丹佛斯變頻器在鍋爐引風機上的應用

1、引言    廣東某紙業(yè)有限公司瓦楞紙生產(chǎn)過程中所需蒸汽由一臺4噸及一臺6噸的燃油鍋爐供給，其中4噸鍋爐的引風機配置一臺7.5KW的三相異步電機，6噸鍋爐的引風機配置一臺15KW的三相異步電機。兩個鍋爐均通過調(diào)節(jié)入口風門檔板的開度調(diào)節(jié)其引風量，在實際運行過程中常因引風量過小導致爐膛正壓而使鍋爐熄火；或因引風量太大導致爐內(nèi)燃油燃燒不充分而產(chǎn)生大量黑煙，浪費燃油資源。為此我們對鍋爐的引風機進行變頻調(diào)速技術(shù)改造，以達到節(jié)能降耗及提高鍋爐的自動化運行水平。 2、風機調(diào)速原理 2.1 風機是一種平方轉(zhuǎn)矩負載，其基本參數(shù)有： ①風量Q：單位時間內(nèi)流過風機的空氣量； ②風壓H：當空氣流過風機時，風機給予每立方米空氣的總能量稱為風機的全壓Ht（Pa）,其由靜壓Hd和動壓Hg組成，即Ht=Hd Hg； ③功率P：風機工作有效的總功率，Pt=Q?Ht； ④效率η：風機空氣功率除以風機軸功率。     2.2 風機特性曲線 H-Q曲線：當轉(zhuǎn)速恒定時，風壓與風量間的關系特性； P-Q曲線：當轉(zhuǎn)速恒定時，功率與風量間的關系特性； η-Q曲線：當轉(zhuǎn)速恒定時，風機的效率特性。 在不同轉(zhuǎn)速控制時的H-Q曲線如圖一所示： 由流體力學可知：P（功率）=Q（流量）?H（壓力） 而 Q/Qe=n/ne H/He=（n/ne）2 P/Pe=（n/ne）3 Qe: 風機的額定流量 He: 風機的額定壓力 Pe：風機的額定功率 ne：風機的額定轉(zhuǎn)速        由上述公式可知：如果風機的效率一定，當要求調(diào)節(jié)流量Q下降時，轉(zhuǎn)速n可成比例下降，此時風機的軸輸出功率P是成立方關系下降。即風機電機的耗電功率P與其轉(zhuǎn)速n近似成立方關系。     2.3 管網(wǎng)的風阻特性 當管網(wǎng)的風阻特性保持不變時，風量與通風阻力之間的關系為： K=R?Q2 K：通風阻力，單位（Pa） R:風阻，單位（kg/ m3） Q:風量，單位（m3/s）        由風量與通風阻力之間的關系式可知：風阻特性曲線為拋物線（如圖一中的R曲線所示）。     2.4風機的節(jié)能原理 三相異步電機轉(zhuǎn)速與頻率的關系為 n=60f（1-s）/P 當改變定子繞組的電源頻率時，就可以改變電機的轉(zhuǎn)速，即可調(diào)節(jié)風量的大小，因此調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速就可相應地調(diào)節(jié)輸入風機的功率，這樣就避免了風門調(diào)節(jié)風量時消耗在風門上的功率。     3、引風機變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的設計    在此鍋爐引風機變頻調(diào)速控制中，利用變頻器的段速功能根據(jù)鍋爐的不同工作狀態(tài)自動調(diào)節(jié)電機頻率，從而達到調(diào)節(jié)引風量的目的。    此鍋爐為負壓燃燒的鍋爐，如爐膛壓力偏高，火焰就可能噴出，損壞設備或燒傷人員；而如果爐膛負壓過大，則會吸入過多的冷空氣，致使爐膛溫度降低，增加熱損失。     鍋爐的啟動應緩慢進行，其啟動過程為： ①水系統(tǒng)檢查 ②啟動引風機 ③啟動鍋爐，此時鍋爐自控系統(tǒng)先啟動鼓風機對爐膛和風道進行吹掃 ④點燃過程，電極產(chǎn)生高壓電火花，燃油助燃器開始點燃，燃燒器電磁閥開通，點小火，火焰監(jiān)測器開始工作，如燃燒正常，延遲一分鐘，啟動大火電磁閥點大火，經(jīng)監(jiān)測大火正常后，轉(zhuǎn)為正常燃燒階段 ⑤根據(jù)蒸氣用量情況鍋爐在大火、小火之間反復切換        在鍋爐的運行過程中，鍋爐自控系統(tǒng)根據(jù)大、小火電動閥的不同工作情況自動調(diào)節(jié)鼓風機入口檔板的開度調(diào)節(jié)鼓風量大小，而引風機則是通過人工調(diào)節(jié)其風門的大小調(diào)節(jié)其引風量，考慮到鍋爐實際運行情況及投資成本，我們運用變頻器的段速功能對鍋爐引風機進行變頻調(diào)速改造，其電氣原理如圖三所示：        該調(diào)速系統(tǒng)所用的變頻器為丹佛斯變頻器VLT2800系列7.5KW及15KW變頻器各一臺，以4噸鍋爐7.5KW引風機為例說明： 先按電機銘牌設變頻器相關電機參數(shù)，其它參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場調(diào)試設置如下： 214=2（外部/預置） 215=64（32Hz,50＊64%） 216=72（36Hz,50＊72%） 217=80（40Hz,50＊80%） 302=7（18輸入端子啟動） 304=24（27輸入端子預參考值作用） 305=22（預置參考值，最低位） 307=23（預置參考值，最高位） 系統(tǒng)工作原理： ①當按下啟動按鈕時，中間繼電器KA1吸合，變頻器啟動，同時27輸入端子得電預置參考值起作用，變頻器輸出32Hz； ②當鍋爐鼓風完成后進入大火燃燒階段，33輸入端子得電，變頻器輸出40Hz； ③當需要小火時，29端子得電，33端子失電，變頻器輸出36Hz； ④鍋爐根據(jù)生產(chǎn)蒸汽用量在大火與小火之間切換。 6噸爐的工作原理與4噸爐的工作原理相同，只是各段速設置不同。 4、結(jié)束語 對4噸及6噸鍋爐的引風機進行變頻調(diào)速改造后，其節(jié)能效果相當明顯： ①不需再由人工調(diào)節(jié)風門檔板，提高了鍋爐自動化運行水平； ②提高了鍋爐運行穩(wěn)定性，降低了燃油損耗； ③引風機速度平均下降30%左右，從而節(jié)省了大量電能。