ключей и подключение выходов блока управления коммутацией 15 на их управляющие входы;- the use of power controlled keys as switching elements 7 and 8 and the connection of the outputs of the switching control unit 15 to their control inputs;

- использование в качестве силового модуля 5 полупроводникового преобразователя напряжения - преобразователя частоты, в качестве командного блока 10 - блока задания разрежения в топке котла, а в качестве первого контролируемого параметра - разрежения в топке котла.- the use as a power module 5 of a semiconductor voltage converter — a frequency converter, as a command unit 10 — a unit for setting a vacuum in a boiler furnace, and as a first controlled parameter, a vacuum in a furnace of a boiler.

В заявляемом устройстве первый отличительный признак обеспечивает использование в качестве контролируемого параметра расхода воздуха дутьевого вентилятора и вычисление производительности дутьевого вентилятора по текущему расходу воздуха.In the inventive device, the first distinguishing feature provides the use as a controlled parameter of the air flow of the blower fan and the calculation of the performance of the blower fan for the current air flow.

Согласно второму отличительному признаку обеспечивается разделение диапазонов регулирования, в которых осуществляется работа электродвигателя 1 на высокоскоростной 3 и низкоскоростной 4 обмотках статора. Также обеспечивается задание зоны нечувствительности, которая исключает бесконтрольное переключение силового блока с одной обмотки на другую при производительностях дутьевого вентилятора, близких к граничному значению.According to the second distinguishing feature, the separation of the regulation ranges is provided in which the operation of the electric motor 1 on the high-speed 3 and low-speed 4 stator windings is carried out. It also provides the task of a dead zone, which eliminates the uncontrolled switching of the power unit from one winding to another at blower fan capacities close to the limit value.

Третий отличительный признак обеспечивает управляемое переключение высокоскоростной и низкоскоростной обмоток статора в зависимости от текущего значения производительности дутьевого вентилятора и граничных значений, заданных в блоке задания диапазонов регулирования и зоны нечувствительности.The third distinguishing feature provides controlled switching of high-speed and low-speed stator windings, depending on the current value of the performance of the blower fan and the boundary values specified in the unit for setting control ranges and deadband.

Вычисление производительности дутьевого вентилятора по расходу воздуха, определяемому с помощью датчика расхода воздуха 12, использование в качестве силового модуля 5 полупроводникового преобразователя частоты и использование в качестве контролируемого параметра разрежения в топке котла известны и применяются в системах регулирования технологических параметров котельных агрегатов (см., например, патент РФ №2349838, МПК F23N 1/02). Однако в известных технических решениях они направлены на обеспечение замкнутого регулирования технологических параметров и не обеспечивают достижения технического результата заявляемого изобретения.The calculation of the performance of a blower fan according to the air flow rate determined using the air flow sensor 12, the use of a semiconductor frequency converter as a power module 5 and the use of a vacuum in the boiler furnace as a controlled parameter are known and are used in control systems for technological parameters of boiler units (see, for example , RF patent No. 2349838, IPC F23N 1/02). However, in the known technical solutions, they are aimed at providing closed regulation of technological parameters and do not ensure the achievement of the technical result of the claimed invention.

Перечисленные отличительные признаки обеспечивают автоматический перевод электродвигателя 1 с высокоскоростной 3 обмотки на низкоскоростную 4 в сочетании с частотным регулированием скорости на обеих обмотках. Переключение обмоток осуществляется в зависимости от диапазона (верхнего или нижнего), в котором находится текущее значение производительности дутьевого вентилятора. За счет этого обеспечивается повышение коэффициентов полезного действия электродвигателя и преобразователя частоты. В результате повышаются эквивалентный КПД и коэффициент мощности частотно-регулируемого электропривода. В целом это обеспечивает снижение потребления электрической энергии.The listed distinguishing features provide automatic transfer of the electric motor 1 from high-speed 3 windings to low-speed 4 in combination with frequency regulation of speed on both windings. The switching of the windings is carried out depending on the range (upper or lower) in which the current value of the performance of the blower fan is located. This ensures an increase in the efficiency of the electric motor and the frequency converter. As a result, the equivalent efficiency and power factor of a variable frequency drive increase. In general, this provides a reduction in electrical energy consumption.

