2017-12-25
一、概述
鍋爐作為能源轉(zhuǎn)換的重要設(shè)備，在電力、機械、冶金、化工、紡織、造紙、食品等行業(yè)，以及民用采暖中都占據(jù)著重要的角色。
根據(jù)生產(chǎn)負荷需求，鍋爐要隨時調(diào)整生產(chǎn)狀態(tài)，改變供熱量的多少。用戶在選配風(fēng)機時，都是根據(jù)工藝要求中出現(xiàn)的最大負荷來確定容量，所以存在著“大馬拉小車”的現(xiàn)象。鍋爐的引風(fēng)機、鼓風(fēng)機和二次風(fēng)機的風(fēng)量是通過調(diào)節(jié)風(fēng)門大小來實現(xiàn)的，而用來帶動風(fēng)機的電動機的轉(zhuǎn)速是不可調(diào)節(jié)的，因此造成大量的調(diào)節(jié)損失和電能的浪費?；谶@種情況，本文提出采用變頻調(diào)速技術(shù)控制鍋爐引風(fēng)機電機，極大地改善了工藝操作人員工作條件，改善了風(fēng)機設(shè)備的起動性能，實現(xiàn)了無級調(diào)速，可以節(jié)約35%左右的電能，從而達到了節(jié)能降耗、減少設(shè)備噪聲污染的目的。
二、問題的提出
通常在工業(yè)生產(chǎn)、產(chǎn)品加工制造業(yè)中風(fēng)機設(shè)備主要用于鍋爐燃燒系統(tǒng)、烘干系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)等場合，根據(jù)生產(chǎn)需要對爐膛壓力、風(fēng)速、風(fēng)量、溫度等指標(biāo)進行控制和調(diào)節(jié)以適應(yīng)工藝要求和運行工況。而最常用的控制手段則是調(diào)節(jié)風(fēng)門、擋板開度的大小來調(diào)整受控對象。這樣，不論生產(chǎn)的需求大小，風(fēng)機都要全速運轉(zhuǎn)，而運行工況的變化則使得能量以風(fēng)門、擋板的節(jié)流損失消耗掉了。在生產(chǎn)過程中，不僅控制精度受到限制，而且還造成大量的能源浪費和設(shè)備損耗，從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加，設(shè)備使用壽命縮短，設(shè)備維護、維修費用高居不下。風(fēng)機類設(shè)備多數(shù)采用異步電動機直接驅(qū)動的方式運行，存在啟動電流大、機械沖擊、電氣保護特性差等缺點。不僅影響設(shè)備使用壽命，而且當(dāng)負載出現(xiàn)機械故障時不能瞬間動作保護設(shè)備，時常出現(xiàn)泵損壞同時電機也被燒毀的現(xiàn)象。近年來，出于節(jié)能的迫切需要和對產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高的要求，利用變頻器易操作、免維護、控制精度高，并可以實現(xiàn)高功能化等特點，因而采用變頻器驅(qū)動的方案開始逐步取代風(fēng)門、擋板、閥門的控制方案。
三、改造方案
通常工業(yè)鍋爐上的引風(fēng)機都是電機以定速運轉(zhuǎn)，再通過改變引風(fēng)機入口的擋板開度來調(diào)節(jié)風(fēng)量。而風(fēng)機的最大特點是負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，而軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，因此如將電機的定速運轉(zhuǎn)改為根據(jù)需要的流量來調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速就可節(jié)約大量的電能。要提高引風(fēng)機電動機的工作效率，節(jié)約電能，可以在引風(fēng)機電動機上裝上調(diào)速裝置，根據(jù)工作的情況調(diào)節(jié)調(diào)速器裝置的速度可以滿足工作狀況的要求。實現(xiàn)這一目標(biāo)的最佳調(diào)速裝置就是變頻器。為此，我們在我廠2#鍋爐引風(fēng)機上進行了實踐。
