变频调速在热力生产中的应用

2011-05-20 13:55:35来源: 互联网

摘要:在热力生产中,对给水量,给水压力,炉膛所需风量,风压等的调节,采用变频调速控制,与传统方式相比较,具有明显的节能效果。关键词:变频;调速;节能


1引言

本公司是郑州高新技术产业开发区集中供热单位,安装有20t/h蒸汽锅炉2台。每台锅炉有90kW引风机,55kW送风机和45kW锅炉上水泵电机各1台。用户主要为生产企业,全年运行,但负荷不稳定,锅炉起停频繁,多数情况下处于低负荷运行状态。致使生产成本高,经济效益不好,特别是低负荷状态下,电能浪费严重。为此,本公司于2001年5月,对锅炉引送风系统,给水系统进行了技术改造,采用了变频调速,取得了良好的节能效果。

2引送风系统

在锅炉燃烧调节过程中,要求在不同的负荷条件下,保持蒸汽压力恒定,为此,需要通过调节进入炉膛的煤量和空气量与空气压力,使炉膛热量达到一定值,以保证锅炉的蒸汽产量与供热量相对平衡。空气量的多少,炉膛空气压力的大小,决定着煤层燃烧速度、燃烧效率的高低,影响着锅炉蒸汽产量和主汽压力的恒定。

传统的空气量、空气压力调节由电动执行器调节风门开度来实现,这一方式具有如下缺点: 1)负荷较大时,须将风门开大,增加炉膛空气压力和空气量,加快煤层燃烧速度,以提高单位时间内蒸汽产量,满足供汽量要求;负荷较小时,须将风门开小。两种状态下,引送风风机一直保持额定转速运行。在负荷较小时,引送风风机产生的巨大风量,都被风门遮挡,仅有一小部分进入风道,从而增加了压差损耗,浪费了电能,增加了生产成本,降低了经济效益和社会效益。

2)引送风风机功率大,在工频供电情况下,还需要庞大的降压起动设备。为此主电路需要安装大功率的接触器,增加电抗器等降压起动装置,使主电路电气设备增多,在起制动频繁的情况下,设备故障率增高,增加了维护量,甚至被迫停炉处理故障,不能正常供汽,将影响到用户的正常生产,不仅造成巨大的经济损失,而且影响供热单位的信誉。 3)在起制动频繁的情况下,产生的起动浪涌电流,将对电网和风机系统造成一定的冲击,直接影响到电网的供电质量和风机系统的安全运行。

4)风门调节需要电动执行器、伺服放大器、操作器等复杂的操作机构,附属设备多,也增加了设备故障率。

而风量调节采用变频调速控制,由于变频起动是软起动,因而减少了起动过程对电网和风机系统的冲击,减少了起动过程的电耗。故具有效率高,调速范围大,特性硬,调节精度高,起制动方便灵活,能耗小,故障率低,操作简单等优点。另外空气压力,空气量调节,直接由变频器操作面板速度电位器控制引送风风机电机转速来实现。取消了风门及其复杂的操作机构,使风道畅通无阻,降低了压差损耗,减少了风量损失。同时取消了原有庞大的降压起设备,也降低了

图1变频调速引风机电路原理


图2变频调速给水泵电路图


设备故障率。

本公司引风机调速装置采用德国西门子公司生产的MICROMASTEREco变频器,它具有如下特点:

1)自动能量优化,实现了电机定额的充分应用,对泵类和风机速度控制方便,能够对过程进行更好的调节;

2)软起动功能,避免了起动过程对电网和风机系统的冲击;

3)内置进线电抗器,允许电机进线电缆长150m;

4)保护齐全,诸如:电机过载、过热保护,接地错误保护,短路保护等;

5)安装调试简单,操作简便,能耗低,运行和维护费用低廉。

变频调速引风机电路图如图1所示。

3给水系统

本公司原锅炉给水系统由1台45kW电机带动水泵长期运行,水量、给水压力调节通过执行器调节给水阀门开度来实现。其缺点是给水泵始终在额定转速运行,浪费电能。另外,给水附属设备复杂,执行机构频繁动作,稳定性差。采用变频调速改造以后,将调节给水阀门的装置全部取掉,将阀门开度开至最大,直接由水位自控表或压力控制器输出4~20mA电流信号,实现PID闭环控制,调节变频器频率,改变给水电机转速,改变给水压力和流量,以满足不同负荷情况下对水量、水压的需要。

本公司采用西门子公司生产的MICROMASTEREco变频器,和锅炉上原有的压力传感器、压力控制器,液位自控表构成压力、液位双闭环控制系统。即恒压、恒液位变频供水自控系统,也可将二者设为开环控制。变频调速给水泵电路图如图2所示。图中位置1为恒压供水,位置2为恒液位供水,位置3为开环控制。运行时通过选择开关选择不同的供水方式,然后调节电位器进行压力或液位值的设定,操作简单。 4技术改造效果

自从本公司引送风系统、给水系统实现变频调速技术改造以来,取得了明显的节能节水效果。根据测量计算,改造后较改造前节电约35%,节水约20%。另外,改造后极大地降低了设备故障率,减少了热停工时间,减少了维修人员工作量,降低了维修费用,总之,技术改造后明显降低了生产成本,提高了经济效益和社会效益。据初步估算,设备投资将会在一年半时间内收回。

关键字:应用

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0520/article_8824.html
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