變頻技術(shù)在鍋爐風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用案例
發(fā)布時(shí)間：2019-08-02 16:23:00來(lái)源：
變頻技術(shù)是一種電子技術(shù)。變頻器是在變頻技術(shù)上產(chǎn)生的，它能夠應(yīng)用在大部分的電機(jī)拖動(dòng)場(chǎng)合，由于它能提供精確的速度控制，因此可以方便地控制機(jī)械傳動(dòng)的升、降和變速運(yùn)行。變頻器經(jīng)常被用于系統(tǒng)復(fù)雜、工作環(huán)境惡劣、高負(fù)荷、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的工況中。由于采用了通訊方式，可以通過(guò)PC機(jī)來(lái)方便地進(jìn)行組態(tài)和系統(tǒng)維護(hù)，包括上傳、下載、復(fù)制、監(jiān)控、參數(shù)讀寫(xiě)等。簡(jiǎn)單來(lái)講變頻器是由三繞組輸人變壓器、整流電路、合成母線(xiàn)、逆變電路、合成濾波電路、控制柜等組成。
目前，變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)被推廣應(yīng)用到風(fēng)機(jī)、水泵節(jié)能改造等上，用途廣泛。
2、變頻器在風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
如圖1為變頻器控制風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)框圖。
如圖1為變頻器控制風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)框圖。
圖1 系統(tǒng)框圖
風(fēng)壓設(shè)定通過(guò)變頻器的輸人端子設(shè)定；壓力傳感器將壓力信號(hào)傳送給變頻器；變頻器通過(guò)預(yù)編程序進(jìn)行運(yùn)算，對(duì)應(yīng)不同壓力輸出控制信號(hào)，從而控制電動(dòng)機(jī)使風(fēng)機(jī)改變轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)爐膛風(fēng)壓，爐膛內(nèi)風(fēng)壓通過(guò)風(fēng)壓傳感器將信號(hào)傳送給變頻器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。
在變頻狀態(tài)下，應(yīng)用變頻器改變風(fēng)機(jī)電機(jī)輸入電壓的頻率，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以用下面公式表示：
在變頻狀態(tài)下，應(yīng)用變頻器改變風(fēng)機(jī)電機(jī)輸入電壓的頻率，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以用下面公式表示：
n為轉(zhuǎn)速、f為頻率、p為電機(jī)級(jí)數(shù)（2、4、6...）
風(fēng)機(jī)的變速運(yùn)動(dòng)是利用改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)改變風(fēng)機(jī)曲線(xiàn)這種變化關(guān)系可以用一組公式來(lái)表達(dá)：
式中，n－風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速；Q－風(fēng)量；P－風(fēng)壓；N－功率。值得注意的是：將風(fēng)量公式（1）與（2）相結(jié)合，其結(jié)果恰好符合系統(tǒng)曲線(xiàn)公式：
一般使用的風(fēng)機(jī)，其選用風(fēng)量、風(fēng)壓通常都超過(guò)實(shí)際需要。（風(fēng)量裕量5%－15%，壓力裕量為10%－30%），傳統(tǒng)控制裕量方法大多采用擋板式閥門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)，用這些方法節(jié)流。雖然方法簡(jiǎn)單，但實(shí)際上是通過(guò)人為增加阻力的辦法來(lái)達(dá)到調(diào)節(jié)的目的。不僅造成了浪費(fèi)，還增加了噪音污染。
經(jīng)過(guò)對(duì)變頻器的改造具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1） 實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，揭開(kāi)了鍋爐運(yùn)行自動(dòng)化的新篇章。使難以控制的燃燒過(guò)程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，減少勞動(dòng)強(qiáng)度。在網(wǎng)絡(luò)化日益普及的今天，與普通的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)硬線(xiàn)連接方式而言，通過(guò)高速通訊連接的變頻器系統(tǒng)可以比較大程度上降低系統(tǒng)維護(hù)時(shí)間、提高生產(chǎn)效率、減少運(yùn)行成本。
