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1、变频器在2#锅炉引风机节能改造中的应用dujing导语：本文提出采用变频调速技术控制锅炉引风机电机，极大地改善了工艺操纵人员工作条件，改善了风机设备的起动性能，实现了无级调速，而且节约了35%左右的电能b1引言/b锅炉作为能源转换的重要设备，在电力、机械、冶金、化工、纺织、造纸、食品等行业，以及民用采暖中都占据着重要的角色，根据消费负荷需求，锅炉要随时调整消费状态，改变供热量的多少。用户在选配风机时，都是根据工艺要求中出现的最大负荷来确定容量，所以存在“大马拉小车现象，而且锅炉的引风机、鼓风机和二次风机的风量是通过调节风门大小来实现的，而用来带动风机的电动机的转速是不可调节的，因此造成大量的调
2、节损失和电量的浪费。基于这种情况，本文提出采用变频调速技术控制锅炉引风机电机，极大地改善了工艺操纵人员工作条件，改善了风机设备的起动性能，实现了无级调速，而且节约了35%左右的电能，进而到达节能降耗、减少设备噪声污染的目的。b2问题提出/b通常在工业消费、产品加工制造业中风机设备主要用于锅炉燃烧系统、烘干系统、冷却系统、透风系统等场合，根据消费需要对炉膛压力、风速、风量、温度等指标进展控制和调节以适应工艺要求和运行工况。而最常用的控制手段那么是调节风门、挡板开度的大小来调整受控对象。这样，不管消费的需求大小，风机都要全速运转，而运行工况的变化那么使得能量以风门、挡板的节流损失消耗掉了。在消费经
3、过中，不仅控制精度受到限制，而且还造成大量的能源浪费和设备损耗。进而导致消费本钱增加，设备使用寿命缩短，设备维护、维修费用高居不下。风机类设备多数采用异步电动机直接驱动的方式运行，存在启动电流大、机械冲击、电气保护特性差等缺点。不仅影响设备使用寿命，而且当负载出现机械故障时不能瞬间动作保护设备，时常出现泵损坏同时电机也被烧毁的现象。近年来，出于节能的迫切需要和对产品质量不断进步的要求，采用变频器易操纵、免维护、控制精度高，并可以实现高功能化等特点；因此采用变频器驱动的方案开场逐步取代风门、挡板、阀门的控制方案。b3改造方案/b通常工业锅炉上的引风机都是电机以定速运转，再通过改变引风机入口的档板
4、开度来调节风量。而风机的最大特点是负载转矩与转速的平方成正比，而轴功率与转速的立方成正比，因此如将电机的定速运转改为根据需要的流量来调节电机的转速就可节约大量的电能。要进步引风机电动机的工作效率、节约电能。一是可在引风机电动机上装上调速装置。根据工作的情况调节调速器装置的速度可以知足工作状况的要求。二是用变频器对引风机进展改造，不必对原系统进展大改动,增加一变频器柜，选用富士frn280p114cx；额定容量：396kva；额定输出电流：520a型变频器，配用电抗器型号：dcr4280b。电气控制系统在2#锅炉引风机原电气控制系统根底上进展改造，撤除原进线沟通接触器，增加中间继电器，其它局部均
5、不变。由于变频器在风机改造方面得到广泛的应用，改造后，可根据工艺状况需要而调节变频器的输出频率，以知足工艺要求。当工艺状况需要时，让电动机高速运行以到达工艺要求；当工艺状况允许时，使电动机低速运转节约电能。引风机变频器运行受锅炉燃烧控制系统dcs的控制。调节dcs420ma电流输入信号，将控制变频器的输出频率，以到达稳定工况及进步锅炉热效率和节能之目的。2006年4月一次性投资30万元对2#锅炉引风机设备进展变频调试速节能改造，2#锅炉引风机改造电气原理图如图1所示。align=centerimg=425,374ca800/uploadfile/maga/inv2020-11/11-1.jpg
6、/img图12#锅炉引风机电气原理图/align4变频调速的特点及节能分析锅炉引风机电机在没有实现变频调速控制之前，一般采用“降压起动，并且正常运行后，电动机全压、全速运行，而引风机风量的大小那么通过风门来调节。一般情况下，风门的开度为50%80%，电机只能是满负荷运行，电动机的工作效率很低，造成很大浪费。变频调速技术的根本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：n=60f1-s/p，式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数；通过改变电动机工作电源频率到达改变电机转速的目的。变频器就是基于上述原理采用交-直-交电源变换技术，电力电子、微电脑控制等技术于一身的
7、综合性电气产品。利用变频调速技术，变频器很好的解决了引风机根据工况而直接控制风量的大小而知足工况的要求,变频器是无级调速的，用变频器改造风机，具有以下特点：1起动停顿平衡，无级调速，调速范围大；2工作可靠，能长期稳定运行；3操纵简便，维护量小；4输出特性可知足风机性能要求；5节能效果显著。根据风机的流量变化与转速成正比，压力变化与转速成正比，而功率变化与转速变化立方成正比。因此，当风机转速降低时，风量减少。电机功率成立方比下降。b5风机类负荷变频调速节能原理/b风机是将电动机的轴功率转变为流体的设备。过去很少采用转速控制的方法，多是由鼠笼式异步电机拖动进展恒速运转，当需要改变流量时，调节节流阀