鍋爐引風(fēng)機原電氣控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上進行電氣改造，拆除原進線交流接觸器，增加中間繼電器，其它部分均不變。因為變頻器在風(fēng)機改造方面得到廣泛的應(yīng)用，改造后，可根據(jù)工藝狀況需要而調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，以滿足工藝要求。當(dāng)工藝狀況需要時，讓電動機高速運行以達到工藝要求；當(dāng)工藝狀況允許時，使電動機低速運轉(zhuǎn)節(jié)約電能。
四、變頻調(diào)速的特點及節(jié)能分析
鍋爐引風(fēng)機電機在沒有實現(xiàn)變頻調(diào)速控制之前，一般采用“降壓起動”，并且正常運行后，電動機全壓、全速運行，而引風(fēng)機風(fēng)量的大小則通過風(fēng)門來調(diào)節(jié)。一般情況下，風(fēng)門的開度為50%耀80%，電機只能是滿負荷運行，電動機的工作效率很低，造成很大浪費。通過改變電動機工作電源頻率達到改變電機轉(zhuǎn)速的目的。變頻器就是基于上述原理采用交-直-交電源變換技術(shù)、電力電子、微電腦控制等技術(shù)于一身的綜合性電氣產(chǎn)品。利用變頻調(diào)速技術(shù)，常州偉創(chuàng)變頻器很好地解決了引風(fēng)機根據(jù)工況直接控制風(fēng)量的大小而滿足工況的要求, 變頻器是無級調(diào)速的，用變頻器改造風(fēng)機，具有以下特點：
1）起動、停止平衡，無級調(diào)速，調(diào)速范圍大；
2）工作可靠，能長期穩(wěn)定運行；
3）操作簡便，維護量小；
4）輸出特性可滿足風(fēng)機性能要求；
5）節(jié)能效果顯著。
根據(jù)風(fēng)機的流量變化與轉(zhuǎn)速成正比，壓力變化與轉(zhuǎn)速成正比，而功率變化與轉(zhuǎn)速變化立方成正比。因此，當(dāng)風(fēng)機轉(zhuǎn)速降低時，風(fēng)量減少，電機功率成立方比下降。
五、風(fēng)機類負荷變頻調(diào)速節(jié)能原理
風(fēng)機是將電動機的軸功率轉(zhuǎn)變?yōu)榱黧w壓力與流量的設(shè)備。過去很少采用轉(zhuǎn)速控制的方法，多是由鼠籠式異步電機拖動進行恒速運轉(zhuǎn)，當(dāng)需要改變流量時，調(diào)節(jié)節(jié)流閥和擋板，這種方法雖然控制簡單，但不節(jié)能，不經(jīng)濟，動態(tài)跟蹤性能也很差。變頻調(diào)速節(jié)能是相對于閥門調(diào)節(jié)而言，采用變頻調(diào)速器后，將閥門全開，通過改變電機電源頻率的方法來改變電機轉(zhuǎn)速。
六、改造效果
鍋爐引風(fēng)機通過應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)后，改變了原有的操作方式，實現(xiàn)了遠程控制，能夠有效地適應(yīng)鍋爐生產(chǎn)過程，使系統(tǒng)運行穩(wěn)定，保持風(fēng)機高效運轉(zhuǎn)，電機實現(xiàn)了軟啟動，無沖擊電流，設(shè)備故障率大大降低，維修費用大為減少。拖動系統(tǒng)應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，在大大節(jié)約電能的基礎(chǔ)上，使長期輕載運行的引風(fēng)機工作在低轉(zhuǎn)速、低電壓的狀態(tài)下，這樣就使電機發(fā)熱少、溫升低，延長了使用壽命。變頻調(diào)速技術(shù)也提高了功率因數(shù)，使電網(wǎng)損耗減少，效率提高，同時降低了風(fēng)機噪音，改善了生產(chǎn)環(huán)境。另外變頻器自我檢測、故障診斷、保護功能齊全，可有效地防止事故擴大化。
通過對變頻器在工業(yè)鍋爐上的應(yīng)用進行總結(jié)，具有以下優(yōu)點。
1）節(jié)電降耗效果顯著，操作簡便，調(diào)節(jié)平衡，尤其與微機控制相聯(lián)更體現(xiàn)了優(yōu)越性，深受司爐工的歡迎。
2）平滑啟動及電機轉(zhuǎn)速下降，機械磨損減小，故障率下降，減少了停機、停爐對生產(chǎn)的影響。
3）擋板和調(diào)節(jié)閥的機械磨損、卡死等故障不復(fù)存在了，大大減少了設(shè)備維護、維修費用。
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