試論變頻技術(shù)對(duì)鍋爐輔機(jī)設(shè)備合理改造的技術(shù)應(yīng)用

孫廣偉

摘要：工業(yè)用電中60%～70%的電量被電動(dòng)機(jī)所消耗，而這些用電中，又有約90%被三相交流異步電動(dòng)機(jī)所消耗，可見(jiàn)電動(dòng)機(jī)用量之大。變頻器的出現(xiàn)，使得交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速困難、交變速設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜且效率和可靠性不盡人意的缺點(diǎn)得以改善。本文就在采暖系統(tǒng)中采用變頻技術(shù)對(duì)鍋爐輔機(jī)設(shè)備進(jìn)行合理的改造可以達(dá)到節(jié)約能源、人力及維修費(fèi)用，降低生產(chǎn)成本目的進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：鍋爐輔機(jī)設(shè)備；應(yīng)用變頻技術(shù)；節(jié)能降耗

變頻器在工業(yè)領(lǐng)域的使用越來(lái)越廣泛，本文從供熱工程實(shí)踐的角度，論述了供熱設(shè)備在變頻器使用上的共性問(wèn)題，？隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，變頻技術(shù)的日趨成熟。本文就在采暖系統(tǒng)中采用變頻技術(shù)對(duì)鍋爐輔機(jī)設(shè)備進(jìn)行合理的改造可以達(dá)到節(jié)約能源、人力及維修費(fèi)用，降低生產(chǎn)成本目的進(jìn)行闡述，并著重論述了變頻器在供熱工程實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中維護(hù)及故障處理等常見(jiàn)問(wèn)題和解決方法。

1補(bǔ)水與循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)用

在鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行中，由于管網(wǎng)失水，蒸汽汽化的損耗，造成系統(tǒng)壓力的變化，壓力過(guò)高或過(guò)低將對(duì)鍋爐的安全運(yùn)行產(chǎn)生很大的影響。而現(xiàn)行的鍋爐補(bǔ)水方式多采用人工值守配合電接點(diǎn)壓力表的方式來(lái)控制和監(jiān)視水位的變化。由于系統(tǒng)壓力不穩(wěn)和管網(wǎng)失水等多方面原因，補(bǔ)水泵需要根據(jù)系統(tǒng)壓力對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)水或停止供水，如果采用電接點(diǎn)壓力表來(lái)控制補(bǔ)水泵的運(yùn)行狀態(tài)，電接點(diǎn)壓力表將會(huì)在高低水位之間頻繁動(dòng)作，導(dǎo)致了補(bǔ)水泵電機(jī)的頻繁起動(dòng)和停止，由于補(bǔ)水系統(tǒng)采用的是直接起動(dòng)或降壓起動(dòng)的工頻工作方式，頻繁起動(dòng)產(chǎn)生的大電流及機(jī)械沖擊，增加了電接點(diǎn)壓力表、水泵、接觸器、電機(jī)等設(shè)備的維修量，降低了設(shè)備的使用壽命。另外補(bǔ)水系統(tǒng)由于高低水位的壓差而產(chǎn)生的系統(tǒng)集氣現(xiàn)象，將直接影響整個(gè)系統(tǒng)的供暖質(zhì)量。如果在補(bǔ)水系統(tǒng)中采用變頻技術(shù)循環(huán)控制，通過(guò)安裝在管網(wǎng)出口的遠(yuǎn)傳壓力表，將采集到的系統(tǒng)靜壓和動(dòng)壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成0-20mA的模擬信號(hào)，經(jīng)變頻器內(nèi)置PID與給定值進(jìn)行運(yùn)算比較，控制變頻器的輸出頻率，從而改變補(bǔ)水泵的工作狀態(tài)，有效的保持系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定。如果利用現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改造，一般可采用原有補(bǔ)水泵組，對(duì)原有的控制柜進(jìn)行變頻改造，采用一臺(tái)變頻器控制二臺(tái)補(bǔ)水泵 ，在系統(tǒng)需要大量補(bǔ)水時(shí)，以變頻方式起動(dòng)第一臺(tái)補(bǔ)水泵，達(dá)到工頻運(yùn)轉(zhuǎn)后，切換至工頻方式工作，然后再起動(dòng)第二臺(tái)補(bǔ)水泵。當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到給定值后工頻運(yùn)行停止，一臺(tái)水泵以變頻方式運(yùn)行，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)水，當(dāng)系統(tǒng)不需補(bǔ)水時(shí)，變頻器可自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài)，使補(bǔ)水泵停止運(yùn)行進(jìn)入待命狀態(tài)，這種工作方式使整個(gè)系統(tǒng)的壓力保持恒定，真正的達(dá)到了恒壓補(bǔ)水的目的。