8、和挡板，这种方法固然控制简单，但节能较差，不经济，动态跟踪性能也很差。变频调速节能是相对于阀门调节而言，采用变频调速器后，将阀门全开，通过改变电机电源频率的方法来改变电机转速。由流体力学可知，流量q与转速n的一次方成正比，风压h与转速n的平方成正比，功率p与转速n的立方成正比，即：q=qsube/subn/nsube/sub，h=hsube/subn/nsube/subsup2/sup，p=psube/subn/nsube/subsup3/sup，式中，qsube/sub为风机的额定流量，hsube/sub为风机的额定压力，psube/sub为风机的额定功率，nsube/sub为风机的额定转速
9、。由上面的公式可知，调节风机流量时，可通过转速进展调节，此时风机轴输出功率与转速的立方成正比。根据风机系统特性曲线如图2加以分析。img=227,138ca800/uploadfile/maga/inv2020-11/11-2.jpg/img图2风机系统特性曲线假定风机最正确效率工作点是a点，当需减少风机的供风量时，采用传统的风门调节方式，增加系统阻力来知足要求，使风机工作点由a点转移到b点。这种方法不但不能节能，反而会加快风机的效率损耗，同时低效运行会引起较高的空气和构造振动，产生噪声及有损设备。采用变频调速技术后，通过变频调速，降低异步电机的转速，使系统重新到达平衡，工作点由a点转移到c点
10、。从c点可看出，电机转速固然降低了，但对风机效率影响不大。根据上述原理，当风机流量在较大范围内发生变化时，采用变频调速对风机转速加以控制，将会获得非常显著的节能效果。风机流量、转速、轴功率及电源频率关系如附表所示。img=227,237ca800/uploadfile/maga/inv2020-11/11-b1.jpg/imgb6节能计算/b2#锅炉引风机电机y355l16，pe=250kw，ue=380v，ie=458a改造前、后节能效果计算情况如下；1改造前实测数据usub1/sub=380v；isub1/sub=412a；cossub1/sub=0.82；psub1/sub=1.732u
11、subi/subcos=1.7323804120.82=222.4kw。改造前每年耗电量全年运行300天计为：222.35kw24300=1600920度。2改造后实测数据usub2/sub=380v；isub2/sub=253.4a；cossub2/sub=1；psub2/sub=1.732380253.41=166.7kw；改造后每年耗电量全年运行300天计为：166.7kw24300=1200690度。3每年节省的电量16009201200690=400230度；节电率：4002301600920=25%；每年节约电费按0.55元/度：4002300.55=22021.65元=2.2万元
12、b7改造效果/b2#锅炉引风机通过应用变频调速技术后，改变了原有的操纵方式，实现了远程控制，可以有效地调节锅炉消费经过，使系统运行稳定，保持风机高效运转，电机实现了软启动，无冲击电流，设备故障率大大降低，维修费用大为减少。拖动系统应用变频调速技术，在大大节约电能的根底上，使长期轻载运行的引风机工作在低转速、低电压的状态下，这样就使电机发热少、温升低，延长了使用寿命。变频调速技术也进步了功率因数，使电网损耗减少，效率进步，同时降低了风机噪音，改善了消费环境。另外变频器自己检测、故障诊断、保护功能齐全，可有效地防止事故扩大化。通过对变频器在工业锅炉上的应用进展总结，具有以下优点：1节电降耗效果显着
13、，操纵简便，调节平衡，尤其与微机控制相联更表达了优越性，深受司炉工的欢送；2平滑启动及转机转速下降，机械磨损减小，故障率下降，减少了停机、停炉对消费的影响；3档板和调节阀的机械磨损、卡死等故障不复存在了，大大减少了设备维护、维修费用。b8完毕语/b对2#锅炉引风机改造说明：1采用变频器对引风机进展节能改造具有构造简单、改造方便、节能效果明显、投资回收期短的特点；2使用变频器后，风机可软起软停、减少设备机械冲击、延长设备使用寿命、降低设备的维修费用；3变频调速技术先进、成熟，进步了设备的技术含量。锅炉引风机等风机类设备采用变频调速技术实现节能运行是我国节能的一项重点推广技术，受到国家政府的普遍重视，理论证实，变频器用于风机类设备驱动控制场合获得了显著的节电效果，是一种理想的调速控制方式。既进步了设备效率，又知足了消费工艺要求，并且因此而大大减少了设备维护、维修费用，还降低了停产周期。直接和间接经济效益特别明显，需要大约16个月就可收回全部投资。作者简介张庆忠1973-男电气工程师，毕业于山东科技大学机械电子系机电一体化专业，现工作于兖矿鲁南化肥厂电气分厂，主要从事化工电气设备的技术治理工作。b参考文献/b1方大千.节能计算手册.北京:电力工业出版社,20062p11系列富士变频器操纵讲明书