一、引言 在當今化工企業的熱電車間生產當中，受設計和制造技術的影響，熱電車間的主要用電設備如送風機、引風機給水泵和循環水泵等高能耗設備的電能消耗和閥門、擋板相關設備的節流損失以及維護、維修費用占到生產成本的18%，節能降耗業已成為降低生產成本重要手段。河北建滔使用我公司生產的變頻節能系統，在節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工藝要求調整轉速輸出，從而降低電機功耗達到系統高效運行的目的。該裝置卓越的調速性能、顯著的節電效果，可以改善現有設備的運行工況，提高系統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，根據生產需要對爐膛壓力、風速、風量、溫度等指標進行控制和調節，最常用的控制手段是調節風門、擋板開度的大小來調整受控對象。這樣，不論生產的需求大小，風機都要全速運轉，而運行工況的變化則使得能量以風門、擋板的節流損失消耗。在生產過程中，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，而且當負載出現機械故障時不能瞬間動作保護設備，時常出現風機損壞同時電機也被燒毀的現象。 出于節能的迫切需要和對產品質量不斷提高的要求，加之采用高壓變頻調速器（簡稱變頻器）易操作、免維護、控制精度高，并可以實現高功能化等特點；因而采用高壓變頻器驅動的方案取代風門、擋板、閥門的控制方案被河北建滔采納。 變頻調速技術的基本原理是根據電機轉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分別表示轉速、輸入頻率、電機轉差率、電機磁極對數）；通過改變電動機工作電源頻率達到改變電機轉速的目的。深圳市海利科科技開發有限公司推出的新一代高性能HLK-ZIN系列智能高壓變頻調速系統是一種集電力電子技術、微電子技術、光電通信技術、計算機技術、自動化控制技術等為一體的高新技術產品，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速及節能的要求。該產品通過“功率裂變”與高壓“再生”技術（“電池組”技術），直接帶動高壓電機，具有對電網污染小、輸出諧波小的優良特性，各項技術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、節能分析 通過流體力學的基本定律可知：風機屬平方轉矩負載，其轉速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，流量與轉速成正比，壓力與轉速的平方成正比，軸功率與轉速的立方成正比。 根據風機平方轉矩負載關系式：P / P0=（n / n0）3計算，式中為P0額定轉速n0時的功率；P為轉速n時的功率。 以熱電車間12MW發電機組配備的450KW引風機為例：單臺鍋爐負荷41t/h，引風機運行工況為 24小時連續運行，運行在50%負荷（對應變頻運行頻率25Hz，擋板調節時電機功耗65%）；全年運行時間在300天為計算依據，則理論節電為： 變頻調速時每年的節電量為：W1=450×24×[1－（29/50）3]×300=2607876kW·h 調節擋板開度時的節電量為：W2=450×（1－65%）×24×300=1134000kW·h 相比較節電量為：W= W1－W2=2607876－1134000=1473876kW·h 每度電價0.54元，則采用變頻調速每年可節約電費79.56萬元。 通過以上工況下的節能計算可以看出，高壓變頻調速技術的應用具有顯著的節能降耗效果。但是，由于各種工業現場的負載、運行工況、控制目標的差異，在計算方式上存在很大的區別；以下為實際統計節能效果： 以上統計證明，并且通過一年半的運行，高壓變頻器用于風機設備驅動控制場合取得了顯著的節電效果既提高了設備效率，又滿足了生產工藝要求，并且大大減少了設備維護、維修費用和時間，還降低了停產周期。直接和間接經濟效益十分明顯，滿足調速工藝要求，實現了發電機組控制系統自動化，變頻器高精度寬范圍的無級調速功能，不僅全面滿足了電廠峰荷動態調節的需要，而且和電廠的DCS系統實現了無縫接口，實現了電機軟啟動、軟制動和智能調速，可以根據鍋爐燃燒需要調節控制電機工作電源頻率，改變控制電機轉速達到調節控制爐膛引送風量，實現風量的閉環調節，提高生產效率和機組自動化水平，大大改善電廠的工作和生產環境。