由于變頻器的零阻力起動(dòng)方式，沒(méi)有起動(dòng)時(shí)的大電流，對(duì)電機(jī)、水泵的機(jī)械沖擊和磨損減少到最小，從而大大減輕了維修的工作量，變頻裝置的節(jié)能效果也相當(dāng)明顯，另外，變頻裝置的自動(dòng)化程度較高，可排除原來(lái)由于人工值守等人為因素所造成的系統(tǒng)壓力過(guò)高或過(guò)低對(duì)鍋爐系統(tǒng)造成的危害，對(duì)保證整個(gè)供熱系統(tǒng)的壓力、供熱質(zhì)量和鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行會(huì)起到了積極促進(jìn)的作用。

鍋爐采暖過(guò)程中，將熱能傳輸?shù)较到y(tǒng)管網(wǎng)中是依靠循環(huán)泵的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，循環(huán)泵是整個(gè)系統(tǒng)中傳遞熱能的動(dòng)力源，為了使熱量傳送至管網(wǎng)末端，就需要加大循環(huán)量，而加大循環(huán)量就一定要增加循環(huán)泵的數(shù)量來(lái)控制水的流量，這樣就會(huì)有一部分余熱被白白的浪費(fèi)?，F(xiàn)在循環(huán)泵電機(jī)的工作方式都是以降壓起動(dòng)為主的工頻運(yùn)行方式進(jìn)行工作的，如果循環(huán)泵組采用變頻工作的方式，將系統(tǒng)的流量參數(shù)與溫度參數(shù)利用傳感器將信號(hào)傳送至PC或控制器，然后由PC來(lái)控制循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速與數(shù)量，整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)以多臺(tái)電機(jī)協(xié)同工作，配合一臺(tái)變頻器，用變頻方式起動(dòng)第一臺(tái)循環(huán)泵，如果循環(huán)量達(dá)不到要求，將第一臺(tái)泵切換成工頻，然后起動(dòng)第二臺(tái)泵，依次類推，當(dāng)系統(tǒng)循環(huán)量達(dá)到要求時(shí)，由最后起動(dòng)的一臺(tái)循環(huán)泵以變頻方式來(lái)調(diào)節(jié)余量。這樣做的好處：一是對(duì)電機(jī)沖擊，磨損將會(huì)減少到最小，二是循環(huán)泵流量調(diào)節(jié)的自由度較大，系統(tǒng)的溫度可有效地被控制，鍋爐的余熱，不會(huì)被白白的浪費(fèi)，從而使整個(gè)供暖系統(tǒng)的溫度可以自由的被我們掌握和調(diào)節(jié)。但是，現(xiàn)有的循環(huán)系統(tǒng)采用水泵多臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行運(yùn)行效率會(huì)降低很多，經(jīng)過(guò)實(shí)際運(yùn)行對(duì)比，不推薦超過(guò)三臺(tái)循環(huán)泵并聯(lián)運(yùn)行，近年來(lái)我公司采取改造大功率循環(huán)泵，采用單臺(tái)大功率循環(huán)泵，配合變頻控制轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)整循環(huán)泵的流量，使系統(tǒng)效率大大提高，在供暖初末期節(jié)電效果明顯。達(dá)到滿意的循環(huán)效果。

