變頻調速在熱力生產(chǎn)中的應用

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)壓等的調節，采用變頻調速控制，與傳統方式相比較，具有明顯的節能效果。關(guān)鍵詞：變頻；調速；節能

1引言

本公司是鄭州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區集中供熱單位，安裝有20t/h蒸汽鍋爐2臺。每臺鍋爐有90kW引風(fēng)機，55kW送風(fēng)機和45kW鍋爐上水泵電機各1臺。用戶(hù)主要為生產(chǎn)企業(yè)，全年運行，但負荷不穩定，鍋爐起停頻繁，多數情況下處于低負荷運行狀態(tài)。致使生產(chǎn)成本高，經(jīng)濟效益不好，特別是低負荷狀態(tài)下，電能浪費嚴重。為此，本公司于2001年5月，對鍋爐引送風(fēng)系統，給水系統進(jìn)行了技術(shù)改造，采用了變頻調速，取得了良好的節能效果。

2引送風(fēng)系統

在鍋爐燃燒調節過(guò)程中，要求在不同的負荷條件下，保持蒸汽壓力恒定，為此，需要通過(guò)調節進(jìn)入爐膛的煤量和空氣量與空氣壓力，使爐膛熱量達到一定值，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(zhù)煤層燃燒速度、燃燒效率的高低，影響著(zhù)鍋爐蒸汽產(chǎn)量和主汽壓力的恒定。

傳統的空氣量、空氣壓力調節由電動(dòng)執行器調節風(fēng)門(mén)開(kāi)度來(lái)實(shí)現，這一方式具有如下缺點(diǎn)： 1）負荷較大時(shí)，須將風(fēng)門(mén)開(kāi)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(shí)間內蒸汽產(chǎn)量，滿(mǎn)足供汽量要求；負荷較小時(shí)，須將風(fēng)門(mén)開(kāi)小。兩種狀態(tài)下，引送風(fēng)風(fēng)機一直保持額定轉速運行。在負荷較小時(shí)，引送風(fēng)風(fēng)機產(chǎn)生的巨大風(fēng)量，都被風(fēng)門(mén)遮擋，僅有一小部分進(jìn)入風(fēng)道，從而增加了壓差損耗，浪費了電能，增加了生產(chǎn)成本，降低了經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。

2）引送風(fēng)風(fēng)機功率大，在工頻供電情況下，還需要龐大的降壓起動(dòng)設備。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(dòng)裝置，使主電路電氣設備增多，在起制動(dòng)頻繁的情況下，設備故障率增高，增加了維護量，甚至被迫停爐處理故障，不能正常供汽，將影響到用戶(hù)的正常生產(chǎn)，不僅造成巨大的經(jīng)濟損失，而且影響供熱單位的信譽(yù)。 3）在起制動(dòng)頻繁的情況下，產(chǎn)生的起動(dòng)浪涌電流，將對電網(wǎng)和風(fēng)機系統造成一定的沖擊，直接影響到電網(wǎng)的供電質(zhì)量和風(fēng)機系統的安全運行。

4）風(fēng)門(mén)調節需要電動(dòng)執行器、伺服放大器、操作器等復雜的操作機構，附屬設備多，也增加了設備故障率。

而風(fēng)量調節采用變頻調速控制，由于變頻起動(dòng)是軟起動(dòng)，因而減少了起動(dòng)過(guò)程對電網(wǎng)和風(fēng)機系統的沖擊，減少了起動(dòng)過(guò)程的電耗。故具有效率高，調速范圍大，特性硬，調節精度高，起制動(dòng)方便靈活，能耗小，故障率低，操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。另外空氣壓力，空氣量調節，直接由變頻器操作面板速度電位器控制引送風(fēng)風(fēng)機電機轉速來(lái)實(shí)現。取消了風(fēng)門(mén)及其復雜的操作機構，使風(fēng)道暢通無(wú)阻，降低了壓差損耗，減少了風(fēng)量損失。同時(shí)取消了原有龐大的降壓起設備，也降低了

圖1變頻調速引風(fēng)機電路原理圖

圖2變頻調速給水泵電路圖

設備故障率。

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

1）自動(dòng)能量?jì)?yōu)化，實(shí)現了電機定額的充分應用，對泵類(lèi)和風(fēng)機速度控制方便，能夠對過(guò)程進(jìn)行更好的調節；

2）軟起動(dòng)功能，避免了起動(dòng)過(guò)程對電網(wǎng)和風(fēng)機系統的沖擊；

3）內置進(jìn)線(xiàn)電抗器，允許電機進(jìn)線(xiàn)電纜長(cháng)150m；

4）保護齊全，諸如：電機過(guò)載、過(guò)熱保護，接地錯誤保護，短路保護等；

5）安裝調試簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，能耗低，運行和維護費用低廉。

變頻調速引風(fēng)機電路圖如圖1所示。

3給水系統

本公司原鍋爐給水系統由1臺45kW電機帶動(dòng)水泵長(cháng)期運行，水量、給水壓力調節通過(guò)執行器調節給水閥門(mén)開(kāi)度來(lái)實(shí)現。其缺點(diǎn)是給水泵始終在額定轉速運行，浪費電能。另外，給水附屬設備復雜，執行機構頻繁動(dòng)作，穩定性差。采用變頻調速改造以后，將調節給水閥門(mén)的裝置全部取掉，將閥門(mén)開(kāi)度開(kāi)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PID閉環(huán)控制，調節變頻器頻率，改變給水電機轉速，改變給水壓力和流量，以滿(mǎn)足不同負荷情況下對水量、水壓的需要。

本公司采用西門(mén)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，液位自控表構成壓力、液位雙閉環(huán)控制系統。即恒壓、恒液位變頻供水自控系統，也可將二者設為開(kāi)環(huán)控制。變頻調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(kāi)環(huán)控制。運行時(shí)通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)選擇不同的供水方式，然后調節電位器進(jìn)行壓力或液位值的設定，操作簡(jiǎn)單。 4技術(shù)改造效果

自從本公司引送風(fēng)系統、給水系統實(shí)現變頻調速技術(shù)改造以來(lái)，取得了明顯的節能節水效果。根據測量計算，改造后較改造前節電約35％，節水約20％。另外，改造后極大地降低了設備故障率，減少了熱停工時(shí)間，減少了維修人員工作量，降低了維修費用，總之，技術(shù)改造后明顯降低了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。據初步估算，設備投資將會(huì )在一年半時(shí)間內收回。