丹佛斯變頻器在鍋爐引風機上的應用
發(fā)布時間：2019-08-05 10:02:04來源：
丹佛斯變頻器在鍋爐引風機上的應用
1、引言
某紙業(yè)有限公司瓦楞紙生產過程中所需蒸汽由一臺4噸及一臺6噸的燃油鍋爐供給，其中4噸鍋爐的引風機配置一臺7.5KW的三相異步電機，6噸鍋爐的引風機配置一臺15KW的三相異步電機。兩個鍋爐均通過調節(jié)入口風門檔板的開度調節(jié)其引風量，在實際運行過程中常因引風量過小導致爐膛正壓而使鍋爐熄火；或因引風量太大導致爐內燃油燃燒不充分而產生大量黑煙，浪費燃油資源。為此我們對鍋爐的引風機進行變頻調速技術改造，以達到節(jié)能降耗及提高鍋爐的自動化運行水平。(歡迎來電咨詢 河南廣潤自動化設備有限公司 網址：www.gzmonita.cn 手機：15515598858 )
2、風機調速原理
2.1 風機是一種平方轉矩負載，其基本參數(shù)有：
①風量Q：單位時間內流過風機的空氣量；
②風壓H：當空氣流過風機時，風機給予每立方米空氣的總能量稱為風機的全壓Ht（Pa）,其由靜壓Hd和動壓Hg組成，即Ht=Hd+Hg；
③功率P：風機工作有效的總功率，Pt=Q•Ht；
④效率η：風機空氣功率除以風機軸功率。
2.2 風機特性曲線
H-Q曲線：當轉速恒定時，風壓與風量間的關系特性；
P-Q曲線：當轉速恒定時，功率與風量間的關系特性；
η-Q曲線：當轉速恒定時，風機的效率特性。
在不同轉速控制時的H-Q曲線如圖一所示：
由流體力學可知：P（功率）=Q（流量）×H（壓力）
而 Q/Qe=n/ne
H/He=（n/ne）2
P/Pe=（n/ne）3
Qe: 風機的額定流量
He: 風機的額定壓力
Pe：風機的額定功率
ne：風機的額定轉速
由上述公式可知：如果風機的效率一定，當要求調節(jié)流量Q下降時，轉速n可成比例下降，此時風機的軸輸出功率P是成立方關系下降。即風機電機的耗電功率P與其轉速n近似成立方關系。
2.3 管網的風阻特性
當管網的風阻特性保持不變時，風量與通風阻力之間的關系為：
K=R?Q2
K：通風阻力，單位（Pa）
R:風阻，單位（kg/ m3）
Q:風量，單位（m3/s）
由風量與通風阻力之間的關系式可知：風阻特性曲線為拋物線（如圖一中的R曲線所示）。
2.4風機的節(jié)能原理
三相異步電機轉速與頻率的關系為
n=60f（1-s）/P
當改變定子繞組的電源頻率時，就可以改變電機的轉速，即可調節(jié)風量的大小，因此調節(jié)電機轉速就可相應地調節(jié)輸入風機的功率，這樣就避免了風門調節(jié)風量時消耗在風門上的功率。
3、引風機變頻調速控制系統(tǒng)的設計
在此鍋爐引風機變頻調速控制中，利用變頻器的段速功能根據(jù)鍋爐的不同工作狀態(tài)自動調節(jié)電機頻率，從而達到調節(jié)引風量的目的。
此鍋爐為負壓燃燒的鍋爐，如爐膛壓力偏高，火焰就可能噴出，損壞設備或燒傷人員；而如果爐膛負壓過大，則會吸入過多的冷空氣，致使爐膛溫度降低，增加熱損失。
鍋爐的啟動應緩慢進行，其啟動過程為：
①水系統(tǒng)檢查
②啟動引風機
③啟動鍋爐，此時鍋爐自控系統(tǒng)先啟動鼓風機對爐膛和風道進行吹掃
④點燃過程，電極產生高壓電火花，燃油助燃器開始點燃，燃燒器電磁閥開通，點小火，火焰監(jiān)測器開始工作，如燃燒正常，延遲一分鐘，啟動大火電磁閥點大火，經監(jiān)測大火正常后，轉為正常燃燒階段
⑤根據(jù)蒸氣用量情況鍋爐在大火、小火之間反復切換
