BB公司CAS800變頻器在燃燒爐引風(fēng)機(jī)中的節(jié)能應(yīng)用研究

孫志賓等

摘要：由于人們對資源的無節(jié)制開采，目前能源的日益緊張已經(jīng)成為了人們不得不面對的問題，與能源相關(guān)的供需矛盾也開始制約著我國目前以及以后的經(jīng)濟(jì)建設(shè)。文章從變頻調(diào)速能夠節(jié)能的相關(guān)原理、變頻器以及它的調(diào)速原理以及燃燒爐上變頻器的應(yīng)用等問題出發(fā)，對ABB公司CAS800變頻器在燃燒爐引風(fēng)機(jī)中的節(jié)能應(yīng)用進(jìn)行相關(guān)的研究。

關(guān)鍵詞：CAS800變頻器；燃燒爐引風(fēng)機(jī)；節(jié)能應(yīng)用；調(diào)速原理；變頻器 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TK223 文章編號：1009-2374（2015）06-0098-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0476

近些年來，由于人們對資源的無節(jié)制開采，目前，能源的日益緊張已經(jīng)成為了人們不得不面對的問題，相應(yīng)的，與能源相關(guān)的供需矛盾也開始制約著我國目前以及以后的經(jīng)濟(jì)建設(shè)。在各個行業(yè)中，造紙行業(yè)在自身的運營過程中會使用大量的泵類以及風(fēng)機(jī)進(jìn)行負(fù)載，因此，它也是對電力能源進(jìn)行主要消耗的用電大戶。在使用過程中，這些電動機(jī)基本都是在比較低的電能利用率中進(jìn)行相關(guān)作業(yè)的，所以，如果可以將這些電動機(jī)在使用過程中的電能利用率提高15%～25%，那么，全年全國可以節(jié)約的電能數(shù)量是非常巨大的。

1 變頻調(diào)速能夠節(jié)能的相關(guān)原理

在這里可以將堿回收工段燃燒爐作為樣例。按照相關(guān)規(guī)定，堿回收燃燒爐的引風(fēng)機(jī)以及送風(fēng)機(jī)的相關(guān)風(fēng)量裕度是6%～10%及4.5%。在整個設(shè)備的設(shè)計過程中設(shè)計人員很難將管網(wǎng)的阻力計算出來，同時，考慮到設(shè)備在長期的使用過程中可能會出現(xiàn)的各種各樣的問題，設(shè)計人員經(jīng)常會把系統(tǒng)能夠達(dá)到的最大風(fēng)壓裕度以及風(fēng)量當(dāng)成是選擇設(shè)備類型的依據(jù)。然而，設(shè)備的系列以及型號是有限的，在選擇過程中經(jīng)常會出現(xiàn)在選不到符合要求的設(shè)備就轉(zhuǎn)而選擇其他與所需差距最小的一種，通常情況下這種的裕度會大于30%左右。所以，這些設(shè)備在運行過程中，由于沒有達(dá)到生產(chǎn)所需要的實際要求，只能夠靠對風(fēng)道的擋板的開度或是風(fēng)門進(jìn)行一定的調(diào)節(jié)來滿足企業(yè)在實際的生產(chǎn)過程中所使用的生產(chǎn)工藝對于自身所需的風(fēng)量的要求。相對的，在水泵的運行過程中，需要靠對設(shè)備的閥門的開度進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)來使水的流量能夠達(dá)到供水的要求，水泵運行的工況和風(fēng)機(jī)類似，在作業(yè)中，把憑借對風(fēng)門或是閥門的開度進(jìn)行調(diào)整從而對水泵流量以及風(fēng)機(jī)風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法叫做節(jié)流調(diào)節(jié)。通常情況下，水泵或是風(fēng)機(jī)自身所固有的特性不會發(fā)生改變，在進(jìn)行節(jié)流調(diào)節(jié)的整個過程中，僅僅使用將閥門或是風(fēng)門的開度變小的方法來人為地使管路的阻力得到增加，這樣的做法不僅使管路系統(tǒng)所受到的損失得到增加，也不利于水泵以及風(fēng)機(jī)等設(shè)備的節(jié)能運行，因此，設(shè)計人員可以使變頻調(diào)速的方式發(fā)生改變，通過使水泵以及風(fēng)機(jī)的原有轉(zhuǎn)速來使水泵的流量以及風(fēng)機(jī)的風(fēng)量獲得一定的改變，從而能夠適應(yīng)整個生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)工藝的相關(guān)需要。這樣的調(diào)節(jié)方式被稱作水泵以及風(fēng)機(jī)的調(diào)速控制。使用這樣的調(diào)控方式可以使水泵、風(fēng)機(jī)的無級調(diào)速得到實現(xiàn)，同時可以方便地形成一個閉環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，從而使恒流量或是恒壓控制能夠得到實現(xiàn)。在實際的作業(yè)過程中，這樣的運行系統(tǒng)所消耗的能耗最少，企業(yè)能夠獲得的綜合效益也最高。

