變頻調(diào)速在熱力生產(chǎn)中的應(yīng)用

摘要：在熱力生產(chǎn)中，對給水量，給水壓力，爐膛所需風(fēng)量，風(fēng)壓等的調(diào)節(jié)，采用變頻調(diào)速控制，與傳統(tǒng)方式相比較，具有明顯的節(jié)能效果。關(guān)鍵詞：變頻；調(diào)速；節(jié)能

1引言

本公司是鄭州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)集中供熱單位，安裝有20t/h蒸汽鍋爐2臺。每臺鍋爐有90kW引風(fēng)機(jī)，55kW送風(fēng)機(jī)和45kW鍋爐上水泵電機(jī)各1臺。用戶主要為生產(chǎn)企業(yè)，全年運(yùn)行，但負(fù)荷不穩(wěn)定，鍋爐起停頻繁，多數(shù)情況下處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。致使生產(chǎn)成本高，經(jīng)濟(jì)效益不好，特別是低負(fù)荷狀態(tài)下，電能浪費(fèi)嚴(yán)重。為此，本公司于2001年5月，對鍋爐引送風(fēng)系統(tǒng)，給水系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改造，采用了變頻調(diào)速，取得了良好的節(jié)能效果。

2引送風(fēng)系統(tǒng)

在鍋爐燃燒調(diào)節(jié)過程中，要求在不同的負(fù)荷條件下，保持蒸汽壓力恒定，為此，需要通過調(diào)節(jié)進(jìn)入爐膛的煤量和空氣量與空氣壓力，使?fàn)t膛熱量達(dá)到一定值，以保證鍋爐的蒸汽產(chǎn)量與供熱量相對平衡?？諝饬康亩嗌?，爐膛空氣壓力的大小，決定著煤層燃燒速度、燃燒效率的高低，影響著鍋爐蒸汽產(chǎn)量和主汽壓力的恒定。

傳統(tǒng)的空氣量、空氣壓力調(diào)節(jié)由電動執(zhí)行器調(diào)節(jié)風(fēng)門開度來實(shí)現(xiàn)，這一方式具有如下缺點(diǎn)： 1）負(fù)荷較大時，須將風(fēng)門開大，增加爐膛空氣壓力和空氣量，加快煤層燃燒速度，以提高單位時間內(nèi)蒸汽產(chǎn)量，滿足供汽量要求；負(fù)荷較小時，須將風(fēng)門開小。兩種狀態(tài)下，引送風(fēng)風(fēng)機(jī)一直保持額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行。在負(fù)荷較小時，引送風(fēng)風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的巨大風(fēng)量，都被風(fēng)門遮擋，僅有一小部分進(jìn)入風(fēng)道，從而增加了壓差損耗，浪費(fèi)了電能，增加了生產(chǎn)成本，降低了經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

2）引送風(fēng)風(fēng)機(jī)功率大，在工頻供電情況下，還需要龐大的降壓起動設(shè)備。為此主電路需要安裝大功率的接觸器，增加電抗器等降壓起動裝置，使主電路電氣設(shè)備增多，在起制動頻繁的情況下，設(shè)備故障率增高，增加了維護(hù)量，甚至被迫停爐處理故障，不能正常供汽，將影響到用戶的正常生產(chǎn)，不僅造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且影響供熱單位的信譽(yù)。 3）在起制動頻繁的情況下，產(chǎn)生的起動浪涌電流，將對電網(wǎng)和風(fēng)機(jī)系統(tǒng)造成一定的沖擊，直接影響到電網(wǎng)的供電質(zhì)量和風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

4）風(fēng)門調(diào)節(jié)需要電動執(zhí)行器、伺服放大器、操作器等復(fù)雜的操作機(jī)構(gòu)，附屬設(shè)備多，也增加了設(shè)備故障率。

