变频调速在热力生产中的应用

摘要：在热力生产中，对给水量，给水压力，炉膛所需风量，风压等的调节，采用变频调速控制，与传统方式相比较，具有明显的节能效果。关键词：变频；调速；节能

1引言

本公司是郑州高新技术产业开发区集中供热单位，安装有20t/h蒸汽锅炉2台。每台锅炉有90kW引风机，55kW送风机和45kW锅炉上水泵电机各1台。用户主要为生产企业，全年运行，但负荷不稳定，锅炉起停频繁，多数情况下处于低负荷运行状态。致使生产成本高，经济效益不好，特别是低负荷状态下，电能浪费严重。为此，本公司于2001年5月，对锅炉引送风系统，给水系统进行了技术改造，采用了变频调速，取得了良好的节能效果。

2引送风系统

在锅炉燃烧调节过程中，要求在不同的负荷条件下，保持蒸汽压力恒定，为此，需要通过调节进入炉膛的煤量和空气量与空气压力，使炉膛热量达到一定值，以保证锅炉的蒸汽产量与供热量相对平衡。空气量的多少，炉膛空气压力的大小，决定着煤层燃烧速度、燃烧效率的高低，影响着锅炉蒸汽产量和主汽压力的恒定。

传统的空气量、空气压力调节由电动执行器调节风门开度来实现，这一方式具有如下缺点： 1）负荷较大时，须将风门开大，增加炉膛空气压力和空气量，加快煤层燃烧速度，以提高单位时间内蒸汽产量，满足供汽量要求；负荷较小时，须将风门开小。两种状态下，引送风风机一直保持额定转速运行。在负荷较小时，引送风风机产生的巨大风量，都被风门遮挡，仅有一小部分进入风道，从而增加了压差损耗，浪费了电能，增加了生产成本，降低了经济效益和社会效益。

2）引送风风机功率大，在工频供电情况下，还需要庞大的降压起动设备。为此主电路需要安装大功率的接触器，增加电抗器等降压起动装置，使主电路电气设备增多，在起制动频繁的情况下，设备故障率增高，增加了维护量，甚至被迫停炉处理故障，不能正常供汽，将影响到用户的正常生产，不仅造成巨大的经济损失，而且影响供热单位的信誉。 3）在起制动频繁的情况下，产生的起动浪涌电流，将对电网和风机系统造成一定的冲击，直接影响到电网的供电质量和风机系统的安全运行。

4）风门调节需要电动执行器、伺服放大器、操作器等复杂的操作机构，附属设备多，也增加了设备故障率。

而风量调节采用变频调速控制，由于变频起动是软起动，因而减少了起动过程对电网和风机系统的冲击，减少了起动过程的电耗。故具有效率高，调速范围大，特性硬，调节精度高，起制动方便灵活，能耗小，故障率低，操作简单等优点。另外空气压力，空气量调节，直接由变频器操作面板速度电位器控制引送风风机电机转速来实现。取消了风门及其复杂的操作机构，使风道畅通无阻，降低了压差损耗，减少了风量损失。同时取消了原有庞大的降压起设备，也降低了

图1变频调速引风机电路原理图

图2变频调速给水泵电路图

设备故障率。

本公司引风机调速装置采用德国西门子公司生产的MICROMASTEREco变频器，它具有如下特点：

1）自动能量优化，实现了电机定额的充分应用，对泵类和风机速度控制方便，能够对过程进行更好的调节；

2）软起动功能，避免了起动过程对电网和风机系统的冲击；

3）内置进线电抗器，允许电机进线电缆长150m；

4）保护齐全，诸如：电机过载、过热保护，接地错误保护，短路保护等；

5）安装调试简单，操作简便，能耗低，运行和维护费用低廉。

变频调速引风机电路图如图1所示。

3给水系统

本公司原锅炉给水系统由1台45kW电机带动水泵长期运行，水量、给水压力调节通过执行器调节给水阀门开度来实现。其缺点是给水泵始终在额定转速运行，浪费电能。另外，给水附属设备复杂，执行机构频繁动作，稳定性差。采用变频调速改造以后，将调节给水阀门的装置全部取掉，将阀门开度开至最大，直接由水位自控表或压力控制器输出4～20mA电流信号，实现PID闭环控制，调节变频器频率，改变给水电机转速，改变给水压力和流量，以满足不同负荷情况下对水量、水压的需要。

本公司采用西门子公司生产的MICROMASTEREco变频器，和锅炉上原有的压力传感器、压力控制器，液位自控表构成压力、液位双闭环控制系统。即恒压、恒液位变频供水自控系统，也可将二者设为开环控制。变频调速给水泵电路图如图2所示。图中位置1为恒压供水，位置2为恒液位供水，位置3为开环控制。运行时通过选择开关选择不同的供水方式，然后调节电位器进行压力或液位值的设定，操作简单。 4技术改造效果

自从本公司引送风系统、给水系统实现变频调速技术改造以来，取得了明显的节能节水效果。根据测量计算，改造后较改造前节电约35％，节水约20％。另外，改造后极大地降低了设备故障率，减少了热停工时间，减少了维修人员工作量，降低了维修费用，总之，技术改造后明显降低了生产成本，提高了经济效益和社会效益。据初步估算，设备投资将会在一年半时间内收回。