一．概述 　　風(fēng)機(jī)水泵類負(fù)載多是根據(jù)滿負(fù)荷工作需要用量來選型，實(shí)際應(yīng)用中大部分時(shí)間并非工作于滿負(fù)荷狀態(tài)，由于交流調(diào)速電機(jī)很困難。通常工業(yè)鍋爐上的鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、給水泵都是電機(jī)以定速運(yùn)行，再通過改變風(fēng)機(jī)入口的檔板開度來調(diào)節(jié)風(fēng)量；通過改變水泵出口管路上的調(diào)節(jié)閥開度來調(diào)節(jié)給水泵。而風(fēng)機(jī)和水泵的最大特點(diǎn)是負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，而軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，因此如將電機(jī)的定速運(yùn)轉(zhuǎn)改為根據(jù)需要的流量來調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速就可以節(jié)約大量的電能，同時(shí)也可以容易實(shí)現(xiàn)閉環(huán)恒壓控制，節(jié)能效果將進(jìn)一步提高。 　　現(xiàn)將株洲某化工廠設(shè)計(jì)和實(shí)施的一臺(tái)35t/h工業(yè)鍋爐的變頻調(diào)速系統(tǒng)改造項(xiàng)目作一介紹。 　　二．鍋爐系統(tǒng)構(gòu)成 　　控制系統(tǒng)總體構(gòu)成如圖一所示，圖中傳感變送儀表將鍋爐的特種工藝參數(shù)變換成4—20MA/DC電流信號(hào)，送至變頻器、控制器能完成數(shù)據(jù)采集，回路控制等功能。其中鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、爐排機(jī)變頻器受燃燒控制系統(tǒng)的控制，給水泵變頻器受汽包水位的控制。控制器的輸出信號(hào)將控制相關(guān)的變頻器輸出頻率，以達(dá)到穩(wěn)定工況及提高鍋爐熱效率和節(jié)能目的。 　　變頻器頻率設(shè)定信號(hào)采用4—20MA/DC電流信號(hào)，在控制器與每臺(tái)變頻器之間裝有一臺(tái)小型自動(dòng)切換操作器，該操作器輸入輸出均為4—20MA/DC，具有手動(dòng)、自動(dòng)、強(qiáng)制手動(dòng)三種工作方式。變頻器的正轉(zhuǎn)信號(hào)由一開關(guān)控制、并裝在操作臺(tái)上，因此控制變頻器的啟動(dòng)、停止及調(diào)節(jié)其輸出頻率是很方便的。此處還用變頻器來調(diào)整兩臺(tái)皮帶輸渣機(jī)的速度。 　　 　　壹臺(tái)鍋爐共使用了六臺(tái)傳動(dòng)之星Y系列一體化智能變頻器和二臺(tái)G系列高性能通用型變頻器。 　　其中Y系列一體化智能變頻器如下圖二所示，它的功能特點(diǎn)是： 　　A。結(jié)構(gòu)緊湊，外形美見； 　　B。具有節(jié)電、市電和停止三位鎖控開關(guān)，便于轉(zhuǎn)換及管理； 　　C。變頻器發(fā)生故障時(shí)，可自動(dòng)切斷電源，轉(zhuǎn)換到工頻運(yùn)行； 　　D。具有鍵盤鎖定功能，防止誤操作； 　　E。高可靠性。市電/節(jié)能運(yùn)行雙回路安全設(shè)計(jì)，具有自動(dòng)復(fù)位、掉電復(fù)位功能。 　　 　　G系列高性能通用型變頻器功能特點(diǎn)如下所示： 　　A．采用獨(dú)特的空間電壓矢量調(diào)制方式； 　　B．獨(dú)有的載頻和死區(qū)補(bǔ)償技術(shù)，實(shí)現(xiàn)完美的電流波形； 　　C．超靜音優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低電機(jī)噪音； 　　D．內(nèi)置簡易PLC； 　　E．內(nèi)置RS485/RS232通訊接口，可聯(lián)機(jī)控制。 　　 　　三．系統(tǒng)各部分變頻改造介紹 　　1．鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī) 　　鼓風(fēng)機(jī)為45KW兩臺(tái)，選用45KW Y系列一體化變頻器2臺(tái)。 　　通過爐膛中煙氣氧量變送器傳輸?shù)碾娏餍盘?hào)，控制鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，保障煙氣氧量穩(wěn)定在燃料燃燒要求的最佳范圍，達(dá)到節(jié)電和節(jié)煤雙重效果。 　　