變頻技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展解決了鍋爐運行中控制的難題，不僅節(jié)約能源，降低運行成本，同時使鍋爐對大氣的污染大大減輕，司爐工強度大大改善，也為實現(xiàn)自動化控制提供了良好的幫助。

1、變頻技術(shù)

變頻技術(shù)是一種電子技術(shù)。變頻器是在變頻技術(shù)上產(chǎn)生的，它能夠應(yīng)用在大部分的電機拖動場合，由于它能提供精確的速度控制，因此可以方便地控制機械傳動的升、降和變速運行。變頻器經(jīng)常被用于系統(tǒng)復(fù)雜、工作環(huán)境惡劣、高負荷、長時間運行的工況中。由于采用了通訊方式，可以通過PC機來方便地進行組態(tài)和系統(tǒng)維護，包括上傳、下載、復(fù)制、監(jiān)控、參數(shù)讀寫等。簡單來講變頻器是由三繞組輸人變壓器、整流電路、合成母線、逆變電路、合成濾波電路、控制柜等組成。

目前，變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)被推廣應(yīng)用到風(fēng)機、水泵節(jié)能改造等上，用途廣泛。

2、變頻器在風(fēng)機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

如圖1為變頻器控制風(fēng)機電動機系統(tǒng)框圖。

圖1 系統(tǒng)框圖

風(fēng)壓設(shè)定通過變頻器的輸人端子設(shè)定；壓力傳感器將壓力信號傳送給變頻器；變頻器通過預(yù)編程序進行運算，對應(yīng)不同壓力輸出控制信號，從而控制電動機使風(fēng)機改變轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)爐膛風(fēng)壓，爐膛內(nèi)風(fēng)壓通過風(fēng)壓傳感器將信號傳送給變頻器，實現(xiàn)自動控制。

在變頻狀態(tài)下，應(yīng)用變頻器改變風(fēng)機電機輸入電壓的頻率，從而控制電機的轉(zhuǎn)速。電機的轉(zhuǎn)速可以用下面公式表示：

n為轉(zhuǎn)速、f為頻率、p為電機級數(shù)（2、4、6...）

風(fēng)機的變速運動是利用改變風(fēng)機轉(zhuǎn)速來改變風(fēng)機曲線這種變化關(guān)系可以用一組公式來表達：

式中，n－風(fēng)機轉(zhuǎn)速；Q－風(fēng)量；P－風(fēng)壓；N－功率。值得注意的是：將風(fēng)量公式（1）與（2）相結(jié)合，其結(jié)果恰好符合系統(tǒng)曲線公式：

一般使用的風(fēng)機，其選用風(fēng)量、風(fēng)壓通常都超過實際需要。（風(fēng)量裕量5%－15%，壓力裕量為10%－30%），傳統(tǒng)控制裕量方法大多采用擋板式閥門來調(diào)節(jié)，用這些方法節(jié)流。雖然方法簡單，但實際上是通過人為增加阻力的辦法來達到調(diào)節(jié)的目的。不僅造成了浪費，還增加了噪音污染。

經(jīng)過對變頻器的改造具有以下優(yōu)點：

（1） 實現(xiàn)了自動控制，揭開了鍋爐運行自動化的新篇章。使難以控制的燃燒過程實現(xiàn)了自動化，減少勞動強度。在網(wǎng)絡(luò)化日益普及的今天，與普通的點對點硬線連接方式而言，通過高速通訊連接的變頻器系統(tǒng)可以比較大程度上降低系統(tǒng)維護時間、提高生產(chǎn)效率、減少運行成本。

（2） 控制電機的啟動電流。當(dāng)電機通過工頻直接啟動時，它將會產(chǎn)生7到8倍的電機額定電流。這個電流值將大大增加電機繞組的電應(yīng)力并產(chǎn)生熱量，從而降低電機的壽命。而變頻調(diào)速則可以在零速零電壓啟動（當(dāng)然可以適當(dāng)加轉(zhuǎn)矩提升）。一旦頻率和電壓的關(guān)系建立，變頻器就可以按照WF或矢量控制方式帶動負載進行工作。使用變頻調(diào)速能充分降低啟動電流，提高繞組承受力，用戶比較直接的好處就是電機的維護成本將進一步降低、電機的壽命則相應(yīng)增加。

