試論變頻技術對鍋爐輔機設備合理改造的技術應用

孫廣偉

摘要：工業用電中60%～70%的電量被電動機所消耗，而這些用電中，又有約90%被三相交流異步電動機所消耗，可見電動機用量之大。變頻器的出現，使得交流電動機調速困難、交變速設備結構復雜且效率和可靠性不盡人意的缺點得以改善。本文就在采暖系統中采用變頻技術對鍋爐輔機設備進行合理的改造可以達到節約能源、人力及維修費用，降低生產成本目的進行闡述。

關鍵詞：鍋爐輔機設備；應用變頻技術；節能降耗

變頻器在工業領域的使用越來越廣泛，本文從供熱工程實踐的角度，論述了供熱設備在變頻器使用上的共性問題，？隨著科學技術的進步，變頻技術的日趨成熟。本文就在采暖系統中采用變頻技術對鍋爐輔機設備進行合理的改造可以達到節約能源、人力及維修費用，降低生產成本目的進行闡述，并著重論述了變頻器在供熱工程實際應用過程中維護及故障處理等常見問題和解決方法。

1補水與循環系統應用

在鍋爐系統運行中，由于管網失水，蒸汽汽化的損耗，造成系統壓力的變化，壓力過高或過低將對鍋爐的安全運行產生很大的影響。而現行的鍋爐補水方式多采用人工值守配合電接點壓力表的方式來控制和監視水位的變化。由于系統壓力不穩和管網失水等多方面原因，補水泵需要根據系統壓力對系統進行補水或停止供水，如果采用電接點壓力表來控制補水泵的運行狀態，電接點壓力表將會在高低水位之間頻繁動作，導致了補水泵電機的頻繁起動和停止，由于補水系統采用的是直接起動或降壓起動的工頻工作方式，頻繁起動產生的大電流及機械沖擊，增加了電接點壓力表、水泵、接觸器、電機等設備的維修量，降低了設備的使用壽命。另外補水系統由于高低水位的壓差而產生的系統集氣現象，將直接影響整個系統的供暖質量。如果在補水系統中采用變頻技術循環控制，通過安裝在管網出口的遠傳壓力表，將采集到的系統靜壓和動壓信號轉換成0-20mA的模擬信號，經變頻器內置PID與給定值進行運算比較，控制變頻器的輸出頻率，從而改變補水泵的工作狀態，有效的保持系統壓力的穩定。如果利用現有設備進行改造，一般可采用原有補水泵組，對原有的控制柜進行變頻改造，采用一臺變頻器控制二臺補水泵 ，在系統需要大量補水時，以變頻方式起動第一臺補水泵，達到工頻運轉后，切換至工頻方式工作，然后再起動第二臺補水泵。當系統壓力達到給定值后工頻運行停止，一臺水泵以變頻方式運行，對系統進行補水，當系統不需補水時，變頻器可自動進入休眠狀態，使補水泵停止運行進入待命狀態，這種工作方式使整個系統的壓力保持恒定，真正的達到了恒壓補水的目的。

由于變頻器的零阻力起動方式，沒有起動時的大電流，對電機、水泵的機械沖擊和磨損減少到最小，從而大大減輕了維修的工作量，變頻裝置的節能效果也相當明顯，另外，變頻裝置的自動化程度較高，可排除原來由于人工值守等人為因素所造成的系統壓力過高或過低對鍋爐系統造成的危害，對保證整個供熱系統的壓力、供熱質量和鍋爐的安全經濟運行會起到了積極促進的作用。

