变频器在工业锅炉风机上的应用

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1、引言

某木材加工厂由于产品转向，但仍需使用原有的10t/h锅炉一台，由于用汽量减少形成大马拉小车，只能采取间歇供汽，至使锅炉风机启动、停止频繁，由于系当地小电网供电、启动时常跳闸。基于上述问题，厂方下决心,在锅炉风机上使用变频器，但该厂地处边远地区，技术力量薄弱，管理还有待改进，为保证改造后的设备安全和稳定运行，在实施中，我们采取了一些非常规做法，现介绍如下：

2、方案

该厂锅炉仅有汽包水位自动调节系统、水位过低、汽压过高报警、联锁装置；鼓、引风机由人工遥控档板调节风量。因此本项目只在鼓、引风机上使用变频器，由人工改变风机转速来调节风量。
选用富士FRN37P11S及FRN75P11S变频器各一台，保留原有的鼓、引风机的常规启动电控柜，不进行工频、变频电压自动切换，而采用最原始、最可靠的做法，万一变频器出故障时，由人工用刀开关进行电机动力线的切换工作。并充分利用变频器控制端子的功能，简化常规接线；尽量采用易于更换的电气零配件。
3．实施

鼓、引风机变频器供电，采取在主开关后加装交流接触器以保护变频器。鼓、引风机设置的电路是相同的，其电路元件型号、作用及工作原理是一样的，只是交流接触器容量不同。现仅以引风机为例进行介绍：

并由变频器的总报警继电器的接点输出端子（30A．30B．30C）来控制，其常闭触点30C－30B串联在KM1接触器控制回路中，变频器出故障跳闸时，30C－30B断开以切断变频器的主电源，防止故障扩大；同时，常开触点30C－30A闭合，通过报警电路进行声光报警，提醒司炉工注意。RST为变频器的报警复位输入，当变频器报警跳闸后，司炉工可按KF1按钮进行复位操作。由于引风机远离操作室，因此在风机旁边装有“风机检修开关”，并串入接触器KM1控制回路中，检修引风机时把该开关板至检修档，等于断开该开关，使无法接通变频器的主电源，以保护检修人员的安全。并要求变频器跳闸后，仍应具备显示功能，便于观察分析故障原因，因此从接触器KM1的主触点前接入控制电源，至变频器的Ro、To端。
项目实施后仍要保持锅炉原有的电气联锁保护、工艺联锁保护功能。电气联锁保护要求锅炉启、停时，保证引风机先于鼓风机启动而晚于鼓风机停止，以防误操作使炉膛正压喷火，危及司炉工安全，及粉尘外喷影响环境；工艺联锁保护，要求在汽包水位或汽包压力超标时，自动停止鼓、引风机，迅速减弱燃烧，以确保锅炉的安全。鼓、引风机启动的相互联锁保护，是利用变频器控制端子的功能，即利用引风变频器的频率值检测信号FDT来实现，即先合上开关SY启动引风，当引风机转速达到某一设定频率时，FDT信号起作用，使接在引风变频器Y3端子的继电器Ｋ吸合（图1），用其常开触点Ｋ-1来接通鼓风机正转信号FWD（图２）；为避免炉膛正压喷火，可将鼓风加速时间设定得比引风加速时间长一些；停机时，断开引风机启动开关SY则KM失压，其常开触点KM-1复原，断开引风机正转信号（图１），同时常闭触点KM-２复原，将鼓风变频的BX与CM短接（图２），输入自由旋转命令，鼓风变频输出为0Hz，鼓风机很快停下，而引风机则按原设定的减速时间慢慢停下来。工艺参数超标时，与仪表相联的继电器（图１中的L或P）动作，在报警的同时，还使鼓、引风机停机，停机过程同上，不再赘述。
用电位器进行变频器的频率设定，存在滑动触点磨损后产生接触不良，使频率设定信号不稳定的问题；尤其在该工厂购买和更换电位器都成一个问题。因此，我们利用变频器的输入控制端子功能来实现频率设定。仍以引风机为例：在引风变频器的X1和CM端接入控制按钮SK1，X2和CM端接入控制按钮SK2（图１），利用按钮的通、断信号来增减设定频率，X1为增速命令UP端，X2为减速命令DOWN端。则在接通变频器的正转命令FWD后，当SK1闭合时，X1得到UP信号，变频器的输出频率按加速时间增加，SK1断开时变频器的输出频率保持；当SK2闭合时，X2得到DOWN信号，变频器的输出频率按减速时间减少，SK2断开时变频器的输出频率保持。鼓风机的增、减速按钮设置及电路元件型号、作用原理与引风机是一样的（见图2）。


与变频器控制端子有关参数的设置见表１

4、结语
　　
本项目实施后，基本做到了轻负荷均衡供汽，锅炉风机启动跳闸的现象已不存在，风机转速的下降机械磨损减小了；由于厂方原有的记录数据不完善，只进行了一个月的节电数据对比，但证明风机节电可达32%。厂方满意，认为变频改造这钱没白花。