锅炉鼓_引风机的变频调速改造

文章编号:1007-7596(2005)05-0022-02

锅炉鼓、引风机的变频调速改造

张晓东,刘春青,陈智嘉

(黑龙江省安装工程公司,哈尔滨　150040)

摘　要:文章介绍了对哈尔滨天阳国际烟草有限公司工业锅炉的鼓、

引风系统技术改造,采用变频调速技术实现了挖潜增效、节能节支。对老工业基地设备改造有一定借鉴。

关键词:锅炉;鼓风机;引风机;技术改造;变频调速;挖潜增效中图分类号:T U833111 文献标识码:A

　[收稿日期]2005-03-15

[作者简介]张晓东(1972-),男,黑龙江哈尔滨人,工程师;刘春青(1966-),男,黑龙江双城人,工程师;陈智嘉(1965-),男,

黑龙江哈尔滨人,工程师。

1　现状

哈尔滨天阳国际烟草有限公司现有锅炉2台,型号为

SH L10-1125-A Ⅲ,单台蒸发量为10t Πh 。供给本厂打叶复烤生产线生产用汽和生活用汽。

锅炉鼓、引风系统是保证锅炉正常负压燃烧运行的一个重要环节。在集中供热系统中电气方面的主要控制对象是鼓风

机、引风机、循环泵等设备。在传统的控制方式下,主要控制鼓风机、引风机的风门扇叶和循环泵的阀门开度,其控制方法多为手动启动,相应的大电机多采用自耦降压起动满载运行的方案。这样的控制方式造成操作人员的劳动强度较大,而且由于电机总是处于满载运行状态造成了大量能源的浪费,同时由于电机起动频繁、冲击较大使机械设备使用寿命降低。513　土方工程

土方开挖必须根据基坑的平面形状,以及水平支撑系统的设计荷载和受力特性,要分层均匀地开挖土方,均匀释放坑边土体荷载,避免局部荷载完全释放造成支护结构不均匀受力,导致破坏。基坑边缘的堆载和动载必须符合设计要求,避免因超载引起支护结构破坏。514　结构洞口

若水平支撑结构须预留地下车库出入口、楼梯洞口、电梯

井筒等洞口时,应采取必要的加固措施:(1)当孔洞尺寸较小

时,洞洞口边缘设置钢筋混凝土边梁;(2)当孔洞尺寸较大时,采用钢筋混凝土边梁与对撑相互结合的方法,完成支护作用后再拆除多余的部分。515　后浇带

当工程结构较大时,基础结构常常设置后浇带,然而在水平支护结构上留设后浇带会破坏水平支撑的整体性和水平力的传递。在本工艺中采取了以下方法:(1)当被利用结构平面

面积不很大时,在应留设后浇带的位置设置诱导缝,即当进入基础结构施工阶段,水平支撑不再起支护作用时,在后浇带位置剔出宽约10cm 的凹槽,使之起到后浇带的作用;(2)被利用的水平结构平面面积很大时,采取在后浇带位置浇筑低强度等级混凝土的处理方法(见图2)。

图2　后浇带处理

6　工艺流程

工艺流程如下(以地下结构为3层的基础支护工程为

例):工程桩和支撑桩施工及安装格构柱→支护桩、地下连续墙及预埋件施工→基坑降水满足第1步挖土后,进行第1步土方开挖→第1道水平支撑施工→强度达到100%,且基坑降水满足第2步挖掘土后,进行第2步土方开挖→第2道水平支撑施工→强度达到100%后,进行最后1步土方开挖→基础底板施工→地下3层(环内)梁板支模、绑筋→地下2层竖向构件(柱墙)支模、绑筋、浇筑混凝土→地下2层(环内)梁板支模、绑筋→地下1层竖向构件(柱墙)支模、绑筋、浇筑混凝土→首层板施工。7　质量要求标准该工艺的支护结构是由部分工程结构代替,因此在满足一般深基坑支护工程质量要求的同时,还必须满足工程结构施工的规范要求,需严格控制变形裂缝。8　安全措施保证应符合国家及地区有关的安全规范要求,重点考虑以下方面:(1)土方开挖必须严格按照方案,均匀释放基坑边缘土体荷载;(2)基坑成槽后,水平支撑结构预留洞口挂设安全网。9　效益评价该工法具有技术先进、结构稳定可靠、综合经济效益显著的特点,主要表现在:(1)利用部分工程结构代替支护结构,支护作用完成后,水平支撑无需拆除,降低工程投入,且节省拆除水平支撑的措施费;(2)缩短工程工期;(3)对周围地下环境无污染,不需做拉锚、地锚等加固措施。10　工程实例分析牡丹江市金鼎国际大酒店基础工程,平面呈矩形,尺寸为4215m ×6518m ,基坑净深917m 。采用钻孔压浆桩做竖向支护结构,其中部分支护桩由工程桩代替;水平支撑则利用地下3层边跨结构楼板,中间留设长圆形洞口,洞口边缘设置钢筋混凝土环梁,满足基础结构正向施工的要求。支护结构最大变形为1012mm ,工期较计划提前48d ,节约工程造价38517万元。参考文献:

[1]　J G J120-99,建筑基坑支护技术规程[S]1[2]　G B J134-90,人防工程工及验收规范[S]1[3]　G B J208-83,地下防水工程施工及验收规范[S]1

2005年　第5期(第33卷)