（3） 降低電力線路電壓波動。在電機工頻啟動時，電流劇增的同時，電壓也會大幅度波動，電壓下降的幅度將取決于啟動電機的功率大小和配電網(wǎng)的容量。電壓下降將會導(dǎo)致同一供電網(wǎng)絡(luò)中的電壓敏感設(shè)備故障跳閘或工作異常，如咒機、傳感器、接近開關(guān)和接觸器等均會動作出錯。而采用變頻調(diào)速后，由于能在零頻零壓時逐步啟動，則能比較大程度上消除電壓下降。

（4） 可對風(fēng)機的風(fēng)量作平滑的無級調(diào)速，風(fēng)機工作在比較佳工作點，工況曲線更符合系統(tǒng)，可提高風(fēng)機效率，避免了“喘振”現(xiàn)象。穩(wěn)定了爐膛壓力，滿足工作環(huán)境的要求。

（5） 低速運行可以減少磨損，降低噪音，有利于延長電機和風(fēng)機的使用壽命。

（6） 節(jié)能效果顯著。由于比較終的能耗是與電機的轉(zhuǎn)速成立方比，所以采用變頻后，大大地節(jié)約了成本，投資回報更快，用戶也愿意接受。

3、效益與回報

瑞千源自動化公司為東北某大學(xué)安裝了四臺02噸刨燃煤供暖鍋爐，其中保持二臺鍋爐每天24小時間斷供暖，每年供暖期6個月，鼓風(fēng)機功率37kw，引風(fēng)機為110kw。在鍋爐運行中，電力線路波動較大，經(jīng)常損毀附近校舍電器，引風(fēng)機風(fēng)量偏大，使用檔風(fēng)插板調(diào)節(jié)風(fēng)量，電機功耗基本不變，電能浪費大。根據(jù)以上缺點，決定安裝變頻器。安裝變頻調(diào)速裝置后風(fēng)機起動平穩(wěn)無沖擊電流，運行穩(wěn)定。

表1 鼓引風(fēng)機測量參數(shù)表

對于剛投人運行的鍋爐，一般因各種原因負荷未達到70%以上時，采用變頻器控制效果更加明顯。如下供熱項目是X市政府批準的新型項目，兩臺卯T鍋爐鼓、引風(fēng)機都采用變頻器控制，引風(fēng)機電動機3sokw，鼓風(fēng)機電動機1印kw，兩臺鍋爐鼓、引風(fēng)機變頻器一次投人50萬元，結(jié)果2（X）5年，2（X巧年負荷分別為30%、印%，在此情況下，鍋爐在低負荷運行，鼓、引風(fēng)都在低負荷下運轉(zhuǎn)，兩個采暖期下共用電613725k琪飛。如果不用變頻器控制約用電18以X洲）k不飛，估計兩個采暖期節(jié)約1186275k從飛，按每度電0.7元計算，共計節(jié)約83萬元。

下面是其鍋爐系統(tǒng)兩種方式實際運行費用對比：

表2 實際運行費用表

一年共節(jié)省24萬元，一次性投人控制系統(tǒng)共計40萬元。1年多收回成本。

工業(yè)鍋爐風(fēng)機采用變頻器調(diào)速實現(xiàn)風(fēng)量控制，穩(wěn)定性和可靠性高，調(diào)節(jié)特性好。由于變頻器可以非常平滑穩(wěn)定地調(diào)整風(fēng)量，運行人員可靈活地調(diào)控燃燒狀況，提高了鍋爐效率，減少工作強度。變頻調(diào)速使電機運行明顯改善，維護量明顯減少，同時大大減少和機械系統(tǒng)變速機構(gòu)和控制機構(gòu)。使系統(tǒng)更加方便操作，設(shè)備工作效率明顯提高，系統(tǒng)采用過流、過壓、瞬時斷電、短路、欠壓、缺相等多種保護，避免了因此贊成電機燒損而影響生產(chǎn)所帶來的直接和間接經(jīng)濟損失，更為重要是它的節(jié)能效果取得了可觀的經(jīng)濟效益。

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