基于变频器的锅炉鼓、引风机节能控制系统

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摘要：本文介绍了基于ABB变频器锅炉鼓引风机节能控制系统。讨论了控制系统的节能原理及控制工艺，给出了系统的控制方式，进行了节能分析，实际使用证明，该控制系统控制效果良好，节能效果十分明显。
关键词：ABB变频器；节能；引风机；鼓风机
1 引言
近几年随着电子技术的飞速发展，变频调速技术得到了普遍的推广应用。同时,变频技术也已从U/F比控制、电压空间矢量控制，发展到无速度传感器的直接转矩控制（DTC）,功率开关器件从GTO、GTR,发展到IGBT、IGCT，变频器的优点在各个领域应用中被充分地证实。在工业民用锅炉的节能控制中也逐步引入了变频调速技术，利用该技术对锅辅机中的鼓、引风机进无级调速控制，得到了显著的节能效果。
2 控制工艺
通常，在选择锅炉配套风机时，要考虑短期的超负荷能力，并加以适当裕量来确定机型。而在选定锅炉时，又要根据工艺最大负荷和适当裕量来确定锅炉容量。鉴于上述两个环节的选定又受到产品规格分档的限制，因此最后的风机容量往往偏大，加之对锅炉鼓、引风机的调节，是靠调节闸板完成的，所以当风量变化时，就风机系统而言，会浪费大量的电能。要想改变这种情况，最好是采用变频调速技术。锅炉鼓、引风机节能控制系统工艺图如图1所示。



（1）测量蒸汽出口温度，将其测量值传送给变频器，与蒸汽温度设定值构成一个差值PID控制系统，来调节鼓风机改变送风量，进而改变炉膛温度，也就是调整蒸汽温度。
（2）测量炉膛负压，将其测量值传送给变频器，与其炉膛负压设定值构成一个差值PID控制系统，来调节引风机改变引风量，使炉膛维持在微负压状态其控制工艺简单、实用、节能。
3 控制方式
（1）引风机
原引风机运行方式是降压启动、工频运行,其风量大小采用调节风门的方法来调节风量。这种控制方式的缺点是电能浪费大,调节实时性差,噪声大,工人的劳动强度大。故对其进行变频改造,引风机闭环控制原理框图如图2所示，采用微差变送器、变频器、控制器、引风机组成的压力闭环回路自动控制引风机的转速,使炉膛保持一稳定的微负压,这样既提高了控制精度,又节约了能源,使引风机控制具有一定的合理性。


（2）鼓风机
鼓风机原运行方式是降压启动、工频运行，其风量大小也是靠调节风门的方法来调节风量。这种控制方式的缺点是电能浪费大、燃料浪费大，调节实时性差，噪音大，工人的劳动强度大。鼓风机变频改造闭环控制原理框图如图3所示，采用温度变送器、变频器、控制器、鼓风机组成的温度闭环回路自动控制鼓风机的转速，使锅炉蒸汽出口的温度保持一稳定值，同样也既提高了控制精度，又节约了能源（电能和燃料），使鼓风机控制具有一定的合理性。



4 节能分析
现以哈尔滨建成集团公司的20吨蒸汽锅炉为例，对其鼓、引风机进行变频调速控制改造。
鼓风机45kW,引风机90kW。变频器投资分别为4.2万元与8.07万元。共投资12.27万元。若按调速后其转速为额定转速的70%来计算：
则风机的理论节电率=1-（70%）3=65.7%
每年按300个工作日计算，每天运行16h，按0.6元/kW·h:
鼓风机节约电=45×300×16×65.7%-45×300×16×1.5%=138672（kW·h）
引风机节约电=90×300×16×65.7%-90×300×16×1.5%=277344（kW·h）
式中的1.5％是考虑了变频器的效率。
其节约的电费、电量如附表所示。
附表 变频改造后节约的电费、电量

一次性投资回收期大约为0.48年,效益特别显著。以上计算中还未计及风门电动执行机构节省的投资,变频后使鼓引风机软启动,软停止,工作电流降低使引风机,电动机寿命延长等带来的经济效益,如考虑以上因素,则综合效益更加显著,投资回收期更短。
5 结束语
本文讨论了基于ABB变频器锅炉鼓引风机节能控制系统的节能原理与控制方式，通过对锅炉鼓引风机节能控制系统的投运，锅炉系统过去的黑烟现象得到了彻底改善，锅炉鼓引风系统运行得到合理控制，充分发挥了变频器的无极变速和节能的优点，使整个系统的节能效果十分明显，同时，达到环保的要求。因此该系统既节能降耗又利国利民。