變頻技術(shù)在燃?xì)忮仩t節(jié)能系統(tǒng)中的應(yīng)用

河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司南陽卷煙廠 楊如惠 葉帛 唐克爭

引言

變頻技術(shù)在當(dāng)代的調(diào)速技術(shù)中占有一席之地，有著不可替代的理想技術(shù)效果。科技的迅速發(fā)展，使變頻技術(shù)逐漸具備了在工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的條件[1]。老式的鍋爐電控系統(tǒng)主要以接觸器（contactor）、繼電器（relay）為鏈接，若從技術(shù)層面進(jìn)行評(píng)估，會(huì)存在影響鍋爐整體運(yùn)行節(jié)能性與安全性的問題。本文提出的電機(jī)變頻調(diào)速裝置主要為系統(tǒng)執(zhí)行部門進(jìn)行控制應(yīng)用，可節(jié)約系統(tǒng)元器件的使用成本，從而借助交流電機(jī)變頻技術(shù)達(dá)到降低鍋爐整體能耗率的問題。

1 變頻技術(shù)的原理及優(yōu)勢

變頻器的電路主要由整流（rectification）、直流、逆變（contravariant）和控制四大部分構(gòu)成，對(duì)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)速度、耗能等方面進(jìn)行共同作用。變頻技術(shù)的基本原理是通過改變電流的頻率達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的，從而達(dá)到機(jī)電設(shè)備可以無極調(diào)速的使用狀態(tài)。變頻技術(shù)應(yīng)用于電機(jī)的優(yōu)勢則在于實(shí)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行的安全性，并對(duì)運(yùn)行速度進(jìn)行自動(dòng)降速控制，在降低電機(jī)的能源消耗的同時(shí)提高運(yùn)行工作效率[2]。

變頻器應(yīng)用于電機(jī)可整體提高鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)的效率，原因在于：在頻率變化后，電動(dòng)機(jī)基本保持額定轉(zhuǎn)差率同步運(yùn)行的狀態(tài)，在變頻器作用時(shí)，變頻裝置只產(chǎn)生變流的損失，鍋爐整體運(yùn)行的效率下降。

變頻器應(yīng)用于電機(jī)可整體提高鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)的范圍，并在鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)的范圍內(nèi)具有較高的調(diào)速效率，可達(dá)到10∶1 甚至20∶1。所以變頻技術(shù)適用于常處于低運(yùn)轉(zhuǎn)速率轉(zhuǎn)臺(tái)下的負(fù)載寬范圍。

變頻技術(shù)簡化了燃?xì)忮仩t的運(yùn)行過程，如未應(yīng)用前，燃?xì)忮仩t的啟動(dòng)時(shí)間為10 分鐘，在應(yīng)用變頻技術(shù)后，僅需要1 分鐘就可達(dá)到風(fēng)機(jī)與隨風(fēng)機(jī)一同開啟的效果。

概括來說，變頻技術(shù)基本可以保持鍋爐運(yùn)作時(shí)的額定轉(zhuǎn)差率，是一種高效調(diào)速方法。

2 變頻技術(shù)在燃?xì)忮仩t中的燃燒控制

燃?xì)忮仩t應(yīng)用變頻器的根本原因在于可以保證鍋爐燃燒熱量適應(yīng)整體系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷的需要，符合燃?xì)忮仩t對(duì)安全性的需求。變頻器對(duì)燃?xì)忮仩t的燃燒控制方式如下所示。

（1）可通過變頻器對(duì)燃?xì)饬窟M(jìn)行控制信號(hào)的傳遞，通過調(diào)節(jié)燃?xì)饬康氖褂帽壤?，再結(jié)合鼓風(fēng)量的大小，使燃?xì)忮仩t的燃燒狀態(tài)達(dá)到最佳。

（2）提高煙氣含氧量的參數(shù)，保證鍋爐的經(jīng)濟(jì)燃燒，提高燃?xì)忮仩t的熱效率。

（3）變頻器對(duì)燃?xì)忮仩t內(nèi)傳感器的數(shù)值進(jìn)行采集，利用自身的調(diào)節(jié)功能對(duì)鍋爐引風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制，以保證鍋爐堂內(nèi)的氣壓值穩(wěn)定。

在傳統(tǒng)人工調(diào)節(jié)系統(tǒng)時(shí)，燃?xì)忮仩t內(nèi)堂的氣壓值不穩(wěn)定，導(dǎo)致工作人員難以對(duì)數(shù)值進(jìn)行精確掌握。當(dāng)壓力值過大時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致燃?xì)忮仩t的漏風(fēng)損失和排煙熱損失；當(dāng)壓力值過小時(shí)，會(huì)導(dǎo)致燃?xì)忮仩t內(nèi)正膛向外部噴火，以至于對(duì)環(huán)境造成破壞以及污染。在應(yīng)用變頻器后，閉環(huán)控制整個(gè)燃?xì)忮仩t的工作方式，促使引風(fēng)機(jī)能夠自動(dòng)根據(jù)膛內(nèi)的壓值進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控。

3 變頻調(diào)速器的節(jié)能控制

根據(jù)流體力學(xué)可知，風(fēng)機(jī)的交流電動(dòng)機(jī)功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。所以，當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速低時(shí)，燃?xì)忮仩t內(nèi)的電動(dòng)機(jī)功率成立方比下降，節(jié)能效果明顯提升。在本系統(tǒng)中變頻器通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速對(duì)燃?xì)饬?、給水量、鼓風(fēng)量進(jìn)行整體調(diào)節(jié)，節(jié)能原理詳情如圖1 所示。

圖1 變頻器控制的風(fēng)壓與風(fēng)量曲線圖

如圖1 所示，曲線A 為風(fēng)機(jī)在轉(zhuǎn)速保持不變的情況下的風(fēng)壓；曲線B 為燃?xì)忮仩t風(fēng)門全開的風(fēng)阻特性。假設(shè)鍋爐風(fēng)機(jī)工作在HC點(diǎn)的工作效率最高，此時(shí)風(fēng)量為QC，軸功率為NC，成正比關(guān)系。在順應(yīng)生產(chǎn)工藝需求時(shí)，風(fēng)量由HC降至HB，官網(wǎng)組力特性變?yōu)榍€B，在圖1 中可明顯看出風(fēng)壓QB反而增加，說明軸功率下降幅度不大。如采用變頻器的方式，風(fēng)機(jī)數(shù)由C 降至B，則轉(zhuǎn)數(shù)風(fēng)量（Q-H）特性如曲線n 所示，功率隨著風(fēng)壓的降低也隨之降低，實(shí)現(xiàn)了燃?xì)忮仩t綠色減排的功效[3]。

4 結(jié)語

綜上所述，變頻技術(shù)在鍋爐節(jié)能系統(tǒng)中的應(yīng)用改造，可以將燃?xì)忮仩t運(yùn)行時(shí)的各個(gè)元器件的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行快速計(jì)算和啟停。同時(shí)可延長電機(jī)以及其他設(shè)備的壽命，節(jié)約機(jī)器的使用成本，避免大功率元器件在運(yùn)行時(shí)對(duì)燃?xì)忮仩t的損壞。