变频器在锅炉风机的应用

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15吨锅炉控制系统

方案及报价

一概术

考虑到系统均全天运行，为使系统可靠、节能，操作、维护方便，控制系统结构如图所示，引风机、鼓风机、供水水泵均采用单回路控制，风机均采用恒压变流量控制方式，水泵采用恒液位控制方式。风机的控制回路均由压力传感器、压力控制器及变频器组成，水泵控制回路由液位传感器、水位控制器及变频器组成。水位、压力均采用数字方式显示和控制。

压力控制器

锅炉风机、水泵改造系统原理图

1. 变频调速的节能意义

风机水泵类负载多是根据满负荷工作需用量来选型，实际应用中大部分时

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间并非工作于满负荷状态，由于交流电机调速很困难。常用挡风板、回流阀或开/停机时间，来调节风量或流量，同时大电机在工频状态下频繁开/停比较困难，电力冲击较大，势必造成电能损耗和开/停机时的电流冲击。采用变频器直机接控制风、泵类负载是一种最科学的控制方法，当电机在额定转速的80%运行时，理论上其消耗的功率为额定功率的（80%）3，即51.2%，去除机械损耗电机铜、铁损等影响。节能效率也接近40%，同时也可以实现闭环恒压控制，节能效率将进一步提高。由于变频器可实现大的电动机的软停、软起，避免了启动时的电压冲击，减少电动机故障率，延长使用寿命，同时也降低了对电网的容量要求和无功损耗。为达到节能目的推广使用变频器已成为各地节能工作部门以及各单位节能工作的重点。

2. 阀门特性及变频调速节能原理

阀门的开启角度与管网压力，流量的关系示意图如图

当电机以额定转速n0运行，阀门角度以a0（全开），a，a1变化时管道压力与流量只能是沿A，B，C，点变化。即若想减小管道流量到Q1，则必须减小阀门开度到a1，

这使得阀前压力由原来的P0提高到Pq，实现调速控制后，阀后压力由原来的P0降到Ph。阀前阀后存在一个较大

的压差△P=Pq-Ph。

如果让阀门全开（开度为a0），采用变频调速，使风机转速至n1，且流量等于Q1，压力等于Ph，那么在工艺上则与阀门调节一样，达到燃烧控制的要求。而在电机的功耗上则大不一样。风机水泵的轴功率与流量和扬程或压力的成绩成正比。在流量为Q1，用阀门节流时，令电动机的功率为Nf=KPhQ1。用变频调速比阀门节流节省的电能为：

Nj-Nf=K（Pq-Ph）Q1=Q1△P。

由图可见，流量越低，阀门前后以来差越大，也就是说用变频调速在流量小，转速低时，节能效果更好。

目前绝大多数锅炉燃烧控制系统中的风量调节都是通过调节风门挡板实现的，这种风量调节方式不但使风机的效率降低，也使很多能量白白消耗在挡板上。为了节约电能，提高锅炉燃烧控制水平，增加经济效益，采用变频调速

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系统取代低效高能耗的风门挡板，已成为各锅炉使用单位节能改造的重点。3. 节能效果计算（例）

(1) 锅炉现有鼓风机一台，配用24kw电机，。风量在80%—30%之间变化，，设电机全速供水量为Qn空载损耗为0.1(Y0≈cosnt)每天总供风量为60%Qn则全速Pp=(24－24×0.1)kw=21.6kw

A、变频时：每天只需功率

P m 2=(2.4+(60%)³×21.6)kw=7kw

节约的功率：Pj=(21.6－7)kw=14.6kw

B、如果电费按0.7元/kw小时计算，每年节约的电费：

14.6kw×24h×365×0.7元/kwh=89527元=8.95万元

(2) 锅炉现有引风机一台，配用37kw电机，。风量在90%—70%之间变化，，设电机全速供水量为Qn空载损耗为0.1(Y0≈cosnt)每天总供风量为80%Qn则全速Pp=(37－37×0.1)kw=33.3kw

A、变频时：每天只需功率

P m 2=(3.7+(80%)³×33.3)kw=20.75kw

节约的功率：Pj=(33.3－20.75)kw=12.55kw

B、如果电费按0.7元/kw小时计算、每年节约的电费：

12.55kw×24h×365×0.7元/kwh=76956.6元=7.7万元

(3) 每年总节约的电费：8.95＋7.7=16.65万元

由以上估算情况可知，半年内轻易可收回投资

二、工业锅炉燃烧过程的变频调速系统

工业锅炉根据采用的燃料不同，通常分为燃煤、燃油和燃气三种。这三种锅炉的燃烧过程控制系统基本相同，只是燃料量的调节手段有所区别.在各种民用、工业锅炉热工自动控制过程中，锅炉燃烧过程的自动控制是一项重要的控制内容。传统的控制方式中，鼓、引风机的风量一般采用风门挡板控制，炉排电机及给粉机采用滑差调速，其弊端是调节不及时，操作复杂，不能确保锅炉的最佳运行状态，浪费能源。对工业锅炉燃烧过程实现变频器调速主要是通过变频器调节送风机的送风量、引风机的引风量和燃料进给.

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新的锅炉燃烧控制系统只是将原系统的阀门开度控制信号转接到变频器上，改造的工程量很小，但带来的好处是多方面的。首先是执行机构，包括变频器、风机、电机的线性度大大改善了，因为变频器输出的是频率，即速度控制信号，而风机的风量是与速度成正比的，其次执行机构的反应时间比阀门要快，且是由变频器编程设定的，这两点都有利于控制精度的提高和系统的稳定性。系统的最大的优点正如上面讨论的那样，大大节约了风机消耗的电能，降低了锅炉生产的成本。

三、功能及特点

(1) 采用变频器控制电机的转速，取消挡板调节，降低了设备的故障率，节电效果显著；

(2) 采用变频器控制电机，实现了电机的软启动，延长了设备的使用寿命，避免了对电网的冲击；

(3) 电机将在低于额定转速的状态下运行，减少了噪声对环境的影响；；

(4) 具有过载、过压、过流、欠压、电源缺相等自动保护功能及声光报警功能；

(5)本方案运转状态灵活多样，可完全实现自动控制，且可与锅炉其它自控装置进行电气联锁，实现锅炉的自动保护及计算机控制。不会因事故影响生产

(6) 安装时可不破坏原有的配电设施及环境不影响生产。

(7) 只需调节电位器旋钮即可调整风量,操作方便.

四、技术参数及使用环境

1、技术参数

1．适用电机功率X围：400KW以下；

2．锅炉容量：2-220T/h；

3．可变频率X围：0-60HZ；

2、技术参数及使用环境

1．适用电机功率X围：11KW~400KW；

2．控制精度：±1%；

3．工作电压：380V±15%；

4．环境温度：-10°C~40°C；