引風(fēng)機(jī)為93KW兩臺(tái)，選用93KW Y系列一體化變頻器2臺(tái)。 　　使鍋爐處于負(fù)壓狀態(tài)，不僅為爐膛內(nèi)的燃料燃燒達(dá)到最佳的風(fēng)煤比提供了基礎(chǔ)條件，而且不使?fàn)t膛吸入過多的冷空氣和煙道排出過多熱量，同時(shí)還避免了由于人工操作不當(dāng)和維護(hù)不及時(shí)引起的人身和設(shè)備事故。 　　為了保證鍋爐的安全運(yùn)行，工業(yè)鍋爐都設(shè)置有聯(lián)鎖保護(hù)電路，即電氣聯(lián)鎖保護(hù)、工藝參數(shù)鎖保護(hù)。前者在鍋爐啟、停時(shí)，保證引風(fēng)機(jī)先于鼓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)而晚于鼓風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行，以防誤操作時(shí)爐膛正壓噴火，危及人身安全，及粉尖外噴影響環(huán)境衛(wèi)生；后者在汽包水位或汽包壓力超標(biāo)時(shí)，自動(dòng)停止鼓、引風(fēng)機(jī)，迅速減弱燃燒，以確保鍋爐的安全。 　　鼓、引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)的相互聯(lián)鎖保護(hù)電路，是利用變頻器的頻率水平檢測來實(shí)現(xiàn)的，即先啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)，當(dāng)引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于某一設(shè)定值頻率時(shí)，輸出有效信號(hào)起作用，使Y1端子輸出為ON，（并對(duì)F0-44號(hào)參數(shù)設(shè)為7）才允許鼓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，如圖三所示：為避免爐膛正壓噴火，可將鼓風(fēng)機(jī)變頻加速時(shí)間設(shè)定比引風(fēng)機(jī)加速時(shí)間長一些；停機(jī)時(shí)，將鼓風(fēng)機(jī)變頻的X1與COM短接，（并對(duì)F0-046號(hào)參數(shù)設(shè)為1）輸入了空轉(zhuǎn)命令，鼓風(fēng)機(jī)輸出馬上為OHZ，鼓風(fēng)機(jī)馬上停機(jī)，而引風(fēng)機(jī)則按原設(shè)定的減速時(shí)間慢慢停下來，工藝參數(shù)超標(biāo)時(shí)與儀表相聯(lián)的繼電器動(dòng)作，在報(bào)警的同時(shí)，還斷開鼓、引風(fēng)機(jī)的正轉(zhuǎn)運(yùn)行信號(hào)，使鼓、引風(fēng)機(jī)停機(jī)，停機(jī)過程同上，不再詳述。 　　 　　 　　 2．給水泵 　　 給水泵兩臺(tái)30KW，選用30KW Y系列一體化變頻器2臺(tái)。 　　采用一拖一帶工頻旁路，一臺(tái)運(yùn)行一臺(tái)備用的方式，如圖四所示：給水泵是向鍋爐提供足夠的軟化水，使鍋爐液面保持一定的高度，多采用恒壓控制或恒液位控制，使液面不隨蒸發(fā)量的變化而改變。頻率設(shè)定信號(hào)為4—20MA/DC并聯(lián)接至變頻器，這比串聯(lián)接線的可靠性要高，并且取消了常規(guī)啟動(dòng)柜和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。 　　 　　當(dāng)工業(yè)鍋爐的給水泵采用變頻調(diào)速時(shí)，存在一個(gè)事故隱患，但往往被忽視。自動(dòng)給水系統(tǒng)輸出的電流信號(hào)，作為給定頻率信號(hào)，通過變頻器對(duì)水泵轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，以達(dá)到調(diào)整給水流量來穩(wěn)定汽包水位之目的。在生產(chǎn)過程中，如果自控系統(tǒng)斷電或控制無輸出信號(hào)及變頻器出故障，將使變頻器輸出頻率為0HZ，使給水泵停轉(zhuǎn)中斷給水，這對(duì)鍋爐安全是極不利的，因此應(yīng)采用取一定措施，以避免斷水事故的發(fā)生。監(jiān)測自控系統(tǒng)供電及控制器和操作器是否正常呢？ 　　