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变频器在锅炉引风机节能改造中的应用

导读: 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作人员工作条件,改善了风机设备的起动性能,实现了无级调速,可以节约35%左右的电能,从而达到了节能降耗、减少设备噪声污染的目的。

1 概述

  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。根据生产负荷需求,锅炉要随时调整生产状态,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,所以存在着“大马拉小车”的现象。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,因此造成大量的调节损失和电能的浪费。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作人员工作条件,改善了风机设备的起动性能,实现了无级调速,可以节约35%左右的电能,从而达到了节能降耗、减少设备噪声污染的目的。

2 问题的提出

  通常在工业生产、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、通风系统等场合,根据生产需要对炉膛压力、风速、风量、温度等指标进行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则是调节风门、挡板开度的大小来调整受控对象。这样,不论生产的需求大小,风机都要全速运转,而运行工况的变化则使得能量以风门、挡板的节流损失消耗掉了。在生产过程中,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,从而导致生产成本增加,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提高的要求,利用变频器易操作、免维护、控制精度高,并可以实现高功能化等特点,因而采用变频器驱动的方案开始逐步取代风门、挡板、阀门的控制方案。

3 改造方案

  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挡板开度来调节风量。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。要提高引风机电动机的工作效率,节约电能,可以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满足工作状况的要求。实现这一目标的最佳调速装置就是变频器。为此,我们在我厂2#锅炉引风机上进行了实践。不必对原系统进行大改动,仅增加一变频器柜,我们选用的变频器为富士FRN280P11-4CX,额定容量396 kVA,额定输出电流520 A,配用电抗器型号为CR4-280B。

  在2# 锅炉引风机原电气控制系统基础上进行电气改造,拆除原进线交流接触器,增加中间继电器,其它部分均不变。

  因为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,以满足工艺要求。当工艺状况需要时,让电动机高速运行以达到工艺要求;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DCS 4耀20 mA电流输入信号,控制变频器的输出频率,以达到稳定工况及提高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#锅炉引风机设备进行变频调速节能改造,2# 锅炉引风机改造电气原理图如图1 所示。

 

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责任编辑:siliver
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