摘 要：給出了變頻調速技術的節能原理，介紹了變頻調速技術在鍋爐控制系統中的成功應用，并對節能效果做了分析評價。 關鍵詞：變頻技術；鍋爐控制；節能 [align=center]The application of frequency conversion technology on boiler control Wang Cui-zhu,Gao Hong-wei （Faculty of Information Science & Engineering, Shenyang Ligong University, Shenyang 110168, Liaoning）[/align]Abstract：Give the energy saving theory of frequency conversion technology, introduce the successful application on the boiler control, analyse the effect of energy saving . Keywords：frequency conversion technology; boiler control; energy saving 鍋爐作為能源轉換的重要設備，在電力、機械、冶金、化工、紡織、造紙、食品等行業，以及民用采暖中都占據著重要的角色，根據生產負荷需求，鍋爐要隨時調整生產狀態，改變供熱量的多少。用戶在選配風機和水泵時，都是根據工藝要求中出現的最大負荷來確定容量，所以存在“大馬拉小車”現象，而且鍋爐的引風機和鼓風機的風量是通過調節風門大小來實現的，而用來帶動風機和泵的電動機的轉速是不可調節的，因此造成大量的調節損失和電量的浪費。基于這種情況，本文提出一種鍋爐控制系統，采用變頻調速技術控制鍋爐生產設備，極大地改善了操作員生產條件，改善了風機設備的起動性能，實現了無級調速，而且節約了35%左右的電能，從而達到節能降耗、減少設備噪聲污染的目的。 1風機類負荷變頻調速節能原理 風機是將電動機的軸功率轉變為流體的設備。過去很少采用轉速控制的方法，多是由鼠籠式異步電機拖動進行恒速運轉，當需要改變流量時，調節節流閥和擋板，這種方法雖然控制簡單，但節能較差，不經濟，動態跟蹤性能也很差。變頻調速節能是相對于閥門調節而言，采用變頻調速器后，將閥門全開，通過改變電機電源頻率的方法來改變電機轉速。由流體力學可知，流量Q與轉速n的一次方成正比，風壓H與轉速n的平方成正比，功率P與轉速n的立方成正比，即： Q=Q[sub]e[/sub]×（n/n[sub]e[/sub]）, H=H[sub]e[/sub]×（n/n[sub]e[/sub]）[sup]2[/sup], P=P[sub]e[/sub]×（n/ne）[sup]3[/sup] 式中，Q[sub]e[/sub]為風機的額定流量，H[sub]e[/sub]為風機的額定壓力，P[sub]e[/sub]為風機的額定功率，n[sub]e[/sub]為風機的額定轉速。 由上面的公式可知，調節風機流量時，可通過轉速進行調節，此時風機軸輸出功率與轉速的立方成正比。根據風機系統特性曲線（如圖1）加以分析。 假定風機最佳效率工作點是A點，當需減少風機的供風量時，采用傳統的風門調節方式，增加系統阻力來滿足要求，使風機工作點由A點轉移到B點。這種方法不但不能節能，反而會加快風機的效率損耗，同時低效運行會引起較高的空氣和結構振動，產生噪聲及有損設備。采用變頻調速技術后，通過變頻調速，降低異步電機的轉速，使系統重新達到平衡，工作點由A點轉移到C點。從C點可看出，電機轉速雖然降低了，但對風機效率影響不大。根據上述原理，當風機流量在較大范圍內發生變化時，采用變頻調速對風機轉速加以控制，將會取得非常顯著的節能效果。風機流量、轉速、軸功率及電源頻率關系如表1所示。 2系統方案實現 鍋爐控制系統構成如圖2所示。測控組件完成鍋爐生產參數的檢測及控制，根據設定鍋爐出水溫度來改變爐排變頻頻率，同時改變鼓風變頻頻率，通過改變引風變頻頻率來保證爐膛內微負壓狀態。 [align=center] 圖2 系統組成[/align] 此鍋爐控制系統在撫順某供熱工程項目中得到了成功應用，整個供熱系統由一臺40t/h和兩臺20t/h熱水鍋爐組成，系統采用羅克韋爾PowerFlex系列產品，共用15臺總裝機容量為1166KW的變頻器，分別控制3臺鍋爐引風、鼓風、爐排、循環泵、補水泵和除渣電機，PLC與各臺變頻設備的組合應用如圖3。 其中，引風、鼓風、爐排變頻有兩種操作方式——本地控制和中央控制。正常情況下，操作員在主控室操作，根據鍋爐運行參數調節變頻頻率，實現遠程控制，在上位機可觀測到各臺變頻器的工作狀態和運行參數。出現緊急情況時，為更好地了解現場情況，操作員可以在變頻間操作。當采用自動控制時，PID回路能根據設定值自動進行調節控制，使系統的出水溫度、出水壓力及爐膛壓力等保持在預定值。 3節能效果評估 以撫順某供熱工程為例，從系統報表可以得出系統平均軸功率輸出在50%以下，保守計算，我們按35%的節電比率來計算，那么，系統在一個采暖期內（按五個月計算）節電量為： 1166kW×35%×24×30×5=1,469,160 kWh 按電價0.50元來計算，一個采暖期節約電費為：1469160×0.50=734,580元。 [align=center] 圖3 PLC與變頻器的組合應用[/align] 風機通過應用變頻調速技術后，改變了原有的操作方式，實現了遠程控制，能夠有效地調節鍋爐生產過程，使系統運行穩定，保持風機高效運轉，電機實現了軟啟動，無沖擊電流，設備故障率大大降低，維修費用大為減少。 系統應用變頻調速技術，在大大節約電能的基礎上，使長期輕載運行的風機、泵工作在低轉速、低電壓的狀態下，這樣就使電機發熱少、溫升低，延長了使用壽命。變頻調速技術也提高了功率因數，使電網損耗減少，效率提高，同時降低了風機噪音，改善了生產環境。另外變頻器自我檢測、故障診斷、保護功能齊全，可有效地防止事故擴大化。 4結束語 本文所提出的鍋爐控制系統，利用變頻技術實現了鍋爐生產設備及系統的自動控制，由于其節能、降耗、技術先進、控制方便，是產品更新換代、企業設備改造的重要途徑。 參考文獻 [1] 車運慧. 變頻調速技術在聚氯乙烯干燥系統上的應用. 裝置與設備. 2002（6） [2] 許 艷. 鼓風機變頻節能系統改造. 佛山陶瓷. 2005（9） 作者簡介 王翠竹（1984年1月），男，內蒙古赤峰人，碩士研究生，研究方向為鍋爐燃燒優化控制。 作者聯系方式 地 址：遼寧省沈陽市渾南新區南屏中路6號沈陽理工大學研06（3）班 王翠竹（收） 郵政編碼：110168 電 話：15998856235 E-mail： mingzhu0108@yahoo.com.cn