鍋爐采暖過程中，將熱能傳輸到系統管網中是依靠循環泵的轉動來實現的，循環泵是整個系統中傳遞熱能的動力源，為了使熱量傳送至管網末端，就需要加大循環量，而加大循環量就一定要增加循環泵的數量來控制水的流量，這樣就會有一部分余熱被白白的浪費?，F在循環泵電機的工作方式都是以降壓起動為主的工頻運行方式進行工作的，如果循環泵組采用變頻工作的方式，將系統的流量參數與溫度參數利用傳感器將信號傳送至PC或控制器，然后由PC來控制循環泵的轉速與數量，整個循環系統以多臺電機協同工作，配合一臺變頻器，用變頻方式起動第一臺循環泵，如果循環量達不到要求，將第一臺泵切換成工頻，然后起動第二臺泵，依次類推，當系統循環量達到要求時，由最后起動的一臺循環泵以變頻方式來調節余量。這樣做的好處：一是對電機沖擊，磨損將會減少到最小，二是循環泵流量調節的自由度較大，系統的溫度可有效地被控制，鍋爐的余熱，不會被白白的浪費，從而使整個供暖系統的溫度可以自由的被我們掌握和調節。但是，現有的循環系統采用水泵多臺并聯運行運行效率會降低很多，經過實際運行對比，不推薦超過三臺循環泵并聯運行，近年來我公司采取改造大功率循環泵，采用單臺大功率循環泵，配合變頻控制轉速來調整循環泵的流量，使系統效率大大提高，在供暖初末期節電效果明顯。達到滿意的循環效果。

2 鼓引風系統應用

現在我們使用的鍋爐系統在燃燒時需要鼓引風的工作才能使鍋爐正常燃燒，在鍋爐運行時通過改變爐膛的進風與引風量時爐膛在1-3負壓范圍內運行，同時為了使煤在爐膛內燃燒的更充分，需要調節鼓引風的進風量，而風量的調節是通過電動執行機構或手工方式來調節風門擋板來實現，而在實際工作中風門擋板的開啟范圍是在50%～70%范圍內調節就可以滿足爐膛燃燒的需要，這樣就會使一部分能量消耗在擋板上，同時電動執行機構的頻繁動作，鼓引風機在啟動時所產生的大電流形成的對供電系統和機械系統的沖擊，導致了機械部分故障的提高和維修量的增加，如果采用變頻方式，將風門擋板取消或開啟至最大，通過電位器的手動調節或鍋爐負壓變送器傳送的信號送到PC控制器來自動的調節鼓引風機的轉速，從而達到調節鼓引風風量的目的。另外，通過變頻改造后較改造前平均節電率為20%～50%。由于軟啟動、軟停止對機械的磨損小、無沖擊、降低了設備的維護費用，且投資回收期較短，一般在6～12個月即可收回投資。

3 變頻器的維護

變頻器由許多集成芯片，電子元器件等組成，裝置較為復雜，壽命一般小于10年，使用過程中不可避免的會出現各種故障，正確的維護，簡單的檢修可保證生產生活的正常進行。

3.1 變頻器常見的故障？

3.1.1變頻器的工作環境。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高；振動是對電子器件造成機械損傷的主要原因，可安裝在振動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造成電子器件生銹、接觸不良、絕緣降低而形成短路，可對控制柜進行防腐防塵處理，并采用封閉式結構。

3.1.2外部的電磁感應干擾。外部的電磁感應干擾可能會引起控制回路誤動作，造成工作不正?；蛲C，嚴重時甚至損壞變頻器?？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。為保證設備的正常運行，對變頻器供電電源也有相應的要求。如果附近有直接起動電動機和電磁爐等設備，應和變頻器供電系統分離，減小相互影響。對于要求瞬時停電后仍能繼續運行的場合，除選擇合適價格的變頻器外，還應預先考慮負載電機的降速比例。變頻器和外部控制回路采用瞬停補償方式，當電壓回復后，通過速度追蹤和測速電機的檢測來防止在加速中的過電流。對于要求不能停止運行的設備，要對變頻器加裝自動切換的不停電電源裝置。？

不同廠家對變頻器的操作方法設定略有差異，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，應多參考變頻器廠家提供的使用手冊，在實際應用中多積累經驗。

參考文獻：

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