一、引言 在當今化工企業(yè)的熱電車間生產(chǎn)當中，受設計和制造技術(shù)的影響，熱電車間的主要用電設備如送風機、引風機給水泵和循環(huán)水泵等高能耗設備的電能消耗和閥門、擋板相關設備的節(jié)流損失以及維護、維修費用占到生產(chǎn)成本的18%，節(jié)能降耗業(yè)已成為降低生產(chǎn)成本重要手段。河北建滔使用我公司生產(chǎn)的變頻節(jié)能系統(tǒng)，在節(jié)電和相關設備的維護、維修方面顯示出了顯著的效果；一改普通電動機只能以定速方式運行的模式，使得電動機及風機在無須任何改動的情況下即可以按照生產(chǎn)工藝要求調(diào)整轉(zhuǎn)速輸出，從而降低電機功耗達到系統(tǒng)高效運行的目的。該裝置卓越的調(diào)速性能、顯著的節(jié)電效果，可以改善現(xiàn)有設備的運行工況，提高系統(tǒng)的安全可靠性和設備利用率，延長設備使用壽命。 二、綜述 河北建滔化工有限公司熱電車間共有6臺風機、3臺水泵配套高壓電動機，其中引風機出口擋板開度為40%～50%，二次風機出口擋板開度為30%～40%。為適應工藝要求和運行工況，根據(jù)生產(chǎn)需要對爐膛壓力、風速、風量、溫度等指標進行控制和調(diào)節(jié)，最常用的控制手段是調(diào)節(jié)風門、擋板開度的大小來調(diào)整受控對象。這樣，不論生產(chǎn)的需求大小，風機都要全速運轉(zhuǎn)，而運行工況的變化則使得能量以風門、擋板的節(jié)流損失消耗。在生產(chǎn)過程中，不僅控制精度受到限制，而且還造成大量的能源浪費和設備損耗。從而導致生產(chǎn)成本增加，設備使用壽命縮短，設備維護、維修費用居高不下。 另外，風機采用異步電動機直接驅(qū)動的方式運行，存在啟動電流大、機械沖擊、電氣保護特性差等缺點。不僅影響設備使用壽命，而且當負載出現(xiàn)機械故障時不能瞬間動作保護設備，時常出現(xiàn)風機損壞同時電機也被燒毀的現(xiàn)象。 出于節(jié)能的迫切需要和對產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高的要求，加之采用高壓變頻調(diào)速器（簡稱變頻器）易操作、免維護、控制精度高，并可以實現(xiàn)高功能化等特點；因而采用高壓變頻器驅(qū)動的方案取代風門、擋板、閥門的控制方案被河北建滔采納。 變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關系：n =60 f（1-s）／p，（式中n、f、s、p分別表示轉(zhuǎn)速、輸入頻率、電機轉(zhuǎn)差率、電機磁極對數(shù)）；通過改變電動機工作電源頻率達到改變電機轉(zhuǎn)速的目的。深圳市海利科科技開發(fā)有限公司推出的新一代高性能HLK-ZIN系列智能高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)是一種集電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、光電通信技術(shù)、計算機技術(shù)、自動化控制技術(shù)等為一體的高新技術(shù)產(chǎn)品，可應用于多種領域，在各種復雜場合均能滿足高壓電機的變頻調(diào)速及節(jié)能的要求。該產(chǎn)品通過“功率裂變”與高壓“再生”技術(shù)（“電池組”技術(shù)），直接帶動高壓電機，具有對電網(wǎng)污染小、輸出諧波小的優(yōu)良特性，各項技術(shù)指標嚴格符合相應標準最嚴酷要求，無需額外加裝濾波裝置即可適配各種電機，用戶采用HLK-ZIN系列高壓變頻時無需更換原有電機。 三、節(jié)能分析 通過流體力學的基本定律可知：風機屬平方轉(zhuǎn)矩負載，其轉(zhuǎn)速n與流量Q，壓力H以及軸功率P具有如下關系：Q∝n ，H∝n2，P∝n3；即，流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。 根據(jù)風機平方轉(zhuǎn)矩負載關系式：P / P0=（n / n0）3計算，式中為P0額定轉(zhuǎn)速n0時的功率；P為轉(zhuǎn)速n時的功率。 以熱電車間12MW發(fā)電機組配備的450KW引風機為例：單臺鍋爐負荷41t/h，引風機運行工況為 24小時連續(xù)運行，運行在50%負荷（對應變頻運行頻率25Hz，擋板調(diào)節(jié)時電機功耗65%）；全年運行時間在300天為計算依據(jù)，則理論節(jié)電為： 變頻調(diào)速時每年的節(jié)電量為：W1=450×24×[1－（29/50）3]×300=2607876kW·h 調(diào)節(jié)擋板開度時的節(jié)電量為：W2=450×（1－65%）×24×300=1134000kW·h 相比較節(jié)電量為：W= W1－W2=2607876－1134000=1473876kW·h 每度電價0.54元，則采用變頻調(diào)速每年可節(jié)約電費79.56萬元。 通過以上工況下的節(jié)能計算可以看出，高壓變頻調(diào)速技術(shù)的應用具有顯著的節(jié)能降耗效果。但是，由于各種工業(yè)現(xiàn)場的負載、運行工況、控制目標的差異，在計算方式上存在很大的區(qū)別；以下為實際統(tǒng)計節(jié)能效果： 以上統(tǒng)計證明，并且通過一年半的運行，高壓變頻器用于風機設備驅(qū)動控制場合取得了顯著的節(jié)電效果既提高了設備效率，又滿足了生產(chǎn)工藝要求，并且大大減少了設備維護、維修費用和時間，還降低了停產(chǎn)周期。直接和間接經(jīng)濟效益十分明顯，滿足調(diào)速工藝要求，實現(xiàn)了發(fā)電機組控制系統(tǒng)自動化，變頻器高精度寬范圍的無級調(diào)速功能，不僅全面滿足了電廠峰荷動態(tài)調(diào)節(jié)的需要，而且和電廠的DCS系統(tǒng)實現(xiàn)了無縫接口，實現(xiàn)了電機軟啟動、軟制動和智能調(diào)速，可以根據(jù)鍋爐燃燒需要調(diào)節(jié)控制電機工作電源頻率，改變控制電機轉(zhuǎn)速達到調(diào)節(jié)控制爐膛引送風量，實現(xiàn)風量的閉環(huán)調(diào)節(jié)，提高生產(chǎn)效率和機組自動化水平，大大改善電廠的工作和生產(chǎn)環(huán)境。