蒸汽鍋爐給水泵變頻器改造

1 概述

蒸汽鍋爐是化工企業(yè)一期生產(chǎn)裝置中的主要動力源。其生產(chǎn)的高溫高壓蒸汽被送入工藝管網(wǎng)供各系統(tǒng)使用，而給水泵是蒸汽鍋爐系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。兗礦魯南化肥廠現(xiàn)有6 臺蒸汽鍋爐，共有20臺給水泵分套供水，給水泵電機功率45 kW，連續(xù)運轉(zhuǎn)，給水壓力1 Mpa，由于供水量波動大，不能選用小容量水泵，所以大多數(shù)時間50%以上的水由閥門控制返回儲水器，造成大量電能浪費。

考慮到大多數(shù)給水泵電機雖然額定功率選的較大，但實際負載小、節(jié)流多、效率低，運行中電機的實際功率也較小，近年來，我廠的給水泵電機等主要設(shè)備大量使用變頻器，取得了良好的節(jié)能效果。下面就我廠3#鍋爐采用富士電機株式會社的G11變頻器傳動取得的節(jié)能效果做一介紹，便于同行交流。

2 變頻技術(shù)改造

我們將3# 鍋爐4 臺給水泵全部選用G11 變頻器對水泵做調(diào)速控制，實現(xiàn)了按需恒壓給水。大多數(shù)時間運行時，頻率在30~40 Hz 之間自動調(diào)整，由于轉(zhuǎn)速下降，噪聲、發(fā)熱顯著降低，機械磨損減少，近幾年的運行結(jié)果證明水泵的機械壽命延長，維護工作量減少了，水壓穩(wěn)定，6 臺蒸汽鍋爐給水泵電機年節(jié)電量十萬kW·h，節(jié)能效果顯著。

變頻器接法如圖1 所示。這種接線可以滿足變頻器面板控制及外部手動/自動控制的需要。手動控制即機旁控制，自動控制即現(xiàn)場總線系統(tǒng)控制，變頻器面板也可以在變頻器室進行控制。在本設(shè)計中，現(xiàn)場總線系統(tǒng)控制為主要控制方式，手動控制只作為試車及檢修設(shè)備或其他特殊情況下使用。所以機旁只設(shè)啟、停按鈕，而不設(shè)調(diào)速旋鈕?，F(xiàn)場總線系統(tǒng)可進行啟、停、調(diào)速控制并接入轉(zhuǎn)速、電流反饋。在圖1 中HR 為刀熔開關(guān)，QF 為斷路器，M 為電動機，VR 為電位器，ZJ 為加減速時間選擇，BU為變頻器故障輸出，QA3為復(fù)位按鈕，C1為COM壓力節(jié)點。由于變頻器在運行中容易產(chǎn)生高次諧波，而高次諧波電流使電源與負載之間不間斷地進行能量交換，并不真正做功，所以變頻器輸入電路的無功功率主要是由高次諧波電流產(chǎn)生的，高次諧波電流的成分越大，功率因數(shù)就越低。

改善功率因數(shù)的方法就是在電路中串入交流電抗器。交流電抗器除改善功率因數(shù)外，還能抑制輸入電路中的浪涌電流，并能削弱電流電壓不平衡的現(xiàn)象。電流、轉(zhuǎn)速反饋信號連接到摸擬量輸入端(11、12、13、C1)，啟、停信號根據(jù)相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置為通、斷式信號，外部給定為4耀20 mA，模擬量輸出為0耀20 mA?，F(xiàn)場總線系統(tǒng)得到變頻器準(zhǔn)備信號后，發(fā)出啟動命令，變頻器運行后給一個運行反饋信號到現(xiàn)場總線系統(tǒng)，然后根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場和實際需要由現(xiàn)場總線系統(tǒng)準(zhǔn)確調(diào)速。壓力信號取自磁阻式電接點壓力表的動點，接在變頻器C1 與COM 端，啟動后，變頻器按設(shè)定的升速曲線運行，泵輸出的水壓逐漸上升。達到控制壓力，C1 與COM 導(dǎo)通，變頻器按設(shè)定的降速曲線，使泵的轉(zhuǎn)速下降，壓力下降，壓力降低使電接點壓力表觸頭斷開，C1 與COM 開路，轉(zhuǎn)速重新按升速曲線運行，這樣供水壓力就在小范圍內(nèi)波動，實現(xiàn)調(diào)速功能。

根據(jù)生產(chǎn)需要，還可以在變頻器的電源端加接觸器控制，而變頻器的輸出端則不允許，建議電接點壓力表裝于靠近泵出口受水量影響小的主管路上。

3 結(jié)語

變頻調(diào)速在生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)用中愈來愈廣泛，采用變頻調(diào)速，可實現(xiàn)軟啟動，電動機的啟動電流不超過額定電流，對電網(wǎng)和負載的機械沖擊都大大減小，同時延長電機檢修周期和壽命。

我們將在下一步生產(chǎn)中根據(jù)運行情況對其它風(fēng)機和泵類負載逐步進行變頻技術(shù)改造。