黑　龙　江　水　利　科　技

Heilongjiang Science and T echnology of Water C onservancy

N o.5,2005

(T otal N o.33)

与锅炉相配套的鼓风机电动机为Y180L-4型电机功率22K w,额定电流为4215A;引风机电动机为Y225S-4型电机功率37K w,额定电流为6918A电压380V、频率50H z、转速1486rΠmin。运行方式是工频恒转速运行。

2　改造的可行性

上述方法存在明显的缺陷:采用调节风门扇叶时,随着风门开度的减小,风机的转数不变,风机出口压力下降,阀门两侧的压差将减小,锅炉进风量减少,不但造成能量的浪费,而且使得风机的磨损加大,寿命缩短,造成能量的无谓消耗。因此,对锅炉鼓、引风系统实施技术改造,降低能源消耗和设备磨损,已成大势所趋。

众所周知,电机运行遵循如下规律:轴功率P与转速N 的三次方成正比,电动机的转速N与电源的频率F成正比,因此改变电源频率就可改变电动机即鼓引风机的转速。

变频调速技术是电力电子技术和微电子技术相结合的产物,以其优异的调速特性和显著的节能效果,在国民经济的各个领域获得了广泛的应用。当今,变频调速已成为交流电动机转速调节的最佳方法。鼓、引风机采用变频调速后,炉膛负压的调节就可通过改变转速的方法来实现,此时鼓、引风机的风门扇叶可开到最大开度,(或者完全取消)既能够方便地调节炉膛负压,又可降低能量消耗,使这一问题获得圆满的解决。

我们选择了哈尔滨日锋电子有限公司的RF-G L系列通用变频控制器。该变频控制器可靠性高,供电电源允许波动范围宽(380V±10%,50～60H z±5%),抗干扰能力强,控制精度高,可达11%。

通过控制变频器的输出调整电动机的转速可改变风量和流量,这样可大大降低功率损耗,电机的起动也更加平滑。

由于采用变频器替代自耦降压起动器,减小了对电网冲击,相关的机械设备寿命也得以大大延长,大大减轻了日常维护工作量,同时系统的可靠性也得到较大提高;

3　改造方案

利用安装在锅炉上微差压变送器,实时监测锅炉炉膛负压,并将该信号通过微差压变送器经PI D调节器与设定值(给定)进行比较后,将差值模拟量传送到控制鼓、引风机的变频器,控制电动机(鼓、引风电机)的转速。构成闭环控制系统,来调节鼓引风量,以保证燃烧供氧量的适度,燃烧充分又减少热损失。即通过测量炉内风压与设定值比较,改变频率,即可改变引风速度。方案如上图所示

。

运行中随着锅炉炉膛负压压力的变化,变频器的输出频率将自动改变,风机的转速也相应改变,始终炉膛负压压力跟踪且保持在设定值。这样在绝大部分时间里,风机的运行速度低于额定转速,因此不但风机的功率消耗将大幅度降低,而且风机轴的磨损也大为减轻。显然,这种方案具有节能、安全。

4　运行效果

该项目于2001年8月24日调试完毕正式投入运行。设定炉膛负压为-40Pa,风门全开。运行时随着锅炉炉膛负压的变化,变频器输出频率(即电机转速)也随之改变,一般在35-40HZ之间,炉膛负压始终能够稳定在-41～-39Pa,系统稳定可靠,操作方便,效果非常显著。

411　节约能源

为了对比改造前后的效果,在保持锅炉运行工况不变(即:鼓引风量不变、煤层厚度不变、炉排转速不变、炉膛温度不变)的情况下,我们用分别对鼓、引风机的二种运行方式进行了耗电情况的对比测试,测试记录如下表:

设备名称电机功率kW额定电流A改造前电流A改造后电流A节电率%鼓风机22421528151644引风机37691849152647合计11213784246

注:a1改造前(工频运行利用挡风板调节鼓引风量);b1改造后(变频运行)。

412　电机启动平稳、运行安全可靠

由于变频器具有软启动功能,因此锅炉鼓、引风机启动平稳,安全可靠,避免了技术改造前电机启动时对电网、电气设备、电机的冲击,减少了噪音污染,降低了上述设备的损耗和维护工作量,延长了设备的使用寿命。

由于变频器有过压、欠压、过流、过载、缺相、短路、过热等保护功能,对电机及相关设备具有保护作用,避免了以往因线路故障后供电交流故障而损坏电机设备的现象。

413　操作方便,提高了锅炉的运行效率,节约燃料

由于变频调速控制锅炉鼓、引风量,取代了落后的挡风板调节,司炉工操作方便,只需通过在控制盘上就可实现对鼓、引风量的增减调节,实现鼓、引风量的最佳配合比以及风和煤的配合比,使锅炉燃烧效果更好,炉膛温升快,减少热损失。

改造前,通常每14d即须检修一次。改造后,半年来,已累计运行4,500h从未检修,因此可节约大量的电力能源(平均约节约46%)以及维修费用。由此可见,经济效益十分显著。

5　结束语

实践证明采用变频调速技术,不仅节约能源,而且对于提高整个系统的自动化水平,减轻工人的劳动强度,降低维修费用,延长设备使用寿命和检修周期,减轻电动机频繁起动对电网的冲击等各个方面都有显著的效果。采用先进技术改造老旧设备,挖潜增效,具有十分重要的意义。

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2005年第5期 张晓东等:锅炉鼓、引风机的变频调速改造