变频调速器在锅炉风机节能改造中的应用

伍敏健

摘 要：根据锅炉风机调节特性，使用变频调速器对风机进行节能改造。对改造结果进行分析可知，利用变频调速原理进行风机调节能节省大量电能，提高锅炉燃烧效率，对促进企业工作效益具有一定的应用价值。

关键词：锅炉；变频调速器；风机特性；风机流量

中图分类号：TK223.7 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）06-0021-02

锅炉风机的风量是通过调节风门大小和调节节流来实现的，而用来带动风机的电动机转速是额定的，因此造成极大的调节损失和电能耗费。基于这种情况，提出加装变频调速器控制锅炉引风机电机，这样极大地改善了工艺操作人员的工作条件，也改善了风机设备的启动性能，实现了调节、控制自动化。另外，变频调速器的应用可以节约四成左右的电能，从而达到了节能降耗、减少设备噪声污染的目的。

1 风机调节特性分析

由风机原理可知，节流调节时因为增加了阻力，管路特性曲线变化，而风机特性曲线不变。转速调节时风门完全打开，风机转速变化，风机特性曲线随之改变，而管路特性曲线不变。图1中H（n1），H（n2）线表示转速分别为n1，n2时风机的压力—流量（H-Q）特性曲线，R1，R2表示节流调节时的管路特性曲线。

3 变频器在锅炉风机系统中的应用

某地橡胶制品公司对一台SZL10-1.6-AⅡ型燃煤锅炉风机系统采用PLC控制技术和变频调节技术进行系统改造。PLC选用西门子S7-300系列模块，变频器选用西门子MM430变频器，同时加装压力传感器、氧量分析仪、炉膛负压表等测试仪器和变送器。人机操作界面采用PWS触摸屏和上位监控计算机系统与PLC相连，使锅炉的控制、运行数据可以实时显示。

3.1 风机控制系统的设计

在该锅炉控制系统中以可编程控制器（PLC）为主要控制核心，变频器为主要执行机构，其作用是为电机提供可变频率的电源，实现电机的无级调速，其控制方式有以下两种。

3.1.1 引风控制

通过炉膛上的负压变送器将炉膛压力标准电信号送入PLC的反馈通道，经处理后与设定炉膛负压力比较，通过PLC内置的数字PID算法产生运算信号，作为引风机变频器的频率给定，控制引风变频器调节电机转速，使炉膛内负压稳定在设定值附近。

3.1.2 鼓风控制

通过蒸汽管道上的压力变送器将所需蒸汽压力标准电信号送入PLC的反馈通道，经处理后与设定蒸汽压力值比较，通过PLC内置的数字PID算法产生运算信号，作为鼓风机变频器的频率给定，控制鼓风变频器调节电机转速。此信号作为控制鼓风电机转速的主信号，此时再引入烟气含氧量校正鼓风机转速，使风煤配比达到最佳状态。这样既可满足蒸汽压力的需要，也保证了燃烧工况的优化。

3.2 改造后的效果

对该单位改造前、后锅炉热效率和节电情况进行了测试，测试数据见表1、表2. 由表1可知：过量空气系数降低了24.14%，基本达到经多次人工调试确定的理想值；炉渣含碳量降低了55.13%，燃料燃尽状况明显改善，燃烧效率明显提高；锅炉改造后总体热效率提高了9.80%. 由表2可知：改造后，电机运行平均频率低于工频，功率因数有所提高，均在0.9以上；电机功率和日耗电量大幅下降；引风机平均节电率达36%；鼓风机平均节电率达42.4%.

