摘 要：給出了變頻調(diào)速技術(shù)的節(jié)能原理，介紹了變頻調(diào)速技術(shù)在鍋爐控制系統(tǒng)中的成功應(yīng)用，并對節(jié)能效果做了分析評價。 關(guān)鍵詞：變頻技術(shù)；鍋爐控制；節(jié)能 [align=center]The application of frequency conversion technology on boiler control Wang Cui-zhu,Gao Hong-wei （Faculty of Information Science & Engineering, Shenyang Ligong University, Shenyang 110168, Liaoning）[/align]Abstract：Give the energy saving theory of frequency conversion technology, introduce the successful application on the boiler control, analyse the effect of energy saving . Keywords：frequency conversion technology; boiler control; energy saving 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)機和水泵時，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“大馬拉小車”現(xiàn)象，而且鍋爐的引風(fēng)機和鼓風(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)機和泵的電動機的轉(zhuǎn)速是不可調(diào)節(jié)的，因此造成大量的調(diào)節(jié)損失和電量的浪費?；谶@種情況，本文提出一種鍋爐控制系統(tǒng)，采用變頻調(diào)速技術(shù)控制鍋爐生產(chǎn)設(shè)備，極大地改善了操作員生產(chǎn)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，而且節(jié)約了35%左右的電能，從而達到節(jié)能降耗、減少設(shè)備噪聲污染的目的。 1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，但節(jié)能較差，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。由流體力學(xué)可知，流量Q與轉(zhuǎn)速n的一次方成正比，風(fēng)壓H與轉(zhuǎn)速n的平方成正比，功率P與轉(zhuǎn)速n的立方成正比，即： Q=Q[sub]e[/sub]×（n/n[sub]e[/sub]）, H=H[sub]e[/sub]×（n/n[sub]e[/sub]）[sup]2[/sup], P=P[sub]e[/sub]×（n/ne）[sup]3[/sup] 式中，Q[sub]e[/sub]為風(fēng)機的額定流量，H[sub]e[/sub]為風(fēng)機的額定壓力，P[sub]e[/sub]為風(fēng)機的額定功率，n[sub]e[/sub]為風(fēng)機的額定轉(zhuǎn)速。 由上面的公式可知，調(diào)節(jié)風(fēng)機流量時，可通過轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)，此時風(fēng)機軸輸出功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。根據(jù)風(fēng)機系統(tǒng)特性曲線（如圖1）加以分析。 假定風(fēng)機最佳效率工作點是A點，當(dāng)需減少風(fēng)機的供風(fēng)量時，采用傳統(tǒng)的風(fēng)門調(diào)節(jié)方式，增加系統(tǒng)阻力來滿足要求，使風(fēng)機工作點由A點轉(zhuǎn)移到B點。這種方法不但不能節(jié)能，反而會加快風(fēng)機的效率損耗，同時低效運行會引起較高的空氣和結(jié)構(gòu)振動，產(chǎn)生噪聲及有損設(shè)備。采用變頻調(diào)速技術(shù)后，通過變頻調(diào)速，降低異步電機的轉(zhuǎn)速，使系統(tǒng)重新達到平衡，工作點由A點轉(zhuǎn)移到C點。從C點可看出，電機轉(zhuǎn)速雖然降低了，但對風(fēng)機效率影響不大。根據(jù)上述原理，當(dāng)風(fēng)機流量在較大范圍內(nèi)發(fā)生變化時，采用變頻調(diào)速對風(fēng)機轉(zhuǎn)速加以控制，將會取得非常顯著的節(jié)能效果。風(fēng)機流量、轉(zhuǎn)速、軸功率及電源頻率關(guān)系如表1所示。 2系統(tǒng)方案實現(xiàn) 鍋爐控制系統(tǒng)構(gòu)成如圖2所示。測控組件完成鍋爐生產(chǎn)參數(shù)的檢測及控制，根據(jù)設(shè)定鍋爐出水溫度來改變爐排變頻頻率，同時改變鼓風(fēng)變頻頻率，通過改變引風(fēng)變頻頻率來保證爐膛內(nèi)微負壓狀態(tài)。 [align=center] 圖2 系統(tǒng)組成[/align] 此鍋爐控制系統(tǒng)在撫順某供熱工程項目中得到了成功應(yīng)用，整個供熱系統(tǒng)由一臺40t/h和兩臺20t/h熱水鍋爐組成，系統(tǒng)采用羅克韋爾PowerFlex系列產(chǎn)品，共用15臺總裝機容量為1166KW的變頻器，分別控制3臺鍋爐引風(fēng)、鼓風(fēng)、爐排、循環(huán)泵、補水泵和除渣電機，PLC與各臺變頻設(shè)備的組合應(yīng)用如圖3。 其中，引風(fēng)、鼓風(fēng)、爐排變頻有兩種操作方式——本地控制和中央控制。正常情況下，操作員在主控室操作，根據(jù)鍋爐運行參數(shù)調(diào)節(jié)變頻頻率，實現(xiàn)遠程控制，在上位機可觀測到各臺變頻器的工作狀態(tài)和運行參數(shù)。出現(xiàn)緊急情況時，為更好地了解現(xiàn)場情況，操作員可以在變頻間操作。當(dāng)采用自動控制時，PID回路能根據(jù)設(shè)定值自動進行調(diào)節(jié)控制，使系統(tǒng)的出水溫度、出水壓力及爐膛壓力等保持在預(yù)定值。 3節(jié)能效果評估 以撫順某供熱工程為例，從系統(tǒng)報表可以得出系統(tǒng)平均軸功率輸出在50%以下，保守計算，我們按35%的節(jié)電比率來計算，那么，系統(tǒng)在一個采暖期內(nèi)（按五個月計算）節(jié)電量為： 1166kW×35%×24×30×5=1,469,160 kWh 按電價0.50元來計算，一個采暖期節(jié)約電費為：1469160×0.50=734,580元。 [align=center] 圖3 PLC與變頻器的組合應(yīng)用[/align] 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，能夠有效地調(diào)節(jié)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。 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，使長期輕載運行的風(fēng)機、泵工作在低轉(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。 4結(jié)束語 本文所提出的鍋爐控制系統(tǒng)，利用變頻技術(shù)實現(xiàn)了鍋爐生產(chǎn)設(shè)備及系統(tǒng)的自動控制，由于其節(jié)能、降耗、技術(shù)先進、控制方便，是產(chǎn)品更新?lián)Q代、企業(yè)設(shè)備改造的重要途徑。 參考文獻 [1] 車運慧. 變頻調(diào)速技術(shù)在聚氯乙烯干燥系統(tǒng)上的應(yīng)用. 裝置與設(shè)備. 2002（6） [2] 許 艷. 鼓風(fēng)機變頻節(jié)能系統(tǒng)改造. 佛山陶瓷. 2005（9） 作者簡介 王翠竹（1984年1月），男，內(nèi)蒙古赤峰人，碩士研究生，研究方向為鍋爐燃燒優(yōu)化控制。 作者聯(lián)系方式 地 址：遼寧省沈陽市渾南新區(qū)南屏中路6號沈陽理工大學(xué)研06（3）班 王翠竹（收） 郵政編碼：110168 電 話：15998856235 E-mail： mingzhu0108@yahoo.com.cn