最直觀的方法是監(jiān)測輸入至變頻器的4—20MA/DC電流信號(hào)的有無，失常時(shí)通過監(jiān)測電路將給水變頻器的X1與COM接通，如給水泵控制示意圖五所示，變頻器設(shè)定的第一段速度運(yùn)行（50HZ），此前應(yīng)對(duì)F0-046、047、048號(hào)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，這不保證了鍋爐供水不中斷，另一個(gè)方法是對(duì)變頻器的頻率設(shè)定信號(hào)進(jìn)行控制，在正常時(shí)用電流設(shè)定（4—20MA/DC），異常時(shí)自動(dòng)改用電壓設(shè)定。即增設(shè)一只位器，在異常時(shí)用其來調(diào)整變頻器的輸出頻率。此時(shí)，使用X4端子功能，并對(duì)其FO-049號(hào)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。仍靠上述的監(jiān)測電路來控制X4-COM通斷來達(dá)到目的。（具體的一些參數(shù)設(shè)置請(qǐng)參照傳動(dòng)之星說明書） 　　對(duì)于給水泵變頻器加速時(shí)間的設(shè)定，應(yīng)在保證供水的前提下，盡量長一點(diǎn)，這樣對(duì)工藝管道有利，因?yàn)檫@可以克服水泵加速過快時(shí)的“水錘效應(yīng)”和減速過快時(shí)的“空化現(xiàn)象”。 　　 　　 　　3．爐排及輸渣機(jī) 　　選用7.5KW和5.5KW G系列高性能通用型變頻器各一臺(tái)。 　　輸渣機(jī)按常規(guī)50HZ運(yùn)行時(shí)，皮帶運(yùn)行時(shí)，皮帶運(yùn)行速度太快，況且有時(shí)皮帶上還沒有煤渣，這樣皮帶磨損很大，需要經(jīng)常更換皮帶。而且煤渣多與少還與使用的煤質(zhì)有很大的關(guān)系，因此采用變頻器后即可以降低皮帶輸渣機(jī)的運(yùn)行速度，又可以根據(jù)煤渣多少來改變皮帶運(yùn)行速度。實(shí)施中，我們采用低于50HZ的固定頻率運(yùn)行方式，即將變頻器上限頻率設(shè)定為某一頻率（本例中為25HZ），這樣皮帶運(yùn)行速度僅為常規(guī)運(yùn)行方式的50%，大大減少了皮帶的磨損。如果在這一速度下運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)煤渣過多，可將速度適當(dāng)加快。由于這樣的情況不經(jīng)常發(fā)生，故采用重新設(shè)置變頻器上限頻率方式進(jìn)行，或通過變頻器鍵盤的▲、▼鍵來調(diào)整頻率。 　　正常操作時(shí)，一般不輕易切斷變頻器的主電源，停爐時(shí)間較短時(shí)，鈕下變頻器正轉(zhuǎn)信號(hào)即可，只有長時(shí)間停爐及檢修時(shí)才切斷變頻器主電源，并在操作臺(tái)上設(shè)計(jì)有變頻器跳閘的聲光報(bào)警信號(hào)及變頻器復(fù)位按鈕。 　　四．應(yīng)用效果 　　通過對(duì)變頻器在工業(yè)鍋爐上的應(yīng)用，采用變頻器控制具有以下諸多優(yōu)點(diǎn)： 　　1．采用變頻器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，檔板和調(diào)節(jié)閥的機(jī)械磨損、卡死等故障將不復(fù)存在，節(jié)電效果顯著； 　　2．采用變頻器控制電機(jī)，實(shí)現(xiàn)了大電機(jī)的啟軟動(dòng)，平滑啟動(dòng)及轉(zhuǎn)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，避免了對(duì)電網(wǎng)的沖擊，減少電動(dòng)機(jī)故障率，延長了使用壽命； 　　3．電機(jī)將在低于額定轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下運(yùn)行，降低了噪聲對(duì)環(huán)境的影響； 　　4．具有過載、過壓、過流、欠壓、電源缺相等自動(dòng)保護(hù)功能及聲光報(bào)警功能； 　　5．安裝比較方便，不用破壞原有的配電設(shè)施及環(huán)境； 　　6．自動(dòng)控制爐膛負(fù)壓，減少人工操作因素； 　　7．采用工業(yè)上最流行最通用的工控機(jī)和觸摸屏，可以顯示整個(gè)控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況，包括溫度、壓力、流量等其它參數(shù)； 　　因此，為了節(jié)約電能，提高鍋爐燃燒控制水平，增加經(jīng)濟(jì)效益，采用變頻調(diào)速系統(tǒng)取代低效高能耗的風(fēng)門檔板，已成為各鍋爐使用單位企業(yè)節(jié)能改造的重點(diǎn)。