变频在锅炉中的应用

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1、变频器技术工业锅炉控制系统中的应用孙彦军宁夏宝塔石化集团设计院（有限公司）宁夏银川750002介绍了变频器在工业锅炉控制系统应用中的节能原理、应用方法及变频器选型,与变频器相关的保护装置及接至电动机导线的选择。关键词：变频器控制系统恒功率恒转矩缺相断路器1、引言变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。它的主电路都采用交-直-交电路。如：JP6C-T9/J9系列低压通用变频器工作电压为：380～690V，功率为0.75～800kW，工作频率为0～400Hz；JP6C-YZ系列中压通用变频器工作电压为：1140～2300V，功率为37～1000kW，工

2、作频率为0～400Hz；JCS系列高压变频器工作电压为：3KV/6KV/10KV，功率为280～20000kW；从理论上我们可知，电机的转速N与供电频率f有以下关系：n=qf602×（1-s）（1）其中：q--电机极数S--转差率由式(1)可知，转速n与频率f成正比，如果不改变电动机的极数，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。在工业领域里的应用日益广泛。随着变频器的造价日趋降低，利用变频器驱动异步电动机所构成的调速控制系统，越来越发挥出

3、巨大的作用。2、变频器在锅炉控制系统中的主要目的变频器在工业锅炉自动控制系统中，主要用于鼓风机、引风机、供水系统及除渣系统、转矩之间的关系。这些关系是：流量∝转速，压力∝转矩∝转速的平方，功率∝转速的三次方。即：风机或水泵流量与转速的一次方成正比，压力与转速的二次方成正比，而轴功率与转速的三次方成正比。因而，理想情况下有如下关系：流量（%）转速（%）压力（扬程）（%）功率（%）10010010010090908172.980806451.270704934.360603621.650502512.5由上述关系可见，当需求流量下降时，通过调节转速可以节约大量能源。例如：当流量需求减半时

4、，如通过变频调速，则理论上讲，仅需额度功率的12.5%，即可节约87.5%的能源。如采用传统的挡板方式调节风量，虽然也可相应降低能源消耗，但节约效果与变频相比，则是天壤之别。3、变频器在锅炉调速控制系统各个环节上的应用3.1、炉排电机选用的变频器与鼓、引风机选用的变频器型号不同。炉排变频选用恒转矩变频器，鼓、引风机变频选用恒功率变频器。3.2、鼓、引风机控制鼓、引风机采用变频控制，这是锅炉系统中变频应用的重头戏。即是节电最显著的部分，同时也是变频投资最大的部分。这主要是由于鼓、引风机调节的幅度相对也较大。变频器在工业锅炉调速控制系统中，主要应用于鼓风机、引风机、供水系统及除渣系统。其

5、最主要的目的在于节约能源。采用变频调速方法节能的原理，是基于流量、压力、转速、转矩之间的关系。这些关系如公式：P2（n2/n1)3P1=0.512P1即可降低能耗近50%。在鼓、引风机的风量裕度问题，以使变频器可以适当提高频率（大于50Hz）即提高转速运行，以保证锅炉系统有足够的风量，否则，极易造成原系统大负荷时风量够用（但裕度小），变频改造后，大负荷时风量不够的尴尬局面。其原因在于变频本身也消耗一部分功率，其输出功率比标称功率略小的缘故。3.3、炉排变频控制炉排电动机很小，因而采用变频器控制。其主要目的是稳定运行。当然节电也很大只是绝对数值占的比重很小。炉排变频控制的特殊性在于：3

6、.3.1、炉排由于经常处于低速运行，所以电动机散热会出现问题，解决的方法是选用变频专用电动机。3.3.2、由于低速运行时变频器输入电流很小，但输出电流很大，远大于电机额定电流。此时变频器是采用低压大电流保证电动机恒转矩运行。因此，变频器必须提高一档选型。否则，无法保证炉排电动机的低速运行。3.4、恒压供水在锅炉供水系统中，采用变频控制，既能大量节约能源，又能稳定供水系统的压力，保障锅炉系统的安全运行，是非常有实际意义的，并且供水系统的电动机相对鼓、引风机而言容量较小，投资不大。因此，非常值得推广采用。供水系统变频应用的特殊性：锅炉供水系统一般采用多台电动机，并联母管式供水，没有必要每

7、台电动机都采用变频。既经济又可靠的方法是：只有两台电动机由变频自动控制且这两台电动机为一用一备方式工作。主要是利于电动机检修。其他供水电动机仍采用常规控制方法，其原因有两点：3.5、在并联母管式供水方案下，全自动控制供水方案不实用，无实际意义。主要原因是每台水泵的单向止回阀泄露问题和更换问题。全自动控制供水时，单向止回阀前后的截止阀必须始终保持打开状态，才能保证自动控制电动机启动后，水能够自动流出。但随着锅炉负荷的增减，水泵电动机不会全部运行。这样，不运行