風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速控制技術(shù)的應(yīng)用0刖言風(fēng)機(jī)是鍋爐生產(chǎn)系統(tǒng)的主要輔助設(shè)備，在鍋爐運(yùn)行中起著舉足輕重的配風(fēng)作用，送風(fēng)機(jī)向鍋爐送風(fēng)，提供燃料燃燒所虛的空氣量；引風(fēng)機(jī)則是將燃燒反應(yīng)生成的煙氣排除爐外，是保證鍋爐的煙氣流通的重要機(jī)械設(shè)備。同時(shí)，風(fēng)機(jī)是鍋爐進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換中耗電量極大的動(dòng)力機(jī)械。我公司鍋爐系統(tǒng)配套風(fēng)機(jī)的電機(jī)容量為1444kW，按每年5個(gè)月運(yùn)行計(jì)算，風(fēng)機(jī)總耗電量約為5.92X106kWh，若生產(chǎn)用電電價(jià)以0.5元/kWh計(jì)算，則每年需付的電能費(fèi)用為300萬元，約占鍋爐生產(chǎn)總費(fèi)用的10%左右，因此對(duì)風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)的探索與研究的意義十分重要。1原有鍋爐送、引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的缺點(diǎn)在公司的軍品生產(chǎn)中要求提供高品質(zhì)蒸汽，在居民生活中，要求提供采暖所需熱水，穩(wěn)定運(yùn)行是鍋爐安全保供的重要前提。然而，鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行，除要以鍋爐本身設(shè)備完好，管網(wǎng)設(shè)施良好作保證外，風(fēng)機(jī)風(fēng)量能否穩(wěn)定供給也是非常關(guān)鍵的因素之一。風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓設(shè)計(jì)是以滿足鍋爐最大負(fù)荷時(shí)煙氣系統(tǒng)所需的最大流量和最大壓力考慮的。正常運(yùn)行時(shí)風(fēng)量和風(fēng)壓都較小，設(shè)備運(yùn)行效率低。長(zhǎng)期以來風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中風(fēng)量的調(diào)節(jié)，采用的是改變擋風(fēng)板開度的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)。擋風(fēng)板即是人為在風(fēng)道設(shè)置的一個(gè)阻力件。此擋風(fēng)板人為的手動(dòng)或通過電動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，根據(jù)鍋爐運(yùn)行所需風(fēng)量的大小，進(jìn)行滯后的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。擋風(fēng)板的

設(shè)置，使煙氣系統(tǒng)人為的增大了阻力，造成風(fēng)機(jī)電機(jī)大負(fù)荷配置使用，能耗增加；風(fēng)量根據(jù)鍋爐運(yùn)行情況實(shí)施調(diào)節(jié)時(shí)，電機(jī)輸入功率不變，形成無形的電能浪費(fèi)；擋風(fēng)板的機(jī)械式調(diào)節(jié)，由于本身慣性與死區(qū)的存在，使得調(diào)節(jié)不及時(shí)，鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)，事故頻率增加，原煤浪費(fèi)現(xiàn)象增多，加之由于公司生產(chǎn)用汽受軍民品生產(chǎn)任務(wù)波動(dòng)影響，鍋爐負(fù)荷經(jīng)常發(fā)生變化，為鍋爐燃燒提供空氣的送風(fēng)機(jī)，排除鍋爐燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔獾囊L(fēng)機(jī)，負(fù)荷同時(shí)發(fā)生變化，為保證鍋爐爐膛負(fù)壓、煙氣氧量及相應(yīng)的汽溫、汽壓的穩(wěn)定，必須適時(shí)調(diào)整送、引風(fēng)量及鍋爐給煤量，以保證鍋爐負(fù)荷變化所需。如何改變過去風(fēng)機(jī)電機(jī)，長(zhǎng)期在額定轉(zhuǎn)速，額定電壓下運(yùn)行，用能不隨鍋爐負(fù)荷變化適時(shí)調(diào)整的現(xiàn)狀，是近年來鍋爐生產(chǎn)用能的新課題。變頻調(diào)速控制技術(shù)的研究與推廣正好可以解決這類問題。2變頻調(diào)速的原理由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=60f1（1-s）/p可知，改變加在定子繞組上的三相電源頻率的頻率f1，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速跟著變化，這種利用改變電源頻率來改變轉(zhuǎn)速的方式稱變頻調(diào)速。變頻電源的主電路多數(shù)采用交一百一交電路，如圖1所示，它由整流器、圖1中間濾波環(huán)節(jié)及逆變器等三部分組成。整流器的作用是將恒壓恒頻的交流電變換為直流電，逆變器是將直流電調(diào)制為頻率可變化

的交流電，是變頻器的主要部分，中間濾波環(huán)節(jié)是對(duì)經(jīng)整流后的直流電進(jìn)行圖1濾波?，F(xiàn)以120°通電型變頻器為例說明變頻原理。逆變器可控硅（品閘管）導(dǎo)通順序是SCR1、2、3、4、5、6；觸發(fā)間隔為60°電角度；每只元件導(dǎo)通時(shí)間120°電角度；同時(shí)導(dǎo)通數(shù)2只；逆變器輸出為三相交流，互差120。電角度；三相是對(duì)稱的。由于頻率f=1/T，故改變頻率周期T即可改變頻率大小，50Hz時(shí)，T=20ms，若T=10ms，則f=100Hz，T=100ms，則f=10Hz，實(shí)際上是改變給定信號(hào)一頻率發(fā)生器頻率一-觸發(fā)時(shí)間一硅元件導(dǎo)通時(shí)間一周期一輸出頻率f變化。三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)電源電壓U]，定子電勢(shì)E1與磁通？m之間存在下述關(guān)系:U=E=4.44fWK?。當(dāng)U一定時(shí)，下降？