一、引言 在當(dāng)今化工企業(yè)的熱電車間生產(chǎn)當(dāng)中，受設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的影響，熱電車間的主要用電設(shè)備如送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)給水泵和循環(huán)水泵等高能耗設(shè)備的電能消耗和閥門、擋板相關(guān)設(shè)備的節(jié)流損失以及維護(hù)、維修費(fèi)用占到生產(chǎn)成本的18%，節(jié)能降耗業(yè)已成為降低生產(chǎn)成本重要手段。河北建滔使用我公司生產(chǎn)的變頻節(jié)能系統(tǒng)，在節(jié)電和相關(guān)設(shè)備的維護(hù)、維修方面顯示出了顯著的效果；一改普通電動(dòng)機(jī)只能以定速方式運(yùn)行的模式，使得電動(dòng)機(jī)及風(fēng)機(jī)在無須任何改動(dòng)的情況下即可以按照生產(chǎn)工藝要求調(diào)整轉(zhuǎn)速輸出，從而降低電機(jī)功耗達(dá)到系統(tǒng)高效運(yùn)行的目的。該裝置卓越的調(diào)速性能、顯著的節(jié)電效果，可以改善現(xiàn)有設(shè)備的運(yùn)行工況，提高系統(tǒng)的安全可靠性和設(shè)備利用率，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。 二、綜述 河北建滔化工有限公司熱電車間共有6臺(tái)風(fēng)機(jī)、3臺(tái)水泵配套高壓電動(dòng)機(jī)，其中引風(fēng)機(jī)出口擋板開度為40%～50%，二次風(fēng)機(jī)出口擋板開度為30%～40%。為適應(yīng)工藝要求和運(yùn)行工況，根據(jù)生產(chǎn)需要對(duì)爐膛壓力、風(fēng)速、風(fēng)量、溫度等指標(biāo)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，最常用的控制手段是調(diào)節(jié)風(fēng)門、擋板開度的大小來調(diào)整受控對(duì)象。這樣，不論生產(chǎn)的需求大小，風(fēng)機(jī)都要全速運(yùn)轉(zhuǎn)，而運(yùn)行工況的變化則使得能量以風(fēng)門、擋板的節(jié)流損失消耗。在生產(chǎn)過程中，不僅控制精度受到限制，而且還造成大量的能源浪費(fèi)和設(shè)備損耗。從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加，設(shè)備使用壽命縮短，設(shè)備維護(hù)、維修費(fèi)用居高不下。 另外，風(fēng)機(jī)采用異步電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的方式運(yùn)行，存在啟動(dòng)電流大、機(jī)械沖擊、電氣保護(hù)特性差等缺點(diǎn)。不僅影響設(shè)備使用壽命，而且當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)機(jī)械故障時(shí)不能瞬間動(dòng)作保護(hù)設(shè)備，時(shí)常出現(xiàn)風(fēng)機(jī)損壞同時(shí)電機(jī)也被燒毀的現(xiàn)象。 出于節(jié)能的迫切需要和對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高的要求，加之采用高壓變頻調(diào)速器（簡(jiǎn)稱變頻器）易操作、免維護(hù)、控制精度高，并可以實(shí)現(xiàn)高功能化等特點(diǎn)；因而采用高壓變頻器驅(qū)動(dòng)的方案取代風(fēng)門、擋板、閥門的控制方案被河北建滔采納。 變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關(guān)系：n =60 f（1-s）／p，（式中n、f、s、p分別表示轉(zhuǎn)速、輸入頻率、電機(jī)轉(zhuǎn)差率、電機(jī)磁極對(duì)數(shù)）；通過改變電動(dòng)機(jī)工作電源頻率達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。深圳市海利科科技開發(fā)有限公司推出的新一代高性能HLK-ZIN系列智能高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)是一種集電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、光電通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)等為一體的高新技術(shù)產(chǎn)品，可應(yīng)用于多種領(lǐng)域，在各種復(fù)雜場(chǎng)合均能滿足高壓電機(jī)的變頻調(diào)速及節(jié)能的要求。該產(chǎn)品通過“功率裂變”與高壓“再生”技術(shù)（“電池組”技術(shù)），直接帶動(dòng)高壓電機(jī)，具有對(duì)電網(wǎng)污染小、輸出諧波小的優(yōu)良特性，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)嚴(yán)格符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)最嚴(yán)酷要求，無需額外加裝濾波裝置即可適配各種電機(jī)，用戶采用HLK-ZIN系列高壓變頻時(shí)無需更換原有電機(jī)。 三、節(jié)能分析 通過流體力學(xué)的基本定律可知：風(fēng)機(jī)屬平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其轉(zhuǎn)速n與流量Q，壓力H以及軸功率P具有如下關(guān)系：Q∝n ，H∝n2，P∝n3；即，流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。 根據(jù)風(fēng)機(jī)平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載關(guān)系式：P / P0=（n / n0）3計(jì)算，式中為P0額定轉(zhuǎn)速n0時(shí)的功率；P為轉(zhuǎn)速n時(shí)的功率。 以熱電車間12MW發(fā)電機(jī)組配備的450KW引風(fēng)機(jī)為例：?jiǎn)闻_(tái)鍋爐負(fù)荷41t/h，引風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況為 24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，運(yùn)行在50%負(fù)荷（對(duì)應(yīng)變頻運(yùn)行頻率25Hz，擋板調(diào)節(jié)時(shí)電機(jī)功耗65%）；全年運(yùn)行時(shí)間在300天為計(jì)算依據(jù)，則理論節(jié)電為： 變頻調(diào)速時(shí)每年的節(jié)電量為：W1=450×24×[1－（29/50）3]×300=2607876kW·h 調(diào)節(jié)擋板開度時(shí)的節(jié)電量為：W2=450×（1－65%）×24×300=1134000kW·h 相比較節(jié)電量為：W= W1－W2=2607876－1134000=1473876kW·h 每度電價(jià)0.54元，則采用變頻調(diào)速每年可節(jié)約電費(fèi)79.56萬元。 通過以上工況下的節(jié)能計(jì)算可以看出，高壓變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用具有顯著的節(jié)能降耗效果。但是，由于各種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的負(fù)載、運(yùn)行工況、控制目標(biāo)的差異，在計(jì)算方式上存在很大的區(qū)別；以下為實(shí)際統(tǒng)計(jì)節(jié)能效果： 以上統(tǒng)計(jì)證明，并且通過一年半的運(yùn)行，高壓變頻器用于風(fēng)機(jī)設(shè)備驅(qū)動(dòng)控制場(chǎng)合取得了顯著的節(jié)電效果既提高了設(shè)備效率，又滿足了生產(chǎn)工藝要求，并且大大減少了設(shè)備維護(hù)、維修費(fèi)用和時(shí)間，還降低了停產(chǎn)周期。直接和間接經(jīng)濟(jì)效益十分明顯，滿足調(diào)速工藝要求，實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)自動(dòng)化，變頻器高精度寬范圍的無級(jí)調(diào)速功能，不僅全面滿足了電廠峰荷動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的需要，而且和電廠的DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了無縫接口，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)軟啟動(dòng)、軟制動(dòng)和智能調(diào)速，可以根據(jù)鍋爐燃燒需要調(diào)節(jié)控制電機(jī)工作電源頻率，改變控制電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到調(diào)節(jié)控制爐膛引送風(fēng)量，實(shí)現(xiàn)風(fēng)量的閉環(huán)調(diào)節(jié)，提高生產(chǎn)效率和機(jī)組自動(dòng)化水平，大大改善電廠的工作和生產(chǎn)環(huán)境。