Устройство управления двухскоростным электродвигателем 1 дутьевого вентилятора 2 котельного агрегата работает следующим образом.The control device of a two-speed electric motor 1 of the blower fan 2 of the boiler unit operates as follows.

С выхода командного блока 10 на первый вход управляющего блока 9 подается сигнал задания разрежения (давления) газовоздушной смеси в топке котла. С помощью этого сигнала, а также сигнала, поступающего с выхода датчика 11 разрежения в топке котла, управляющий блок 9, силовой модуль 5 полупроводникового преобразователя частоты и двухскоростной электродвигатель 1 обеспечивают замкнутое регулирование разрежения. Это является основным условием устойчивой работы котельного агрегата.From the output of the command unit 10 to the first input of the control unit 9, a signal is given to set the vacuum (pressure) of the gas-air mixture in the boiler furnace. Using this signal, as well as the signal from the output of the rarefaction sensor 11 in the boiler furnace, the control unit 9, the power module 5 of the semiconductor frequency converter and the two-speed electric motor 1 provide closed regulation of the vacuum. This is the main condition for the stable operation of the boiler unit.

С помощью датчика второго 12 контролируемого параметра обеспечивается непрерывный контроль расхода воздуха, поступающего от дутьевого вентилятора 2. При этом блок 13 осуществляет вычисление производительности дутьевого вентилятора, информация о которой поступает на вход блока 14 задания диапазонов регулирования и зоны нечувствительности.Using the sensor of the second 12 controlled parameter provides continuous monitoring of the air flow coming from the blower fan 2. In this case, the unit 13 calculates the performance of the blower fan, information about which is fed to the input of the unit 14 for setting the control ranges and deadband.

В блок 14 задания диапазонов регулирования и зоны нечувствительности предварительно задается граничное значение производительности дутьевого вентилятора 2, выше которого находится верхний диапазон, а ниже - соответственно нижний диапазон регулирования производительности. В блок 14 также задают информацию о "ширине" зоны нечувствительности относительно граничного значения, которая может изменяться от 5 до 10% диапазона регулирования производительности. При изменении производительности в пределах верхнего диапазона осуществляется работа электродвигателя 1 на высокоскоростной обмотке 3. При переходе через нижнее граничное значение зоны нечувствительности осуществляется переключение электродвигателя 1 с высокоскоростной обмотки 3 статора на низкоскоростную обмотку 4. При увеличении производительности до верхней границы зоны нечувствительности происходит обратное переключение обмоток.In block 14 of setting the control ranges and dead zones, the boundary value of the productivity of the blower fan 2 is preliminarily set, above which the upper range is located, and below, respectively, the lower range of performance regulation. In block 14 also set information about the "width" of the dead zone relative to the boundary value, which can vary from 5 to 10% of the range of performance control. When the performance changes within the upper range, the motor 1 is operated on the high-speed winding 3. When passing through the lower limit value of the dead zone, the motor 1 is switched from the high-speed stator winding 3 to the low-speed winding 4. When the productivity increases to the upper limit of the dead zone, the windings reverse .

В зависимости от соответствия текущего значения производительности заданным диапазонам регулирования производительности в блоке 15 управления коммутацией формируются сигналы на включение либо отключение силовых управляемых ключей 7, 8. В диапазоне регулирования производительности выше заданного граничного значения (верхний диапазон регулирования производительности) силовой управляемый ключ 8 замкнут, а силовой управляемый ключ 7 разомкнут. С выхода силового модуля 5 полупроводникового преобразователя частоты подается напряжение на высокоскоростную обмотку 3 электродвигателя 1. Электродвигатель работает на высокоскоростной обмотке с частотным регулированием скорости.Depending on the correspondence of the current performance value to the specified ranges of performance control in the switching control unit 15, signals are generated to enable or disable power controlled keys 7, 8. In the range of performance control above a predetermined boundary value (upper range of performance control), the power controlled key 8 is closed, and power controlled key 7 is open. From the output of the power module 5 of the semiconductor frequency converter, a voltage is supplied to the high-speed winding 3 of the electric motor 1. The electric motor operates on a high-speed winding with frequency regulation of speed.