在鍋爐的運行過程中，鍋爐自控系統(tǒng)根據(jù)大、小火電動閥的不同工作情況自動調節(jié)鼓風機入口檔板的開度調節(jié)鼓風量大小，而引風機則是通過人工調節(jié)其風門的大小調節(jié)其引風量，考慮到鍋爐實際運行情況及投資成本，我們運用變頻器的段速功能對鍋爐引風機進行變頻調速改造，其電氣原理如圖三所示：
該調速系統(tǒng)所用的變頻器為丹佛斯變頻器VLT2800系列7.5KW及15KW變頻器各一臺，以4噸鍋爐7.5KW引風機為例說明：
先按電機銘牌設變頻器相關電機參數(shù)，其它參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場調試設置如下：
214=2（外部/預置）
215=64（32Hz,50＊64%）
216=72（36Hz,50＊72%）
217=80（40Hz,50＊80%）
302=7（18輸入端子啟動）
304=24（27輸入端子預參考值作用）
305=22（預置參考值，比較低位）
307=23（預置參考值，比較高位）
系統(tǒng)工作原理：
①當按下啟動按鈕時，中間繼電器KA1吸合，變頻器啟動，同時27輸入端子得電預置參考值起作用，變頻器輸出32Hz；
②當鍋爐鼓風完成后進入大火燃燒階段，33輸入端子得電，變頻器輸出40Hz；
③當需要小火時，29端子得電，33端子失電，變頻器輸出36Hz；
④鍋爐根據(jù)生產蒸汽用量在大火與小火之間切換。
6噸爐的工作原理與4噸爐的工作原理相同，只是各段速設置不同。(歡迎來電咨詢 河南廣潤自動化設備有限公司 網址：www.gzmonita.cn 手機：15515598858 )
4、結束語
對4噸及6噸鍋爐的引風機進行變頻調速改造后，其節(jié)能效果相當明顯：
①不需再由人工調節(jié)風門檔板，提高了鍋爐自動化運行水平；
②提高了鍋爐運行穩(wěn)定性，降低了燃油損耗；
③引風機速度平均下降30%左右，從而節(jié)省了大量電能。
某紙業(yè)有限公司瓦楞紙生產過程中所需蒸汽由一臺4噸及一臺6噸的燃油鍋爐供給，其中4噸鍋爐的引風機配置一臺7.5KW的三相異步電機，6噸鍋爐的引風機配置一臺15KW的三相異步電機。兩個鍋爐均通過調節(jié)入口風門檔板的開度調節(jié)其引風量，在實際運行過程中常因引風量過小導致爐膛正壓而使鍋爐熄火；或因引風量太大導致爐內燃油燃燒不充分而產生大量黑煙，浪費燃油資源。為此我們對鍋爐的引風機進行變頻調速技術改造，以達到節(jié)能降耗及提高鍋爐的自動化運行水平。(歡迎來電咨詢 河南廣潤自動化設備有限公司 網址：www.gzmonita.cn 手機：15515598858 )
2、風機調速原理
2.1 風機是一種平方轉矩負載，其基本參數(shù)有：
①風量Q：單位時間內流過風機的空氣量；
②風壓H：當空氣流過風機時，風機給予每立方米空氣的總能量稱為風機的全壓Ht（Pa）,其由靜壓Hd和動壓Hg組成，即Ht=Hd+Hg；
③功率P：風機工作有效的總功率，Pt=Q•Ht；
④效率η：風機空氣功率除以風機軸功率。
2.2 風機特性曲線
H-Q曲線：當轉速恒定時，風壓與風量間的關系特性；
P-Q曲線：當轉速恒定時，功率與風量間的關系特性；
η-Q曲線：當轉速恒定時，風機的效率特性。
在不同轉速控制時的H-Q曲線如圖一所示：
由流體力學可知：P（功率）=Q（流量）×H（壓力）
而 Q/Qe=n/ne
H/He=（n/ne）2
P/Pe=（n/ne）3
Qe: 風機的額定流量
He: 風機的額定壓力
Pe：風機的額定功率
ne：風機的額定轉速
由上述公式可知：如果風機的效率一定，當要求調節(jié)流量Q下降時，轉速n可成比例下降，此時風機的軸輸出功率P是成立方關系下降。即風機電機的耗電功率P與其轉速n近似成立方關系。