而風(fēng)量調(diào)節(jié)采用變頻調(diào)速控制，由于變頻起動是軟起動，因而減少了起動過程對電網(wǎng)和風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的沖擊，減少了起動過程的電耗。故具有效率高，調(diào)速范圍大，特性硬，調(diào)節(jié)精度高，起制動方便靈活，能耗小，故障率低，操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。另外空氣壓力，空氣量調(diào)節(jié)，直接由變頻器操作面板速度電位器控制引送風(fēng)風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)。取消了風(fēng)門及其復(fù)雜的操作機(jī)構(gòu)，使風(fēng)道暢通無阻，降低了壓差損耗，減少了風(fēng)量損失。同時取消了原有龐大的降壓起設(shè)備，也降低了

圖1變頻調(diào)速引風(fēng)機(jī)電路原理圖

圖2變頻調(diào)速給水泵電路圖

設(shè)備故障率。

本公司引風(fēng)機(jī)調(diào)速裝置采用德國西門子公司生產(chǎn)的MICROMASTEREco變頻器，它具有如下特點(diǎn)：

1）自動能量優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)定額的充分應(yīng)用，對泵類和風(fēng)機(jī)速度控制方便，能夠?qū)^程進(jìn)行更好的調(diào)節(jié)；

2）軟起動功能，避免了起動過程對電網(wǎng)和風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的沖擊；

3）內(nèi)置進(jìn)線電抗器，允許電機(jī)進(jìn)線電纜長150m；

4）保護(hù)齊全，諸如：電機(jī)過載、過熱保護(hù)，接地錯誤保護(hù)，短路保護(hù)等；

5）安裝調(diào)試簡單，操作簡便，能耗低，運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用低廉。

變頻調(diào)速引風(fēng)機(jī)電路圖如圖1所示。

3給水系統(tǒng)

本公司原鍋爐給水系統(tǒng)由1臺45kW電機(jī)帶動水泵長期運(yùn)行，水量、給水壓力調(diào)節(jié)通過執(zhí)行器調(diào)節(jié)給水閥門開度來實(shí)現(xiàn)。其缺點(diǎn)是給水泵始終在額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，浪費(fèi)電能。另外，給水附屬設(shè)備復(fù)雜，執(zhí)行機(jī)構(gòu)頻繁動作，穩(wěn)定性差。采用變頻調(diào)速改造以后，將調(diào)節(jié)給水閥門的裝置全部取掉，將閥門開度開至最大，直接由水位自控表或壓力控制器輸出4～20mA電流信號，實(shí)現(xiàn)PID閉環(huán)控制，調(diào)節(jié)變頻器頻率，改變給水電機(jī)轉(zhuǎn)速，改變給水壓力和流量，以滿足不同負(fù)荷情況下對水量、水壓的需要。

本公司采用西門子公司生產(chǎn)的MICROMASTEREco變頻器，和鍋爐上原有的壓力傳感器、壓力控制器，液位自控表構(gòu)成壓力、液位雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。即恒壓、恒液位變頻供水自控系統(tǒng)，也可將二者設(shè)為開環(huán)控制。變頻調(diào)速給水泵電路圖如圖2所示。圖中位置1為恒壓供水，位置2為恒液位供水，位置3為開環(huán)控制。運(yùn)行時通過選擇開關(guān)選擇不同的供水方式，然后調(diào)節(jié)電位器進(jìn)行壓力或液位值的設(shè)定，操作簡單。 4技術(shù)改造效果

自從本公司引送風(fēng)系統(tǒng)、給水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速技術(shù)改造以來，取得了明顯的節(jié)能節(jié)水效果。根據(jù)測量計算，改造后較改造前節(jié)電約35％，節(jié)水約20％。另外，改造后極大地降低了設(shè)備故障率，減少了熱停工時間，減少了維修人員工作量，降低了維修費(fèi)用，總之，技術(shù)改造后明顯降低了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。據(jù)初步估算，設(shè)備投資將會在一年半時間內(nèi)收回。