При снижении производительности дутьевого вентилятора 2 ниже границы зоны нечувствительности, заданной в блоке 14 задания диапазонов регулирования и зоны нечувствительности, т.е. при переходе из верхнего диапазона регулирования производительности в нижний в блоке 15 управления коммутацией, формируются сигналы на размыкание силового управляемого ключа 8 и замыкание силового управляемого ключа 7. За счет этого осуществляется перевод электродвигателя 1 с высокоскоростной обмотки 3 на низкоскоростную обмотку 4. Работа остальных блоков и узлов устройства при этом не изменяется. Автоматическое регулирование разрежения в топке котла и заданная производительность дутьевого вентилятора обеспечиваются. В целом обеспечивается устойчивая работа котельного агрегата как в верхнем, так и в нижнем диапазонах регулирования производительности.When the performance of the blower fan 2 is lower than the boundary of the dead band defined in block 14 of setting the control ranges and dead band, i.e. when switching from the upper range of the performance control to the lower one in the switching control unit 15, signals are generated to open the power controlled key 8 and to close the power controlled key 7. Due to this, the motor 1 is transferred from the high-speed winding 3 to the low-speed winding 4. The operation of the remaining blocks and device nodes while not changing. Automatic regulation of the vacuum in the furnace of the boiler and the desired performance of the blower fan are provided. In general, the stable operation of the boiler unit is ensured both in the upper and lower ranges of capacity regulation.

В известных частотно-регулируемых электроприводах с двухскоростными асинхронными двигателями частотное регулирование скорости осуществляется при работе электродвигателя только на высокоскоростной обмотке. Производительность дутьевого вентилятора водогрейного котла изменяется в широких пределах: от 0,3÷0,5 номинальной до номинального значения. Соответственно в таком же диапазоне регулируется скорость приводного электродвигателя.In known frequency-controlled electric drives with two-speed asynchronous motors, frequency regulation of speed is carried out when the electric motor is operated only on a high-speed winding. The productivity of the blower fan of the boiler varies widely: from 0.3 ÷ 0.5 nominal to nominal value. Accordingly, the speed of the drive motor is regulated in the same range.

Коэффициент полезного действия электродвигателя по мере снижения скорости его вращения снижается. В известном устройстве регулирование скорости во всем диапазоне от номинального значения ωH вниз до 0,3 ωH обеспечивается только на высокоскоростной (ВС) обмотке электродвигателя. При этом КПД электродвигателя уменьшается от номинального значения ηAДн(ВС) до 0,89η AДн(ВС). Для распространенных двухскоростных электродвигателей мощностью 250 кВ величина номинального КПД электродвигателя ηAДн(ВС)=0,91. В этом случае при снижении скорости до 0,3 ωΗ его КПД уменьшается до ηAД0,3н(ВС)=0,815 (см. Герасимов Д.О., Гоппе Г.Г. Энергосберегающее управление тягодутьевыми механизмами котлоагрегагатов тепловых электрических станций с использованием ресурсов электропривода // Информатика и системы управления №1. - Благовещенск, 2009. - С. 136-145).The efficiency of the electric motor decreases as its rotation speed decreases. In the known device, the speed control in the entire range from the nominal value of ω H down to 0.3 ω H is provided only on the high-speed (BC) motor winding. In this case, the efficiency of the electric motor decreases from the nominal value η ADn (BC) to 0.89η AD (BC) . For common two-speed electric motors with a power of 250 kV, the value of the rated motor efficiency is η AДн (ВС) = 0.91. In this case, when the speed decreases to 0.3 ω Η its efficiency decreases to η AD0.3n (BC) = 0.815 (see Gerasimov D.O., Goppe G.G. Energy-saving control of the blowing mechanisms of boiler units of thermal power plants using resources electric drive // Informatics and control systems No. 1. - Blagoveshchensk, 2009. - S. 136-145).

