基于變頻器的鍋爐鼓、引風(fēng)機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)
發(fā)布時(shí)間：2019-08-05 10:07:51來源：
基于變頻器的鍋爐鼓、引風(fēng)機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)
1 引言 近幾年隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)得到了普遍的推廣應(yīng)用。同時(shí),變頻技術(shù)也已從U/F比控制、電壓空間矢量控制，發(fā)展到無速度傳感器的直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）,功率開關(guān)器件從GTO、GTR,發(fā)展到IGBT、IGCT，變頻器的優(yōu)點(diǎn)在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用中被充分地證實(shí)。在工業(yè)民用鍋爐的節(jié)能控制中也逐步引入了變頻調(diào)速技術(shù)，利用該技術(shù)對(duì)鍋輔機(jī)中的鼓、引風(fēng)機(jī)進(jìn)無級(jí)調(diào)速控制，得到了顯著的節(jié)能效果。
2 控制工藝
通常，在選擇鍋爐配套風(fēng)機(jī)時(shí)，要考慮短期的超負(fù)荷能力，并加以適當(dāng)裕量來確定機(jī)型。而在選定鍋爐時(shí)，又要根據(jù)工藝比較大負(fù)荷和適當(dāng)裕量來確定鍋爐容量。鑒于上述兩個(gè)環(huán)節(jié)的選定又受到產(chǎn)品規(guī)格分檔的限制，因此比較后的風(fēng)機(jī)容量往往偏大，加之對(duì)鍋爐鼓、引風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)，是靠調(diào)節(jié)閘板完成的，所以當(dāng)風(fēng)量變化時(shí)，就風(fēng)機(jī)系統(tǒng)而言，會(huì)浪費(fèi)大量的電能。要想改變這種情況，比較好是采用變頻調(diào)速技術(shù)。鍋爐鼓、引風(fēng)機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)工藝圖如圖1所示。
圖1 爐鼓引風(fēng)機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)工藝圖
（1）測(cè)量蒸汽出口溫度，將其測(cè)量值傳送給變頻器，與蒸汽溫度設(shè)定值構(gòu)成一個(gè)差值PID控制系統(tǒng)，來調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)改變送風(fēng)量，進(jìn)而改變爐膛溫度，也就是調(diào)整蒸汽溫度。
（2）測(cè)量爐膛負(fù)壓，將其測(cè)量值傳送給變頻器，與其爐膛負(fù)壓設(shè)定值構(gòu)成一個(gè)差值PID控制系統(tǒng)，來調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)改變引風(fēng)量，使?fàn)t膛維持在微負(fù)壓狀態(tài)其控制工藝簡(jiǎn)單、實(shí)用、節(jié)能。
3 控制方式
（1）引風(fēng)機(jī)
原引風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式是降壓?jiǎn)?dòng)、工頻運(yùn)行,其風(fēng)量大小采用調(diào)節(jié)風(fēng)門的方法來調(diào)節(jié)風(fēng)量。這種控制方式的缺點(diǎn)是電能浪費(fèi)大,調(diào)節(jié)實(shí)時(shí)性差,噪聲大,工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大。故對(duì)其進(jìn)行變頻改造,引風(fēng)機(jī)閉環(huán)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(fēng)機(jī)組成的壓力閉環(huán)回路自動(dòng)控制引風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,使?fàn)t膛保持一穩(wěn)定的微負(fù)壓,這樣既提高了控制精度,又節(jié)約了能源,使引風(fēng)機(jī)控制具有一定的合理性。
（2）鼓風(fēng)機(jī)
鼓風(fēng)機(jī)原運(yùn)行方式是降壓?jiǎn)?dòng)、工頻運(yùn)行，其風(fēng)量大小也是靠調(diào)節(jié)風(fēng)門的方法來調(diào)節(jié)風(fēng)量。這種控制方式的缺點(diǎn)是電能浪費(fèi)大、燃料浪費(fèi)大，調(diào)節(jié)實(shí)時(shí)性差，噪音大，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大。鼓風(fēng)機(jī)變頻改造閉環(huán)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(fēng)機(jī)組成的溫度閉環(huán)回路自動(dòng)控制鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使鍋爐蒸汽出口的溫度保持一穩(wěn)定值，同樣也既提高了控制精度，又節(jié)約了能源（電能和燃料），使鼓風(fēng)機(jī)控制具有一定的合理性。
圖3 鼓風(fēng)機(jī)閉環(huán)控制原理框圖
4 節(jié)能分析
現(xiàn)以哈爾濱建成集團(tuán)公司的20噸蒸汽鍋爐為例，對(duì)其鼓、引風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速控制改造。
鼓風(fēng)機(jī)45kW,引風(fēng)機(jī)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(diào)速后其轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速的70%來計(jì)算：
則風(fēng)機(jī)的理論節(jié)電率=1-（70%）3=65.7%
每年按300個(gè)工作日計(jì)算，每天運(yùn)行16h，按0.6元/kW?h:
鼓風(fēng)機(jī)節(jié)約電=45×300×16×65.7%-45×300×16×1.5%=138672（kW?h）
引風(fēng)機(jī)節(jié)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(jié)約的電費(fèi)、電量如附表所示。
附表 變頻改造后節(jié)約的電費(fèi)、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(jì)算中還未計(jì)及風(fēng)門電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)節(jié)省的投資,變頻后使鼓引風(fēng)機(jī)軟啟動(dòng),軟停止,工作電流降低使引風(fēng)機(jī),電動(dòng)機(jī)壽命延長(zhǎng)等帶來的經(jīng)濟(jì)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。