变频技术在锅炉风机改造中的应用

王 锋

（陕西凌云电器集团有限公司，陕西 宝鸡 721006）

变频技术在锅炉风机改造中的应用

王 锋

（陕西凌云电器集团有限公司，陕西 宝鸡 721006）

研究变频技术在锅炉风机改造中的应用，利用变频技术来改造锅炉风机，实现了节约能源、降低成本、提高企业效益的目标。变频调速可调性能好，反应速度快，线性度和准确性均很高，为实现高程度自动化奠定了基础。

变频技术；锅炉；风机；节能

随着世界各国对绿色环保和低碳生活的推广，节能减排已成为我们国家的一项基本政策，也是目前企业发展中的一项重要举措。许多老企业的大功率电机设备，都存在设备落后、能耗大、对环境污染严重的现象，通过变频技术改造锅炉风机后，发现设备具有性能可靠、功能齐全、噪音低、操作灵活等优点，给企业带来的经济效益也非常显著。这也是笔者在本文中积极提倡的原因。

1 锅炉风机的现状及改造原因

大多数风机、水泵在使用过程中，都存在大马拉小车的现象，加之因生产、工艺等方面的变化，需要经常调节气体和液体的流量、压力等。很多企业原有锅炉的风机，还采用的是落后的靠调节挡板（阀门）开启度的方式，来调节风量。这实际上是通过人为增加阻力的方式，并以浪费电能和金钱为代价，来满足工艺和工况对气体调节的要求。这种调节方式，不仅精度差，费力费时费钱，而且很难满足现代化工业进步的要求，这就迫切需要我们利用新技术来改造老设备。

2 应用变频技术的实施方案

根据风机的特性，风机的流量变化，与转速成正比；而功率变化，则与转速变化立方成正比。因此，当风机转速降低时，风量减少，电机功率则成立方比下降。所以采用调速方式运行设备，可以大量节约电能。

2.1 风机调节输出风量的方法

（1）通过改变风机的管网特性曲线，来实现对风机风量的调节。这种办法是通过调节挡风板的开关程度来实现的。如图1所示。

图1 不同管网的特性曲线风机风量的特性曲线

在调节风机流量的过程中，而风机的性能曲线（H-Q曲线）不变，工况点沿着风机的性能曲线(HQ曲线)由M1移到 M2，特性曲线由 R1变为R2，风机输出流量由Q1变为Q2，这种方法结构简单，操作容易。目前多数风机都采用这种方法，但是由于风机的内部压力由H1变为H2，这样，在流量减少的同时，压力同时上升，在档板上消耗了大量的无效轴功率，极大地降低了风机的转换效率，浪费了大量的能源。

（2）通过改变风机叶片的角度，来实现对风机的风量调节。当风机管网性能曲线不变时，通过改变风机叶片的角度，使风机的特性曲线（H-Q曲线）改变。在调低流量的同时，风机内部压力也随之下降，具有很好的节电效果。但是这种方法使风机叶轮结构复杂，调节机构磨损较大。同时，调节叶片角度必须停机进行，无法用在需要风机连续运行、连续调节的场合。

（3）通过改变风机的转速，来实现对风机的风量调节。在风机的管网特性不变，改变风机的转速，使风机的特性曲线（H-Q曲线）平行移动，达到调节风量的目的。如图2所示。

图2 风机的转速不同时的特性曲线

当风机转速降低，流量降低的同时，风机的压力也同时随之降低，这样，具有极好的节电效果。这种方法不必对风机本身进行改造，转速由外部调节，风机档板可处于全开位置保持不变，并能实现无级线性调节风量。

（4）转速与采用挡板调节流量消耗功率的差值，在调节相同风量时，其运行对比前图可见，在额定风量时，两种调节方式的消耗轴功率是相同的；在不同风量时，转速调节是所有调节中消耗轴功率最少的一种。

2.2 转速的调节的实现

（1）改变转差率，在低速时转差率大，转差损耗大，效率很低。

（2）变极调速（即改变磁极对数），不能获得无级调速和实现自动调节。

（3）变频调速，通过改变供电频率实现调速，在调速过程中从高速到低速，都可以保持有较小的转差率，可实现无级调速、自动控制、具有较好的调速性能。

综上所述，变频调速是异步电动机比较理想的调速方法。近年来，变频器可靠性不断提高，价格不断下降。由此。我们确定了对锅炉风机实施变频调速改造的方案。

3 改造后的效果

凌云电器集团有限公司此次先对3#锅炉鼓风机（11 kW）、引风机（55 kW）进行了变频技术改造，经过考察选用了ABB公司的变频设备（型号：ACS550，ACS401），根据炉膛负压、蒸汽压力、温度等信号调整风机转速，达到调节风量的目的。自2010年5月完成变频改造工程，经过一个采暖期的运行设备工作正常，2010～2011年用汽淡季更突显了变频节能的优势，达到了预期目标。

未进行变频改造前，电机不能调速，风量是通过调整风阀的开启度调节风量的大小，既不方便又浪费能源。根据需求我们对3#锅炉进行了改造，通过频率调整改变电机的转速，达到调节风量的目的。

以下折线图，改造前后3#锅炉每8 h的用电量比较（改造前为2009年数据，改造后为2010年至今的数据），可说明实施改造后的效果。

图3 改造前后3#锅炉用电量对比图

从图3可看出，3#炉引风机变频技术改造后，通过正确的调整供电频率，用电量有明显下降。

可以看出，变频控制节能潜力巨大。改造后2010年5月～2011年3月，共计运行8106 h，每班（8 h）用电量也由483 kW·h下降到322 kW·h，较上年同期每班节电161 kW·h，平均电价按0.51元/（kW·h）计，预计全年可节省电费

161（kW·h）×3班×240日×0.51元/（kW·h）=59119元。

变频改造费用约50000元，不到一年，便可收回全部投资，超过预期目标。

该项目以后每年可为总公司增加数万元的净利润，进一步提高了企业的经济效益。

4 结束语

变频器的使用，实际上有着许多节能以外的好处。改造前在用汽淡季，锅炉房风机每日启停一般都在3～4次,频繁启动对设备是不利的，而风机的噪音和震动也都比较大，变频调速则起到了一定的保护作用。

变频调速不仅可调性能好，反应速度快，而且线性度和准确性均很高，为实现高程度的自动化提供了基础。其保护功能齐全，变频器本身具有欠压、过载、短路等一系列保护功能，从而提高了电气保护品质。电机还可以实现软起动，对电动机和电网冲击幅度下降，并且改善了设备运行工况，轴承温度降低，减少了风机维修费用，转速降低，延长了风机寿命，特别是风机的噪音和震动，都得到了非常明显的改善。今日，计算机实现了锅炉的自动控制，但变频调速仍是这个系统里不可缺少的一环。

[1]孙建中，刘凤春.电机与拖动[M].北京：机械工业出版社，2007.

[2]张晓娟.电机与拖动基础[M].北京：科学出版社，2008.

Application of Converter Technique in Boiler Fan Transformation

WANG Feng
(Shan xi Lingyun Electronics Group Co.,Ltd.,BaojiShan xi721006,China)

Studying the application of converter technique in boiler fan transform ationusing converter techniqu to transform boiler fan can save energy and reduce the cost,improve enterprise efficiency.so the author think that frequency conversion is adjustable and has reaction speed,linearity and high accuracy for realizing high degree of it provides basis automation.

converter technique;boiler;fans;energy-saving

TM921.51

B

1672-545X（2011）08-0169-03

2011-05-23

王 锋（1970-）男,陕西西安人，工程师；研究方向：电气自动化。