Аналогично снижается КПД преобразователя частоты от ηΠЧн=0,94 до 0,915ηПЧн=0,86. Эквивалентный КПД электропривода дутьевого вентилятора уменьшается от ηЭКВн(ВС)=0,955 до ηЭКВ0,3н(ВС)=0,7. При условии равновероятностной работы дутьевого вентилятора в каждой точке всего диапазона регулирования производительности средневзвешенный эквивалентный КПД электропривода в известном устройстве ηCРвзв(BC)=0,81. Это приводит к дополнительному потреблению электрической энергии.Similarly, the efficiency of the frequency converter decreases from η ΠChn = 0.94 to 0.915η inverter = 0.86. The equivalent efficiency of the electric fan of the blower fan decreases from η EKVN (BC) = 0.955 to η EKV0.3n (BC) = 0.7. Under the condition of equal probability operation of the blower fan at each point of the entire range of capacity control, the weighted average equivalent efficiency of the electric drive in the known device is η CPvzv (BC) = 0.81. This leads to additional consumption of electrical energy.

Согласно заявляемому техническому решению работа электродвигателя на высокоскоростной обмотке обеспечивается в диапазоне регулирования скорости от номинальной ωΗ вниз до 0,75 ωН (верхний диапазон регулирования). При этом КПД электродвигателя снижается от вышеуказанного номинального значения ηAДн(ВС)=0,91 до 0,95ηAДн(ВС)=0,865. При дальнейшем снижении скорости и переходе через зону нечувствительности осуществляется автоматическое переключение электродвигателя на низкоскоростную обмотку. При этом частотное регулирование его скорости сохраняется.According to the claimed technical solution, the operation of the electric motor on a high-speed winding is provided in the speed control range from the nominal ω Η down to 0.75 ω N (upper control range). In this case, the efficiency of the electric motor decreases from the above nominal value η ADn (BC) = 0.91 to 0.95η AD (BC) = 0.865. With a further decrease in speed and transition through the dead zone, the motor automatically switches to a low-speed winding. In this case, the frequency regulation of its speed is maintained.

При переключении электродвигателя с высокоскоростной обмотки на низкоскоростную его КПД повышается до номинального значения на низкоскоростной обмотке, которое несколько ниже аналогичного значения для высокоскоростной обмотки и составляет ηAДн(ВС)=0,89. Преобразователь частоты переходит в менее зарегулированный режим, его КПД повышается до номинального уровня ηΠЧн=0,94. Далее при уменьшении скорости от 0,75 ωН до 0,3 ωН (нижний диапазон регулирования) КПД двигателя снижается до ηAД0,3н(ВС)=0,87, КПД преобразователя частоты снижается до 0,9ηΠЧн=0,92. При условии равновероятностной работы дутьевого вентилятора в каждой точке диапазона регулирования производительности для случая переключения с высокоскоростной на низкоскоростную обмотку (ВС-НС) средневзвешенный КПД электропривода в заявляемом устройстве составляет ηСРвзв(ВС-НС)=0,86. Таким образом, эквивалентный КПД электропривода в заявляемом устройстве на 6,2% выше, чем в известном техническом решении. Это приводит к пропорциональному уменьшению потребления электрической энергии электроприводом из сети.When the motor is switched from a high-speed winding to a low-speed one, its efficiency increases to the nominal value on the low-speed winding, which is slightly lower than the same value for a high-speed winding and is η ADn (BC) = 0.89. The frequency converter goes into a less regulated mode, its efficiency increases to the nominal level η ΠChn = 0.94. Further, when the speed decreases from 0.75 ω N to 0.3 ω N (lower control range), the engine efficiency decreases to η AD0.3n (BC) = 0.87, the efficiency of the frequency converter decreases to 0.9η ΠНн = 0.92 . Under the condition of equal probability operation of the blower fan at each point of the capacity control range for the case of switching from a high-speed to a low-speed winding (BC-NS), the weighted average efficiency of the electric drive in the inventive device is η CPvvs (VS-NS) = 0.86. Thus, the equivalent efficiency of the electric drive in the inventive device is 6.2% higher than in the known technical solution. This leads to a proportional reduction in the consumption of electrical energy by the electric drive from the network.