2.3 管網的風阻特性
當管網的風阻特性保持不變時，風量與通風阻力之間的關系為：
K=R?Q2
K：通風阻力，單位（Pa）
R:風阻，單位（kg/ m3）
Q:風量，單位（m3/s）
由風量與通風阻力之間的關系式可知：風阻特性曲線為拋物線（如圖一中的R曲線所示）。
2.4風機的節(jié)能原理
三相異步電機轉速與頻率的關系為
n=60f（1-s）/P
當改變定子繞組的電源頻率時，就可以改變電機的轉速，即可調節(jié)風量的大小，因此調節(jié)電機轉速就可相應地調節(jié)輸入風機的功率，這樣就避免了風門調節(jié)風量時消耗在風門上的功率。
3、引風機變頻調速控制系統(tǒng)的設計
在此鍋爐引風機變頻調速控制中，利用變頻器的段速功能根據(jù)鍋爐的不同工作狀態(tài)自動調節(jié)電機頻率，從而達到調節(jié)引風量的目的。
此鍋爐為負壓燃燒的鍋爐，如爐膛壓力偏高，火焰就可能噴出，損壞設備或燒傷人員；而如果爐膛負壓過大，則會吸入過多的冷空氣，致使爐膛溫度降低，增加熱損失。
鍋爐的啟動應緩慢進行，其啟動過程為：
①水系統(tǒng)檢查
②啟動引風機
③啟動鍋爐，此時鍋爐自控系統(tǒng)先啟動鼓風機對爐膛和風道進行吹掃
④點燃過程，電極產生高壓電火花，燃油助燃器開始點燃，燃燒器電磁閥開通，點小火，火焰監(jiān)測器開始工作，如燃燒正常，延遲一分鐘，啟動大火電磁閥點大火，經監(jiān)測大火正常后，轉為正常燃燒階段
⑤根據(jù)蒸氣用量情況鍋爐在大火、小火之間反復切換
在鍋爐的運行過程中，鍋爐自控系統(tǒng)根據(jù)大、小火電動閥的不同工作情況自動調節(jié)鼓風機入口檔板的開度調節(jié)鼓風量大小，而引風機則是通過人工調節(jié)其風門的大小調節(jié)其引風量，考慮到鍋爐實際運行情況及投資成本，我們運用變頻器的段速功能對鍋爐引風機進行變頻調速改造，其電氣原理如圖三所示：
該調速系統(tǒng)所用的變頻器為丹佛斯變頻器VLT2800系列7.5KW及15KW變頻器各一臺，以4噸鍋爐7.5KW引風機為例說明：
先按電機銘牌設變頻器相關電機參數(shù)，其它參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場調試設置如下：
214=2（外部/預置）
215=64（32Hz,50＊64%）
216=72（36Hz,50＊72%）
217=80（40Hz,50＊80%）
302=7（18輸入端子啟動）
304=24（27輸入端子預參考值作用）
305=22（預置參考值，比較低位）
307=23（預置參考值，比較高位）
系統(tǒng)工作原理：
①當按下啟動按鈕時，中間繼電器KA1吸合，變頻器啟動，同時27輸入端子得電預置參考值起作用，變頻器輸出32Hz；
②當鍋爐鼓風完成后進入大火燃燒階段，33輸入端子得電，變頻器輸出40Hz；
③當需要小火時，29端子得電，33端子失電，變頻器輸出36Hz；
④鍋爐根據(jù)生產蒸汽用量在大火與小火之間切換。
6噸爐的工作原理與4噸爐的工作原理相同，只是各段速設置不同。(歡迎來電咨詢 河南廣潤自動化設備有限公司 網址：www.gzmonita.cn 手機：15515598858 )
4、結束語
對4噸及6噸鍋爐的引風機進行變頻調速改造后，其節(jié)能效果相當明顯：
①不需再由人工調節(jié)風門檔板，提高了鍋爐自動化運行水平；
②提高了鍋爐運行穩(wěn)定性，降低了燃油損耗；
③引風機速度平均下降30%左右，從而節(jié)省了大量電能。