变频器在锅炉系统的应用

摘要：本文论述了有效地利用电动机，改进其运行性能，根据需要控制电动机的转速，降低运行中的消耗，是节省电能的一个非常重要的手段。并阐述了变频器在锅炉鼓风机、引风机、炉排减速机中的应用。 关键字：节能 变频 变频改造

一、概述

据统计，在我国电网总负荷中，动力负荷占60%，其中异步同步电动机负荷又占总负荷的85%。因此，有效地利用电动机，改进其运行性能，根据需要控制电动机的转速，降低运行中的消耗，是节省电能的一个非常重要的手段。另外，风机、泵等类的电气设备约占全国总用量1/3之多。所以也成为节能的主要对象。这类机械均采用50Hz交流电动机驱动，用档板、阀门等方法实现物理量的控制，造成了大量的损耗。如果采用变频器控制各种电机转速，那么，电机所消耗的电能将大大降低，节电效果十分显著。变频器的生产已经有150年历史，尤其是矢量控制技术的发明者和领导者，开发和生产变频器已有30年的历史。在全世界以及中国，无论是在冶金、水泥、机械等重工业，还是在纺织、化纤、食品饮料、楼宇建筑等其它行业，变频器都得到了广泛的应用。 二、异步电动机的工作原理

异步电动机转速表达公式为： n=60(1-s)f/p

式中： f为电源频率 p极对数 s转差率

上式表明，可通过改变电源频率、极对数、转差率来改变电动机转速。其中改变电源频率f是目前国际上最流行的方式，它具有调速范围宽、平滑性好、效率高，具有优良的静态及动态的特性，已广泛应用于供水、供热、水泥、机械、塑料、石油、化工等行业中。

风机是传送空气的设备，风机电动机所需的输出轴功率表达公式为： p=QH/102

式中，Q：风量，表示单位时间流过风机的空气量

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H：风压，当空气流过风机时，风机给予每平米空气的总能量 102：由kgm/s变换为kw的单位变换系数

根据风机参数的比例定律，当风机转速从n变化到n1后，风量、风压、轴功率P的变化关系如下： Q1=Q（n1/n） H1=H(n1/n)2 P1=P(n1/n)3 即风量与转速成正比，风压与转速平方成正比，轴功率与转速立方成正比。当风机的转速变化时，风机所消耗的功率会有很大的变化，这也是变频器应用于风机的主要依据。 三、应用案例

某供热站的2台10T/H热水炉进行了变频改造，并取得了良好的节能效果。 未改造前采用软启动方式，这种方式启动虽有减少启动电流的功能，但速度无法调节，所以根据甲方提出，进行变频改造：

1#炉配置如下：引风机 P=55kw I=102.5A r=1480r/min

鼓风机 p=18.5kw I=35.9A r=1470r/min

炉排 p=1.3/1.8kw I=3.8/4.4kw r=940/1440r/min 分别

采用的变频器为55kw 、18.5kw 、2.2 kw

2#炉与1#炉的配套完全相同。 四、电气原理分析

1、原理说明： 主电路由两部分组成，即变频回路和软启动回路，在控制回路加个中间继电器控制1KM或2KM的闭合与断电其辅助触点控制变频器的启动与停止。由原理甲方要求三地操作即风机、炉排机旁，控制室，低压配电间（变频柜都已经放低压配电间），根据现场考察，因低压配电间与控制室较近，所以改为二地操作即控制室与风机旁边。将每一台变频器的启动与停止按钮、电流转速信号（从变频器引出）、模拟电位器信号均单独从桥架通过RVVP屏蔽线引到控制室的总控制台上的数字显示仪表中。 由于未要求使用负压闭环控制及循环泵与引风机、鼓风机的连锁，所以炉膛在设计中未使用。假如变频器出现故障将转入软启动或工频回路继续运行。 五、节能分析

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北方供热由10月15日到4月5日共计六个月，大约运行半年时间。引风机 P未=55KW 鼓风机 P未=18.5KW 改造后，引风机运行在45Hz左右，即P改=(45/50)3*55=42kw 鼓风机运行在42Hz 左右，即P改=(42/50)3*18.5=11kw 每个采暖期大约运行180天，每天运行20小时，这样节能量为每度电0.8元。共节电： 引风机 (55-42)*180*20*0.8=37440.00元鼓风机 (18.5-11)*180*20*0.8=21600.00元每台炉共节能 37440+21600=59040.00元两台炉共节能 59040*2=118080.00元 六、结束语

由于采用了变频器进行锅炉引风机、鼓风机、炉排机改造。既可以节约电能，降低使用煤炭的数量，延长各种锅炉及配套辅机的使用寿命，减少维修量，又可避免冒黑烟，减少对环境的污染，减少工人劳动强度。虽一次投资较大，但二年左右都可收回成本。改造前景十分乐观。由于西门子变频器的性能优越，在炉排机刚启动时运行十分平稳，其输出转换大，满足工艺要求，还可进行升级换代，进行DCS控制及现场总线控制。

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