В целом, заявляемое устройство управления двухскоростным электродвигателем дутьевого вентилятора обеспечивает снижение потребления электрической энергии при обеспечении заданного технологического режима котельного агрегата.In General, the inventive control device of a two-speed electric motor of the blower fan reduces the consumption of electric energy while ensuring a given technological mode of the boiler unit.

Claims (1)

Устройство управления двухскоростным электродвигателем дутьевого вентилятора котельного агрегата, снабженным высокоскоростной и низкоскоростной обмотками статора, содержащее силовой модуль полупроводникового преобразователя напряжения, вход которого подключен к трехфазной сети переменного тока, а выход через первый коммутирующий элемент подключен к низкоскоростной обмотке статора и через второй коммутирующий элемент - к высокоскоростной обмотке статора, управляющий блок, первый вход которого подключен к выходу командного блока, второй вход - к выходу датчика первого контролируемого параметра, а выход - к управляющим входам силового модуля полупроводникового преобразователя напряжения, датчик второго контролируемого параметра, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено блоками вычисления производительности, задания диапазонов регулирования и зоны нечувствительности, управления коммутацией, при этом вход блока вычисления производительности соединен с выходом датчика второго контролируемого параметра, механически соединенного с дутьевым вентилятором, а выход - с входом блока задания диапазонов регулирования и зоны нечувствительности, выход которого подключен к входу блока управления коммутацией, выходы которого соединены с управляющими входами первого и второго коммутирующих элементов. A control device for a two-speed electric motor of a blowing fan of a boiler unit equipped with high-speed and low-speed stator windings, containing a power module of a semiconductor voltage converter, the input of which is connected to a three-phase AC network, and the output through the first switching element is connected to the low-speed stator winding and through the second switching element to high-speed stator winding, control unit, the first input of which is connected to the output of the command unit, the second input is to the output of the sensor of the first monitored parameter, and the output is to the control inputs of the power module of the semiconductor voltage converter, the sensor of the second monitored parameter, characterized in that it is additionally equipped with blocks for calculating performance, setting control ranges and deadband, switching control, while the input of the performance calculation unit is connected to the output of the sensor of the second controlled parameter, mechanically connected to the blower fan And an output - to the input of block assignment control range and the deadband, the output of which is connected to the input of the switching control unit which outputs are connected to control inputs of the first and second switching elements.
RU2015115653/07A 2015-04-27 2015-04-27 Device for controlling dual-speed motor of blower fan RU2577515C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015115653/07A RU2577515C1 (en) 2015-04-27 2015-04-27 Device for controlling dual-speed motor of blower fan

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015115653/07A RU2577515C1 (en) 2015-04-27 2015-04-27 Device for controlling dual-speed motor of blower fan

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2577515C1 true RU2577515C1 (en) 2016-03-20

Family

ID=55647863

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015115653/07A RU2577515C1 (en) 2015-04-27 2015-04-27 Device for controlling dual-speed motor of blower fan

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2577515C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109101460A (en) * 2018-06-21 2018-12-28 国网山东省电力公司电力科学研究院 A kind of thermal power generation unit operational safety performance evaluation method based on safety allowance
CN110737235B (en) * 2019-11-01 2022-10-21 中核核电运行管理有限公司 Double-speed motor control device and method

