基于變頻器的鍋爐鼓、引風機節能控制系統
發布時間：2019-08-05 10:07:51來源：
基于變頻器的鍋爐鼓、引風機節能控制系統
1 引言 近幾年隨著電子技術的飛速發展，變頻調速技術得到了普遍的推廣應用。同時,變頻技術也已從U/F比控制、電壓空間矢量控制，發展到無速度傳感器的直接轉矩控制（DTC）,功率開關器件從GTO、GTR,發展到IGBT、IGCT，變頻器的優點在各個領域應用中被充分地證實。在工業民用鍋爐的節能控制中也逐步引入了變頻調速技術，利用該技術對鍋輔機中的鼓、引風機進無級調速控制，得到了顯著的節能效果。
2 控制工藝
通常，在選擇鍋爐配套風機時，要考慮短期的超負荷能力，并加以適當裕量來確定機型。而在選定鍋爐時，又要根據工藝比較大負荷和適當裕量來確定鍋爐容量。鑒于上述兩個環節的選定又受到產品規格分檔的限制，因此比較后的風機容量往往偏大，加之對鍋爐鼓、引風機的調節，是靠調節閘板完成的，所以當風量變化時，就風機系統而言，會浪費大量的電能。要想改變這種情況，比較好是采用變頻調速技術。鍋爐鼓、引風機節能控制系統工藝圖如圖1所示。
圖1 爐鼓引風機節能控制系統工藝圖
（1）測量蒸汽出口溫度，將其測量值傳送給變頻器，與蒸汽溫度設定值構成一個差值PID控制系統，來調節鼓風機改變送風量，進而改變爐膛溫度，也就是調整蒸汽溫度。
（2）測量爐膛負壓，將其測量值傳送給變頻器，與其爐膛負壓設定值構成一個差值PID控制系統，來調節引風機改變引風量，使爐膛維持在微負壓狀態其控制工藝簡單、實用、節能。
3 控制方式
（1）引風機
原引風機運行方式是降壓啟動、工頻運行,其風量大小采用調節風門的方法來調節風量。這種控制方式的缺點是電能浪費大,調節實時性差,噪聲大,工人的勞動強度大。故對其進行變頻改造,引風機閉環控制原理框圖如圖2所示，采用微差變送器、變頻器、控制器、引風機組成的壓力閉環回路自動控制引風機的轉速,使爐膛保持一穩定的微負壓,這樣既提高了控制精度,又節約了能源,使引風機控制具有一定的合理性。
（2）鼓風機
鼓風機原運行方式是降壓啟動、工頻運行，其風量大小也是靠調節風門的方法來調節風量。這種控制方式的缺點是電能浪費大、燃料浪費大，調節實時性差，噪音大，工人的勞動強度大。鼓風機變頻改造閉環控制原理框圖如圖3所示，采用溫度變送器、變頻器、控制器、鼓風機組成的溫度閉環回路自動控制鼓風機的轉速，使鍋爐蒸汽出口的溫度保持一穩定值，同樣也既提高了控制精度，又節約了能源（電能和燃料），使鼓風機控制具有一定的合理性。
圖3 鼓風機閉環控制原理框圖
4 節能分析
現以哈爾濱建成集團公司的20噸蒸汽鍋爐為例，對其鼓、引風機進行變頻調速控制改造。
鼓風機45kW,引風機90kW。變頻器投資分別為4.2萬元與8.07萬元。共投資12.27萬元。若按調速后其轉速為額定轉速的70%來計算：
則風機的理論節電率=1-（70%）3=65.7%
每年按300個工作日計算，每天運行16h，按0.6元/kW?h:
鼓風機節約電=45×300×16×65.7%-45×300×16×1.5%=138672（kW?h）
引風機節約電=90×300×16×65.7%-90×300×16×1.5%=277344（kW?h）
式中的1.5％是考慮了變頻器的效率。
其節約的電費、電量如附表所示。
附表 變頻改造后節約的電費、電量
一次性投資回收期大約為0.48年,效益特別顯著。以上計算中還未計及風門電動執行機構節省的投資,變頻后使鼓引風機軟啟動,軟停止,工作電流降低使引風機,電動機壽命延長等帶來的經濟效益,如考慮以上因素,則綜合效益更加顯著,投資回收期更短。