下降，使磁路過分飽和，使1 1 11r1m 1 m圖2勵(lì)磁電流增加，帶負(fù)荷能力下降，功率因數(shù)與機(jī)械效率均下降；當(dāng)U1一定時(shí)，f1上升?m下降，使電機(jī)輸出轉(zhuǎn)距下降，過載能力降低。所以要求氣隙磁通?m恒定，怎樣維持?m常數(shù)呢？由式知，必須U1/f]=常數(shù)。這就是恒磁通變頻原則的協(xié)調(diào)控制條件，即變頻的同時(shí)要變圖2壓，又稱變壓變頻控制。對(duì)交直交變頻器，整流器完成變壓作用，逆變器完成變頻作用，其輸出為二者作用結(jié)果，及變壓又變頻，變壓由電壓控制回路完成，變頻由頻率控制回路完成，二者控制由同一給定值信號(hào)給出，示意圖如圖所示。3變頻調(diào)速特點(diǎn)及應(yīng)用變頻調(diào)速具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1） 基頻向下調(diào)速，為恒轉(zhuǎn)距調(diào)速方式；從基頻向上調(diào)速，近似為恒功率調(diào)速方式；2） 調(diào)速范圍大；3） 轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性好；4） 運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)差率s小，效率高；5） 頻率fi可以連續(xù)調(diào)節(jié)，變頻調(diào)速為無極調(diào)速；由于變頻調(diào)速的電源是一種能調(diào)壓的變頻裝置，近年來，多采用由品閘管元件或自關(guān)斷的功率晶體管器件組成的變頻器。變頻調(diào)速已經(jīng)在很多領(lǐng)域內(nèi)獲得廣泛應(yīng)用，如軋鋼機(jī)、輥道、紡織機(jī)、球磨機(jī)、風(fēng)機(jī)及化工企業(yè)中的某些設(shè)備等。隨著生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷提高，變頻調(diào)速技術(shù)將會(huì)不斷的被推廣應(yīng)用與各行業(yè)電機(jī)控制中。變頻調(diào)速控制器采用先進(jìn)脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)，進(jìn)行直接空間矢量控制，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，制動(dòng)和加速性能好，電流保護(hù)能力強(qiáng)，輸入輸出波形好，失真度小，對(duì)電網(wǎng)的污染輕。當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)，輸出電壓變動(dòng)很小，基本保持恒定V/F；變頻控制器不僅具有過電流、短路、對(duì)地短路、過電壓、欠電壓、過載、過熱、熔斷器斷路、電機(jī)過載、夕卜部報(bào)警、輸入缺相、輸出缺相（自整定時(shí)）、制動(dòng)電阻過熱保護(hù)、CPU/存儲(chǔ)器異常、鍵盤面板通信異常、PTC熱敏電阻保護(hù)、電涌保護(hù)、失速防止、當(dāng)前故障的運(yùn)行狀況、歷史故障等保護(hù)功能。還有以下附加功能：上限/下限頻率控制、偏置頻率、頻率設(shè)定增益、跳躍頻率、瞬時(shí)停電再啟動(dòng)、電流限幅、載波頻率調(diào)整、加減速時(shí)間可調(diào)、加減速模式可變、PID調(diào)節(jié)控制、PTC溫度檢測(cè)。4使用效果分析根據(jù)原有鍋爐送、引風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行工況所存在的缺陷，采用變頻控制器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速取代調(diào)節(jié)擋風(fēng)板，改造后要求：仍保持原有運(yùn)行方式的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)鍋爐的送、引風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)等聯(lián)鎖控制；作到電機(jī)軟啟動(dòng)停止，啟動(dòng)電流平緩無沖擊；根據(jù)爐膛燃燒情況，自動(dòng)控制送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)，保證爐膛微負(fù)壓，節(jié)約電能。根據(jù)上述要求，公司在2003年9#、10#鍋爐改造時(shí)，采用了變頻控制技術(shù)來控制調(diào)節(jié)鍋爐系統(tǒng)配套的風(fēng)機(jī)電機(jī)，從2003年12月變頻控制裝置投入運(yùn)行后，僅從耗電量方面就近兩各采暖期作如下效果分析：I、 2003年與2002年相比（鍋爐產(chǎn)量相同）：節(jié)約電能：469539kWh（約為47萬度）折合電價(jià)：0.5X469539=234769.5=23.47萬元，即節(jié)約電費(fèi)23.47萬元II、 2004年與2002年相比（鍋爐產(chǎn)量相同）：節(jié)約電能：503309.6kWh（約為50萬度）折合電價(jià)：0.5X503309.6=251654.8=25.2萬元，即節(jié)約電費(fèi)25.2萬元說明：因9#、10#采用的循環(huán)流化床鍋爐，而它特有的燃燒方式，即燃燒是在流化狀態(tài)下進(jìn)行的，要保持流化效果必須有足夠的風(fēng)速來保證，且該類型鍋爐的煙塵濃度較高，故該類設(shè)備所配套的鼓、引風(fēng)機(jī)風(fēng)壓較高，配用電機(jī)功率較大，耗電量較高。采用變頻控制器控制電機(jī)的重大意義在于實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的軟啟動(dòng)，風(fēng)機(jī)入口可不設(shè)調(diào)風(fēng)板，消除了擋板效應(yīng)，故有非常良好的節(jié)能效果，上述比較可得到充分證明。通過上述有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)的比較，采用變頻控制器控制送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是非常明顯的，尤其是在熱力保供方面所產(chǎn)生的效益是無法計(jì)算的。變頻控制器還實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)電機(jī)軟啟動(dòng)/停止，減少設(shè)備機(jī)械的