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1、风机变频调速控制技术的应用0刖言风机是锅炉生产系统的主要辅助设备，在锅炉运行中起着举足轻重的配 风作用，送风机向锅炉送风，提供燃料燃烧所虚的空气量；引风机则是将燃 烧反应生成的烟气排除炉外，是保证锅炉的烟气流通的重要机械设备。同时， 风机是锅炉进行能量转换中耗电量极大的动力机械。我公司锅炉系统配套风 机的电机容量为1444kW，按每年5个月运行计算，风机总耗电量约为5.92 X 106kWh，若生产用电电价以0.5元/ kWh计算，则每年需付的电能费用为 300万元，约占锅炉生产总费用的10%左右，因此对风机节能技术的探索与 研究的意义十分重要。1原有锅炉送、引风机系统的缺点在公司的军品生产中
2、要求提供高品质蒸汽，在居民生活中，要求提供采 暖所需热水，稳定运行是锅炉安全保供的重要前提。然而，锅炉的稳定运行， 除要以锅炉本身设备完好，管网设施良好作保证外，风机风量能否稳定供给 也是非常关键的因素之一。风机的风量、风压设计是以满足锅炉最大负荷时烟气系统所需的最大流 量和最大压力考虑的。正常运行时风量和风压都较小，设备运行效率低。长 期以来风机系统中风量的调节，采用的是改变挡风板开度的方式进行调节。 挡风板即是人为在风道设置的一个阻力件。此挡风板人为的手动或通过电动 控制机构，根据锅炉运行所需风量的大小，进行滞后的动态调节。挡风板的设置，使烟气系统人为的增大了阻力，造成风机电机大负荷配置使
3、用，能耗 增加；风量根据锅炉运行情况实施调节时，电机输入功率不变，形成无形的 电能浪费；挡风板的机械式调节，由于本身惯性与死区的存在，使得调节不 及时，锅炉系统运行不稳，事故频率增加，原煤浪费现象增多，加之由于公 司生产用汽受军民品生产任务波动影响，锅炉负荷经常发生变化，为锅炉燃 烧提供空气的送风机，排除锅炉燃烧产生的高温烟气的引风机，负荷同时发 生变化，为保证锅炉炉膛负压、烟气氧量及相应的汽温、汽压的稳定，必须 适时调整送、引风量及锅炉给煤量，以保证锅炉负荷变化所需。如何改变过去风机电机，长期在额定转速，额定电压下运行，用能不随 锅炉负荷变化适时调整的现状，是近年来锅炉生产用能的新课题。变频
4、调速 控制技术的研究与推广正好可以解决这类问题。2变频调速的原理由电动机转速n = 60f1（1-s）/ p可知，改变加在定子绕组上的三相电源 频率的频率f1，电动机转速跟着变化，这种利用改变电源频率来改变转速的 方式称变频调速。变频电源的主电路多数采用交一百一交电路，如图1所示，它由整流器、图1中间滤波环节及逆变器等三部分 组成。整流器的作用是将恒压恒 频的交流电变换为直流电，逆变 器是将直流电调制为频率可变化的交流电，是变频器的主要部分，中间滤波环节是对经整流后的直流电进行滤波。现以120通电型变频器为例说明变频原理。逆变器可控硅（品闸 管）导通顺序是SCR1、2、3、4、5、6；触发间隔
5、为60电角度；每只元件 导通时间120电角度；同时导通数2只；逆变器输出为三相交流，互差 120。电角度；三相是对称的。由于频率f=1/T，故改变频率周期T即可改变频率大小，50Hz 时，T=20ms，若 T=10ms，则 f=100Hz，T=100ms，则 f=10Hz，实际上是改变给定信号一频率发生器频率一-触发时间一硅元件导 通时间一周期一 输出频率f变化。三相感应电动机电源电压U，定子电势E1与磁通？ m之间存在下述关系:U=E=4.44f WK 。当U 一定时，下降？ 下降，使磁路过分饱和，使 1111r1m1m图2励磁电流增加，带负荷能力下降， 功率因数与机械效率均下降；当 U1