改造后，实现了锅炉压力、鼓风量、引风量、炉膛负压等参数的自动控制和调节，运行时，可将蒸汽压力控制在设定值±0.05 MPa的范围内。同时，改变了以往人工调节时炉膛负压忽大忽小、难以掌握的状况，可将炉膛负压控制在设定值±5 Pa的范围内。

4 改造总结

通过以上技术分析和改造结果统计，说明变频调速技术是工业燃煤锅炉节能改造中的一个有效途径。改造后的锅炉在节电性能、自动化程度和运行、维护等方面均有显著的提高和改善，具体表现在以下几方面：①对锅炉风机采用变频调速，不但可节约大量电能，而且还因其具有可调性能好、反应速度快、线性度和准确性均很高等特性，使锅炉燃烧时的风煤配比、炉膛负压、烟气含氧量等人工难以控制的工况参数实现了自动优化，提高了锅炉燃烧效率，同时大大降低了人工劳动强度。②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。变频调速后，可以降低启动电流，提高电机绕组的承受力，延长电机的使用寿命。③减小电力线路电压波动幅度，避免电机工频启动时，供电网内电压敏感设备工作异常或故障、跳闸等情况的发生。④低速运行和平滑的无级调速可以提高风机效率，减少机件磨损、振颤，降低噪声，延长风机和管路的使用寿命。

5 结束语

综上所述，变频器用于风机类设备驱动控制场合具有显著的节电效果，是一种理想的调速控制方式。变频器的应用既提高了锅炉设备效率，又满足了生产工艺要求，大大减少了设备维护、维修费用，降低了停产周期，具有极大的应用价值。

参考文献

[1]汪学峰.石油化工行业中的变频调速节能技术应用[J].中国设备工程，2010（02）.

[2]李敏.浅议变频调速器在电力系统中的节点效果[J].经营管理者，2010（08）.

〔编辑：刘晓芳〕

摘 要：根据锅炉风机调节特性，使用变频调速器对风机进行节能改造。对改造结果进行分析可知，利用变频调速原理进行风机调节能节省大量电能，提高锅炉燃烧效率，对促进企业工作效益具有一定的应用价值。

关键词：锅炉；变频调速器；风机特性；风机流量

中图分类号：TK223.7 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）06-0021-02

锅炉风机的风量是通过调节风门大小和调节节流来实现的，而用来带动风机的电动机转速是额定的，因此造成极大的调节损失和电能耗费。基于这种情况，提出加装变频调速器控制锅炉引风机电机，这样极大地改善了工艺操作人员的工作条件，也改善了风机设备的启动性能，实现了调节、控制自动化。另外，变频调速器的应用可以节约四成左右的电能，从而达到了节能降耗、减少设备噪声污染的目的。

1 风机调节特性分析

由风机原理可知，节流调节时因为增加了阻力，管路特性曲线变化，而风机特性曲线不变。转速调节时风门完全打开，风机转速变化，风机特性曲线随之改变，而管路特性曲线不变。图1中H（n1），H（n2）线表示转速分别为n1，n2时风机的压力—流量（H-Q）特性曲线，R1，R2表示节流调节时的管路特性曲线。

3 变频器在锅炉风机系统中的应用

某地橡胶制品公司对一台SZL10-1.6-AⅡ型燃煤锅炉风机系统采用PLC控制技术和变频调节技术进行系统改造。PLC选用西门子S7-300系列模块，变频器选用西门子MM430变频器，同时加装压力传感器、氧量分析仪、炉膛负压表等测试仪器和变送器。人机操作界面采用PWS触摸屏和上位监控计算机系统与PLC相连，使锅炉的控制、运行数据可以实时显示。

3.1 风机控制系统的设计

在该锅炉控制系统中以可编程控制器（PLC）为主要控制核心，变频器为主要执行机构，其作用是为电机提供可变频率的电源，实现电机的无级调速，其控制方式有以下两种。

3.1.1 引风控制

通过炉膛上的负压变送器将炉膛压力标准电信号送入PLC的反馈通道，经处理后与设定炉膛负压力比较，通过PLC内置的数字PID算法产生运算信号，作为引风机变频器的频率给定，控制引风变频器调节电机转速，使炉膛内负压稳定在设定值附近。

3.1.2 鼓风控制

通过蒸汽管道上的压力变送器将所需蒸汽压力标准电信号送入PLC的反馈通道，经处理后与设定蒸汽压力值比较，通过PLC内置的数字PID算法产生运算信号，作为鼓风机变频器的频率给定，控制鼓风变频器调节电机转速。此信号作为控制鼓风电机转速的主信号，此时再引入烟气含氧量校正鼓风机转速，使风煤配比达到最佳状态。这样既可满足蒸汽压力的需要，也保证了燃烧工况的优化。