2 變頻器以及它的調(diào)速原理

所謂變頻器，是在其運行過程中通過使用電力半導(dǎo)體器件所具有的通斷作用，使工頻電源轉(zhuǎn)變成其他頻率的電能控制裝置。通常來說，從變頻器的外部結(jié)構(gòu)上來看，它分為三個部分：主電路的接線端，這一部分主要包括整個工頻電網(wǎng)中的輸入端以及另一邊的接電動機(jī)上的輸出端；操作版面，即指鍵盤；控制端，主要有受外部信號來對變頻器進(jìn)行控制的端子、對變頻器的工作狀態(tài)進(jìn)行指示的端子以及微機(jī)與變頻器或是其他設(shè)備中的通信接口等等?？刂苹芈芬约爸骰芈饭餐瑯?gòu)成了變頻器的內(nèi)部組成，主回路是為異步電動機(jī)在運行過程中提供調(diào)頻調(diào)壓電源的負(fù)責(zé)電力變換的部分；控制電路是由制動電路、運算電路、對信號起到控制作用的輸入輸出電路以及檢測電路等部分組成。根據(jù)電機(jī)的相關(guān)理論可以得知，N=60f/p（1-s）是表示異步電動機(jī)轉(zhuǎn)速的公式，這里的f表示的是電機(jī)定子供電的相關(guān)頻率，s表示的是轉(zhuǎn)差率，p表示的是電機(jī)定子繞組極對數(shù)。由已知公式可以知道，如果將定子供電頻率進(jìn)行勻速改變，那么就可以使電動機(jī)的轉(zhuǎn)速得到平滑的改變，但是，只對電機(jī)定子供電的相關(guān)頻率進(jìn)行改變是不夠的，因為它的降低或是升高等變化會使磁通發(fā)生增大或是減小的變化，進(jìn)而致使電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩變小。甚至在嚴(yán)重時還會導(dǎo)致電動機(jī)發(fā)生堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象或是使磁路發(fā)生飽和，使鐵耗量迅速增大。面對這種情況，在對電源的頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)的時候，還應(yīng)對電壓的大小進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，使磁通的穩(wěn)定得到維持，也使最大轉(zhuǎn)矩不發(fā)生改變。

3 燃燒爐上變頻器的應(yīng)用

3.1 相關(guān)工藝簡介

在造紙的蒸發(fā)工段中，將送來的濃黑液送進(jìn)圓盤蒸發(fā)器，使其經(jīng)過爐膛煙氣的另一次蒸發(fā)，得到濃縮后，由黑液噴槍對其進(jìn)行高壓噴入，使其進(jìn)入到高溫燃燒爐內(nèi)，在經(jīng)過一二次的風(fēng)景預(yù)熱器之后，根據(jù)它的實際情況按照不同的比例經(jīng)由不同的入口高度來送進(jìn)爐膛。在燃燒過程中，一定要保證爐膛自身的負(fù)壓要處于-25～-65Pa，這樣的保證作業(yè)過程中的安全運行以及穩(wěn)定燃燒。要使?fàn)t膛負(fù)壓得到穩(wěn)定有兩種方案可對其進(jìn)行控制：一種是電動機(jī)按照工頻恒速進(jìn)行運轉(zhuǎn)；另一種是使用交流變頻調(diào)速的方案。

3.2 使控制功能得到實現(xiàn)

在整個系統(tǒng)的運行過程中，引風(fēng)機(jī)是由一臺交流異步的電動機(jī)進(jìn)行驅(qū)動的。根據(jù)對國內(nèi)市場上的多種變頻器的控制特點以及性能進(jìn)行比較后，結(jié)合引風(fēng)機(jī)自身的現(xiàn)實狀況以及工作特點，選擇了ABB公司的CAS800變頻器。這個系列的變頻器在具有一般變頻器的控制功能外，還有設(shè)定值修正、PID控制、睡眠功能以及多信號輸入等控制功能。CAS800系列的變頻器內(nèi)置有一個PID控制器，它可以通過對由壓力傳感器所測得的相關(guān)爐膛負(fù)壓進(jìn)行比較，從而形成偏差信號，根據(jù)此信號，變頻器可以利用自身的PID控制功能，使風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速得到一定的調(diào)節(jié)，從而使?fàn)t膛的負(fù)壓得到穩(wěn)定。

3.3 對睡眠功能的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定

如果想要按照正確的方法使用變頻器，使它的優(yōu)越性能得到完全的發(fā)揮，那么，對它的參數(shù)進(jìn)行正確的設(shè)置就顯得十分重要。對于CAS800系列的變頻器來說，它的控制板面上帶有相關(guān)的啟動導(dǎo)向，在用戶第一次為變頻器上電的時候，啟動導(dǎo)向就可以按照最佳步驟對用戶進(jìn)行引導(dǎo)，使其順利完成設(shè)備的調(diào)試過程。CAS800系列的變頻器還具有受PID控制的系統(tǒng)休眠功能。這項功能可以避免電機(jī)在超低速的狀態(tài)中工作，既能達(dá)到節(jié)約電能的目的，又可以實現(xiàn)減少對于電機(jī)的損耗。在爐膛的負(fù)壓達(dá)到了-60Pa的時候，為了達(dá)到使設(shè)備能夠進(jìn)行正常作業(yè)的負(fù)壓要求，這時PID控制器就可以使電機(jī)的轉(zhuǎn)速降低，從而保持低速作業(yè)的狀態(tài)，既使電機(jī)正常作業(yè)，又可以節(jié)約電能。

4 結(jié)語

根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，這套設(shè)備在運行的半余年時間中，所收到的節(jié)能效果十分顯著，風(fēng)機(jī)平均每月的耗電量為28000度，如仍舊使用風(fēng)門控制，那么耗電量預(yù)計會在39000度左右，此外，它還使風(fēng)機(jī)以及電機(jī)的使用壽命得到延長，使軸承以及風(fēng)機(jī)葉輪的磨損減少，節(jié)約了檢修的時間以及費用。

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作者簡介：孫志賓（1978-），男，河北唐山人，開灤服務(wù)分公司電氣工程師，研究方向：PLC及變頻在供暖中的

應(yīng)用。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）