（2） 控制電機(jī)的啟動(dòng)電流。當(dāng)電機(jī)通過(guò)工頻直接啟動(dòng)時(shí)，它將會(huì)產(chǎn)生7到8倍的電機(jī)額定電流。這個(gè)電流值將大大增加電機(jī)繞組的電應(yīng)力并產(chǎn)生熱量，從而降低電機(jī)的壽命。而變頻調(diào)速則可以在零速零電壓?jiǎn)?dòng)（當(dāng)然可以適當(dāng)加轉(zhuǎn)矩提升）。一旦頻率和電壓的關(guān)系建立，變頻器就可以按照WF或矢量控制方式帶動(dòng)負(fù)載進(jìn)行工作。使用變頻調(diào)速能充分降低啟動(dòng)電流，提高繞組承受力，用戶(hù)比較直接的好處就是電機(jī)的維護(hù)成本將進(jìn)一步降低、電機(jī)的壽命則相應(yīng)增加。
（3） 降低電力線(xiàn)路電壓波動(dòng)。在電機(jī)工頻啟動(dòng)時(shí)，電流劇增的同時(shí)，電壓也會(huì)大幅度波動(dòng)，電壓下降的幅度將取決于啟動(dòng)電機(jī)的功率大小和配電網(wǎng)的容量。電壓下降將會(huì)導(dǎo)致同一供電網(wǎng)絡(luò)中的電壓敏感設(shè)備故障跳閘或工作異常，如咒機(jī)、傳感器、接近開(kāi)關(guān)和接觸器等均會(huì)動(dòng)作出錯(cuò)。而采用變頻調(diào)速后，由于能在零頻零壓時(shí)逐步啟動(dòng)，則能比較大程度上消除電壓下降。
（4） 可對(duì)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量作平滑的無(wú)級(jí)調(diào)速，風(fēng)機(jī)工作在比較佳工作點(diǎn)，工況曲線(xiàn)更符合系統(tǒng)，可提高風(fēng)機(jī)效率，避免了“喘振”現(xiàn)象。穩(wěn)定了爐膛壓力，滿(mǎn)足工作環(huán)境的要求。
（5） 低速運(yùn)行可以減少磨損，降低噪音，有利于延長(zhǎng)電機(jī)和風(fēng)機(jī)的使用壽命。
（6） 節(jié)能效果顯著。由于比較終的能耗是與電機(jī)的轉(zhuǎn)速成立方比，所以采用變頻后，大大地節(jié)約了成本，投資回報(bào)更快，用戶(hù)也愿意接受。
3、效益與回報(bào)
3、效益與回報(bào)
東北某大學(xué)安裝了四臺(tái)02噸刨燃煤供暖鍋爐，其中保持二臺(tái)鍋爐每天24小時(shí)間斷供暖，每年供暖期6個(gè)月，鼓風(fēng)機(jī)功率37kw，引風(fēng)機(jī)為110kw。在鍋爐運(yùn)行中，電力線(xiàn)路波動(dòng)較大，經(jīng)常損毀附近校舍電器，引風(fēng)機(jī)風(fēng)量偏大，使用檔風(fēng)插板調(diào)節(jié)風(fēng)量，電機(jī)功耗基本不變，電能浪費(fèi)大。根據(jù)以上缺點(diǎn)，決定安裝變頻器。安裝變頻調(diào)速裝置后風(fēng)機(jī)起動(dòng)平穩(wěn)無(wú)沖擊電流，運(yùn)行穩(wěn)定。
表1 鼓引風(fēng)機(jī)測(cè)量參數(shù)表
對(duì)于剛投人運(yùn)行的鍋爐，一般因各種原因負(fù)荷未達(dá)到70%以上時(shí)，采用變頻器控制效果更加明顯。如下供熱項(xiàng)目是X市政府批準(zhǔn)的新型項(xiàng)目，兩臺(tái)卯T鍋爐鼓、引風(fēng)機(jī)都采用變頻器控制，引風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)3sokw，鼓風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)1印kw，兩臺(tái)鍋爐鼓、引風(fēng)機(jī)變頻器一次投人50萬(wàn)元，結(jié)果2（X）5年，2（X巧年負(fù)荷分別為30%、印%，在此情況下，鍋爐在低負(fù)荷運(yùn)行，鼓、引風(fēng)都在低負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)，兩個(gè)采暖期下共用電613725k琪飛。如果不用變頻器控制約用電18以X洲）k不飛，估計(jì)兩個(gè)采暖期節(jié)約1186275k從飛，按每度電0.7元計(jì)算，共計(jì)節(jié)約83萬(wàn)元。
下面是其鍋爐系統(tǒng)兩種方式實(shí)際運(yùn)行費(fèi)用對(duì)比：
表2 實(shí)際運(yùn)行費(fèi)用表
一年共節(jié)省24萬(wàn)元，一次性投人控制系統(tǒng)共計(jì)40萬(wàn)元。1年多收回成本。
工業(yè)鍋爐風(fēng)機(jī)采用變頻器調(diào)速實(shí)現(xiàn)風(fēng)量控制，穩(wěn)定性和可靠性高，調(diào)節(jié)特性好。由于變頻器可以非常平滑穩(wěn)定地調(diào)整風(fēng)量，運(yùn)行人員可靈活地調(diào)控燃燒狀況，提高了鍋爐效率，減少工作強(qiáng)度。變頻調(diào)速使電機(jī)運(yùn)行明顯改善，維護(hù)量明顯減少，同時(shí)大大減少和機(jī)械系統(tǒng)變速機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)。使系統(tǒng)更加方便操作，設(shè)備工作效率明顯提高，系統(tǒng)采用過(guò)流、過(guò)壓、瞬時(shí)斷電、短路、欠壓、缺相等多種保護(hù)，避免了因此贊成電機(jī)燒損而影響生產(chǎn)所帶來(lái)的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失，更為重要是它的節(jié)能效果取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。【、、、、、、、、、中心】