3.2 改造后的效果

对该单位改造前、后锅炉热效率和节电情况进行了测试，测试数据见表1、表2. 由表1可知：过量空气系数降低了24.14%，基本达到经多次人工调试确定的理想值；炉渣含碳量降低了55.13%，燃料燃尽状况明显改善，燃烧效率明显提高；锅炉改造后总体热效率提高了9.80%. 由表2可知：改造后，电机运行平均频率低于工频，功率因数有所提高，均在0.9以上；电机功率和日耗电量大幅下降；引风机平均节电率达36%；鼓风机平均节电率达42.4%.

改造后，实现了锅炉压力、鼓风量、引风量、炉膛负压等参数的自动控制和调节，运行时，可将蒸汽压力控制在设定值±0.05 MPa的范围内。同时，改变了以往人工调节时炉膛负压忽大忽小、难以掌握的状况，可将炉膛负压控制在设定值±5 Pa的范围内。

4 改造总结

通过以上技术分析和改造结果统计，说明变频调速技术是工业燃煤锅炉节能改造中的一个有效途径。改造后的锅炉在节电性能、自动化程度和运行、维护等方面均有显著的提高和改善，具体表现在以下几方面：①对锅炉风机采用变频调速，不但可节约大量电能，而且还因其具有可调性能好、反应速度快、线性度和准确性均很高等特性，使锅炉燃烧时的风煤配比、炉膛负压、烟气含氧量等人工难以控制的工况参数实现了自动优化，提高了锅炉燃烧效率，同时大大降低了人工劳动强度。②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。变频调速后，可以降低启动电流，提高电机绕组的承受力，延长电机的使用寿命。③减小电力线路电压波动幅度，避免电机工频启动时，供电网内电压敏感设备工作异常或故障、跳闸等情况的发生。④低速运行和平滑的无级调速可以提高风机效率，减少机件磨损、振颤，降低噪声，延长风机和管路的使用寿命。

5 结束语

综上所述，变频器用于风机类设备驱动控制场合具有显著的节电效果，是一种理想的调速控制方式。变频器的应用既提高了锅炉设备效率，又满足了生产工艺要求，大大减少了设备维护、维修费用，降低了停产周期，具有极大的应用价值。

参考文献

[1]汪学峰.石油化工行业中的变频调速节能技术应用[J].中国设备工程，2010（02）.

[2]李敏.浅议变频调速器在电力系统中的节点效果[J].经营管理者，2010（08）.

〔编辑：刘晓芳〕

摘 要：根据锅炉风机调节特性，使用变频调速器对风机进行节能改造。对改造结果进行分析可知，利用变频调速原理进行风机调节能节省大量电能，提高锅炉燃烧效率，对促进企业工作效益具有一定的应用价值。

关键词：锅炉；变频调速器；风机特性；风机流量

中图分类号：TK223.7 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）06-0021-02

锅炉风机的风量是通过调节风门大小和调节节流来实现的，而用来带动风机的电动机转速是额定的，因此造成极大的调节损失和电能耗费。基于这种情况，提出加装变频调速器控制锅炉引风机电机，这样极大地改善了工艺操作人员的工作条件，也改善了风机设备的启动性能，实现了调节、控制自动化。另外，变频调速器的应用可以节约四成左右的电能，从而达到了节能降耗、减少设备噪声污染的目的。

1 风机调节特性分析

由风机原理可知，节流调节时因为增加了阻力，管路特性曲线变化，而风机特性曲线不变。转速调节时风门完全打开，风机转速变化，风机特性曲线随之改变，而管路特性曲线不变。图1中H（n1），H（n2）线表示转速分别为n1，n2时风机的压力—流量（H-Q）特性曲线，R1，R2表示节流调节时的管路特性曲线。