2 鼓引風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)用

現(xiàn)在我們使用的鍋爐系統(tǒng)在燃燒時(shí)需要鼓引風(fēng)的工作才能使鍋爐正常燃燒，在鍋爐運(yùn)行時(shí)通過(guò)改變爐膛的進(jìn)風(fēng)與引風(fēng)量時(shí)爐膛在1-3負(fù)壓范圍內(nèi)運(yùn)行，同時(shí)為了使煤在爐膛內(nèi)燃燒的更充分，需要調(diào)節(jié)鼓引風(fēng)的進(jìn)風(fēng)量，而風(fēng)量的調(diào)節(jié)是通過(guò)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)或手工方式來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)門擋板來(lái)實(shí)現(xiàn)，而在實(shí)際工作中風(fēng)門擋板的開(kāi)啟范圍是在50%～70%范圍內(nèi)調(diào)節(jié)就可以滿足爐膛燃燒的需要，這樣就會(huì)使一部分能量消耗在擋板上，同時(shí)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的頻繁動(dòng)作，鼓引風(fēng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的大電流形成的對(duì)供電系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)的沖擊，導(dǎo)致了機(jī)械部分故障的提高和維修量的增加，如果采用變頻方式，將風(fēng)門擋板取消或開(kāi)啟至最大，通過(guò)電位器的手動(dòng)調(diào)節(jié)或鍋爐負(fù)壓變送器傳送的信號(hào)送到PC控制器來(lái)自動(dòng)的調(diào)節(jié)鼓引風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到調(diào)節(jié)鼓引風(fēng)風(fēng)量的目的。另外，通過(guò)變頻改造后較改造前平均節(jié)電率為20%～50%。由于軟啟動(dòng)、軟停止對(duì)機(jī)械的磨損小、無(wú)沖擊、降低了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用，且投資回收期較短，一般在6～12個(gè)月即可收回投資。

3 變頻器的維護(hù)

變頻器由許多集成芯片，電子元器件等組成，裝置較為復(fù)雜，壽命一般小于10年，使用過(guò)程中不可避免的會(huì)出現(xiàn)各種故障，正確的維護(hù)，簡(jiǎn)單的檢修可保證生產(chǎn)生活的正常進(jìn)行。

3.1 變頻器常見(jiàn)的故障？

3.1.1變頻器的工作環(huán)境。溫度是影響電子器件壽命及可靠性的重要因素，可安裝散熱裝置并避免日光直射以避免溫度過(guò)高；振動(dòng)是對(duì)電子器件造成機(jī)械損傷的主要原因，可安裝在振動(dòng)沖擊較小的部位或者采用橡膠等避振措施；潮濕、腐蝕性氣體及塵埃等會(huì)造成電子器件生銹、接觸不良、絕緣降低而形成短路，可對(duì)控制柜進(jìn)行防腐防塵處理，并采用封閉式結(jié)構(gòu)。

3.1.2外部的電磁感應(yīng)干擾。外部的電磁感應(yīng)干擾可能會(huì)引起控制回路誤動(dòng)作，造成工作不正?；蛲C(jī)，嚴(yán)重時(shí)甚至損壞變頻器?？刹捎靡韵路椒ㄒ种圃肼暩蓴_：？①采用屏蔽線回路②接地端子單獨(dú)使用；③縮短控制回路的配線距離④周圍的繼電器、接觸器線圈上加裝RC吸收器；⑤輸入端安裝噪聲濾波器。

3.1.3電源異常。為保證設(shè)備的正常運(yùn)行，對(duì)變頻器供電電源也有相應(yīng)的要求。如果附近有直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī)和電磁爐等設(shè)備，應(yīng)和變頻器供電系統(tǒng)分離，減小相互影響。對(duì)于要求瞬時(shí)停電后仍能繼續(xù)運(yùn)行的場(chǎng)合，除選擇合適價(jià)格的變頻器外，還應(yīng)預(yù)先考慮負(fù)載電機(jī)的降速比例。變頻器和外部控制回路采用瞬停補(bǔ)償方式，當(dāng)電壓回復(fù)后，通過(guò)速度追蹤和測(cè)速電機(jī)的檢測(cè)來(lái)防止在加速中的過(guò)電流。對(duì)于要求不能停止運(yùn)行的設(shè)備，要對(duì)變頻器加裝自動(dòng)切換的不停電電源裝置。？

不同廠家對(duì)變頻器的操作方法設(shè)定略有差異，但就其工作模式主要有面板操作模式和外部操作模式，由于篇幅有限，這里不再詳述。要合理使用變頻器，應(yīng)多參考變頻器廠家提供的使用手冊(cè)，在實(shí)際應(yīng)用中多積累經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

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