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU828353A1 (en) * 1979-06-28 1981-05-07 Центральное Проектно-Конструкторскоебюро По Лифтам Всесоюзного Промышленногообъединения "Союзлифтмаш" Ac electric drive
RU2071165C1 (en) * 1993-05-27 1996-12-27 Лев Борисович Масандилов Method for controlling dual-speed induction motor (options)
US6242884B1 (en) * 1998-03-24 2001-06-05 Wisconsin Alumni Research Foundation Dual stator winding induction machine drive
RU38329U1 (en) * 2004-01-13 2004-06-10 Масандилов Лев Борисович LIFT BRAKE CONTROL DEVICE
WO2012033793A2 (en) * 2010-09-07 2012-03-15 Williams Kevin R Two speed direct drive drawworks
RU2450409C1 (en) * 2010-02-03 2012-05-10 Приватное Акционерное Общество "Донецксталь" - Металлургический Завод" Asynchronous double-speed motor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU828353A1 (en) * 1979-06-28 1981-05-07 Центральное Проектно-Конструкторскоебюро По Лифтам Всесоюзного Промышленногообъединения "Союзлифтмаш" Ac electric drive
RU2071165C1 (en) * 1993-05-27 1996-12-27 Лев Борисович Масандилов Method for controlling dual-speed induction motor (options)
US6242884B1 (en) * 1998-03-24 2001-06-05 Wisconsin Alumni Research Foundation Dual stator winding induction machine drive
RU38329U1 (en) * 2004-01-13 2004-06-10 Масандилов Лев Борисович LIFT BRAKE CONTROL DEVICE
RU2450409C1 (en) * 2010-02-03 2012-05-10 Приватное Акционерное Общество "Донецксталь" - Металлургический Завод" Asynchronous double-speed motor
WO2012033793A2 (en) * 2010-09-07 2012-03-15 Williams Kevin R Two speed direct drive drawworks

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109101460A (en) * 2018-06-21 2018-12-28 国网山东省电力公司电力科学研究院 A kind of thermal power generation unit operational safety performance evaluation method based on safety allowance
CN109101460B (en) * 2018-06-21 2022-09-20 国网山东省电力公司电力科学研究院 Thermal generator set operation safety performance evaluation method based on safety margin
CN110737235B (en) * 2019-11-01 2022-10-21 中核核电运行管理有限公司 Double-speed motor control device and method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104980067B (en) Draining pump DC Brushless Motor system and its control method and control device
RU2577515C1 (en) Device for controlling dual-speed motor of blower fan
CN106655964B (en) The full velocity shooting control mode of switched reluctance machines smoothly switches speed regulating method
JPH09168299A (en) Induction motor
EP3154182B1 (en) Power conversion device
RU2819035C1 (en) Alternating current electric locomotive fan rpm automated control system
RU2728285C1 (en) Device for controlling the cooling mode of electrical equipment of a power electrical substation
Prasad et al. Rotor Side control of high power slip ring induction motor using single thyristor
JPS586077B2 (en) How to operate loads such as fans driven by electric motors
JPS6022496A (en) High efficiency operating speed control system for ac motor
Baiju et al. Design And Development of VFD Enabled Speed Control of Induction Motor Using 3 rd Degree Kernel-C 2 N Model
SIVA et al. ANFIS based Soft Starting Control of Single-Phase Induction Motor using PWM AC Chopper Control Technique
RU152652U1 (en) CONTROL DEVICE FOR TWO-SPEED ELECTRIC MOTOR OF THE BOILER UNIT BLOWER FAN
Abdurakhmanov et al. THE APPLIED VALUE OF SOFT START IN ELECTRIC MOTORS
JP3853426B2 (en) AC excitation synchronous machine operation control device
CN104852655B (en) A kind of Control of Induction Motors method based on vector controlled
SU1078574A1 (en) Method of adjusting asynchronous rectifier windwheel generator
JPS5913311A (en) Transformer cooling device
JPS63117681A (en) Speed command circuit for motor driving device
JP2554123B2 (en) Control method and control device for variable speed power generation system
SU1309187A1 (en) Induction electric machine
SU748763A1 (en) Electric drive
JPS62159792A (en) Control device of movable blade type fluid machine
JPH044799A (en) Controller for ac-excited synchronous machine
JPS5972996A (en) Control system for inverter

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170428