3 变频器在锅炉风机系统中的应用

某地橡胶制品公司对一台SZL10-1.6-AⅡ型燃煤锅炉风机系统采用PLC控制技术和变频调节技术进行系统改造。PLC选用西门子S7-300系列模块，变频器选用西门子MM430变频器，同时加装压力传感器、氧量分析仪、炉膛负压表等测试仪器和变送器。人机操作界面采用PWS触摸屏和上位监控计算机系统与PLC相连，使锅炉的控制、运行数据可以实时显示。

3.1 风机控制系统的设计

在该锅炉控制系统中以可编程控制器（PLC）为主要控制核心，变频器为主要执行机构，其作用是为电机提供可变频率的电源，实现电机的无级调速，其控制方式有以下两种。

3.1.1 引风控制

通过炉膛上的负压变送器将炉膛压力标准电信号送入PLC的反馈通道，经处理后与设定炉膛负压力比较，通过PLC内置的数字PID算法产生运算信号，作为引风机变频器的频率给定，控制引风变频器调节电机转速，使炉膛内负压稳定在设定值附近。

3.1.2 鼓风控制

通过蒸汽管道上的压力变送器将所需蒸汽压力标准电信号送入PLC的反馈通道，经处理后与设定蒸汽压力值比较，通过PLC内置的数字PID算法产生运算信号，作为鼓风机变频器的频率给定，控制鼓风变频器调节电机转速。此信号作为控制鼓风电机转速的主信号，此时再引入烟气含氧量校正鼓风机转速，使风煤配比达到最佳状态。这样既可满足蒸汽压力的需要，也保证了燃烧工况的优化。

3.2 改造后的效果

对该单位改造前、后锅炉热效率和节电情况进行了测试，测试数据见表1、表2. 由表1可知：过量空气系数降低了24.14%，基本达到经多次人工调试确定的理想值；炉渣含碳量降低了55.13%，燃料燃尽状况明显改善，燃烧效率明显提高；锅炉改造后总体热效率提高了9.80%. 由表2可知：改造后，电机运行平均频率低于工频，功率因数有所提高，均在0.9以上；电机功率和日耗电量大幅下降；引风机平均节电率达36%；鼓风机平均节电率达42.4%.

改造后，实现了锅炉压力、鼓风量、引风量、炉膛负压等参数的自动控制和调节，运行时，可将蒸汽压力控制在设定值±0.05 MPa的范围内。同时，改变了以往人工调节时炉膛负压忽大忽小、难以掌握的状况，可将炉膛负压控制在设定值±5 Pa的范围内。

4 改造总结

通过以上技术分析和改造结果统计，说明变频调速技术是工业燃煤锅炉节能改造中的一个有效途径。改造后的锅炉在节电性能、自动化程度和运行、维护等方面均有显著的提高和改善，具体表现在以下几方面：①对锅炉风机采用变频调速，不但可节约大量电能，而且还因其具有可调性能好、反应速度快、线性度和准确性均很高等特性，使锅炉燃烧时的风煤配比、炉膛负压、烟气含氧量等人工难以控制的工况参数实现了自动优化，提高了锅炉燃烧效率，同时大大降低了人工劳动强度。②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。变频调速后，可以降低启动电流，提高电机绕组的承受力，延长电机的使用寿命。③减小电力线路电压波动幅度，避免电机工频启动时，供电网内电压敏感设备工作异常或故障、跳闸等情况的发生。④低速运行和平滑的无级调速可以提高风机效率，减少机件磨损、振颤，降低噪声，延长风机和管路的使用寿命。

5 结束语

综上所述，变频器用于风机类设备驱动控制场合具有显著的节电效果，是一种理想的调速控制方式。变频器的应用既提高了锅炉设备效率，又满足了生产工艺要求，大大减少了设备维护、维修费用，降低了停产周期，具有极大的应用价值。

参考文献

[1]汪学峰.石油化工行业中的变频调速节能技术应用[J].中国设备工程，2010（02）.

[2]李敏.浅议变频调速器在电力系统中的节点效果[J].经营管理者，2010（08）.

〔编辑：刘晓芳〕