6、一定时，f1上升 m下降，使电 机输出转距下降，过载能力降低。 所以要求气隙磁通 m恒定，怎样 维持 m常数呢？由式知，必须U1/ f=常数。这就是恒磁通变频原则的 协调控制条件，即变频的同时要变压，又称变压变频控制。对交直交变频器，整流器完成变压作用，逆变器完成变频作用，其输出为二者作用结果，及变压又变频，变压由电压控制回路完成， 变频由频率控制回路完成，二者控制由同一给定值信号给出，示意图如图所 示。3变频调速特点及应用变频调速具有以下几个特点：1）基频向下调速，为恒转距调速方式；从基频向上调速，近似为恒功率调速方式；2）调速范围大；3）转速稳定性好；4）运行时转差率s小，效率高；5）频率
7、fi可以连续调节，变频调速为无极调速；由于变频调速的电源是一种能调压的变频装置，近年来，多采用由品闸管 元件或自关断的功率晶体管器件组成的变频器。变频调速已经在很多领域内获 得广泛应用，如轧钢机、辊道、纺织机、球磨机、风机及化工企业中的某些设 备等。随着生产技术水平的不断提高，变频调速技术将会不断的被推广应用与 各行业电机控制中。变频调速控制器采用先进脉宽调制（PWM）技术，进行直接空间矢量控制， 使系统结构简单，可靠性高，制动和加速性能好，电流保护能力强，输入输出 波形好，失真度小，对电网的污染轻。当电网电压波动时，输出电压变动很小， 基本保持恒定V/F；变频控制器不仅具有过电流、短路、对地
8、短路、过电压、 欠电压、过载、过热、熔断器断路、电机过载、夕卜部报警、输入缺相、输出缺 相（自整定时）、制动电阻过热保护、CPU/存储器异常、键盘面板通信异常、 PTC热敏电阻保护、电涌保护、失速防止、当前故障的运行状况、历史故障等 保护功能。还有以下附加功能：上限/下限频率控制、偏置频率、频率设定增 益、跳跃频率、瞬时停电再启动、电流限幅、载波频率调整、加减速时间可调、 加减速模式可变、PID调节控制、PTC温度检测。4使用效果分析根据原有锅炉送、引风系统运行工况所存在的缺陷，采用变频控制器调 节电机转速取代调节挡风板，改造后要求：仍保持原有运行方式的优点，实 现锅炉的送、引风机、二次风机等
9、联锁控制；作到电机软启动停止，启动电 流平缓无冲击；根据炉膛燃烧情况，自动控制送风机、引风机、二次风机， 保证炉膛微负压，节约电能。根据上述要求，公司在2003年9#、10#锅炉改造时，采用了变频控制技术 来控制调节锅炉系统配套的风机电机，从2003年12月变频控制装置投入运行 后，仅从耗电量方面就近两各采暖期作如下效果分析：I、2003年与2002年相比（锅炉产量相同）：节约电能：469539kWh （约为47万度）折合电价：0.5X469539=234769.5=23.47万元，即节约电费23.47万元II、2004年与2002年相比（锅炉产量相同）：节约电能：503309.6 kWh （
10、约为50万度）折合电价：0.5X503309.6=251654.8=25.2万元，即节约电费25.2万元说明：因9#、10#采用的循环流化床锅炉，而它特有的燃烧方式，即燃烧 是在流化状态下进行的，要保持流化效果必须有足够的风速来保证，且该类 型锅炉的烟尘浓度较高，故该类设备所配套的鼓、引风机风压较高，配用电 机功率较大，耗电量较高。采用变频控制器控制电机的重大意义在于实现了 电机的软启动，风机入口可不设调风板，消除了挡板效应，故有非常良好的 节能效果，上述比较可得到充分证明。通过上述有关技术数据的比较，采用变频控制器控制送风机、引风机、 二次风机的运行，所产生的经济效益和社会效益是非常明显的，尤其是在热 力保供方面所产生的效益是无法计算的。变频控制器还实现了风机电机软启 动/停止，减少设备机械的磨损，延长使用寿命，提高调节精度，启动电流平 缓无冲击；能有效控制在不同状态下的风量及风压，确保生产、安全工艺的 高性能要求，满足锅炉各种运行工况的工艺要求，提高系统运行的可靠性、 稳定性、安全性，消除了节流损失，降低了电机耗电量，节约了能源，创造 了良好的经济效益，为我公司今后发展军民品生产提供了非常可靠的保供条 件。
风机变频调速控制技术的应用
