工业燃煤锅炉电器节能方法研究.pdf

4 4 工业燃煤锅炉 电器节能方法研究 杨芳红 贵州大学 工程 实训 中心， 贵州 贵阳 5 5 0 0 0 3 摘要 本文介绍种采用西f 1 子 一2 0 0 P L C控I 韶 】 变频器采实现工业燃煤锅炉鼓风机的无级变频调速， 经过实际应用， 与传统的 控制方式相比， 该调速系统可靠性更高， 并且具有节约电能的功效。 。。 _-- 锺坷 P I E 芟．蒴器鼓厥批节能l一 中图分类号 蚴 文献标识码 A 文章 - 1 0 0 2 一 6 8 8 6 { 2 o l O o 4 一 Ⅸ 一 0 2 S t u d y O H En e r g y s a v i n g M e t h o d o f I n d u s t r y Co a l b o il e r YANG Fa n g h o n g Ab s t r a c tS i e me n s 7- 2 0 0 PL C wa s a p p l i e d t o t h e i n v e r t e r c o n t r o l l e r i n o r de r t o r e a l i z e s t e p l e s s f r e qu e n c y c o n t r o l o n i nd u s t r y c o a l b o i l e r b l o we r a n d a f t e r p r a c t i c a l a p p l i c a t i o n，t h i s s y s t e m p o s s e s s e s h i g he r r e l i a b i l i t y，an d a d v a n t a g e o f p o we r s a v i n g a s c o mp a r e d w i t h t r a d i t i o n al c o n t r o l me t h o d． Ke y wor d s P LC； f r e q u e n c y c o n v e r t e r ； b l o we r ； p o we r s a d n g O 前言 由于 目前工业上绝大多数燃煤锅炉的引、 鼓风风量调节 仍采用风门挡板手动调节方式， 引、 鼓风机自始至终以额定功 率运行， 不能随负荷需要自动调节转速以及风量的大小， 浪费 大量的电力能源。交流变频调速技术的迅速发展， 有望解决 锅炉 自动化程度不高的问题。本文以贵州省迪鑫工业设备 工程公司九号炉 的鼓风机变频调速改造为例来介绍工业燃 煤锅炉设备的电气化改造。 1 变频调速节能原理 由图 l可看 到， 风 机运行工况点， D是风机 的特性曲线 与管网阻 力曲线 R 的交点。 当用调节风挡板控 制时， 由于要减少风量， 所以要关小风挡板， 使风 挡板的摩擦阻力增大， 阻 作者简介 扬芳红 1 9 7 0一 ， 从事eC ff - 技术研究工作 收稿日期 2 0 1 0 4～ 2 根据公式 。一旦 一 1 0 O 式中 P为输出轴功率， k W； Q为风机流量， m ／ s ； H为风机压 力， P a ； 矸为风机效率。 可求出运行在 A点时轴功率为 。一盟 1 0 0 0 r 在 C点风机的轴功率为 一盟 l 0 竹 两点轴功率之差为 △P - r 即用调节板控制风量时， 比用变频器控制风量时， 多消 耗 △ P的能量， 并且随着调节门的不断关小， 这个损耗还要增 加。 这是因为采用变频调速控制时， 风量 Q、 风压 H、 功率 P和 转速 Ⅳ之间有关系 Q 1 n 1 n 22 P 2 3 Q 2一 H1一 n 尸 l一 ， 由上述公式可知， 转速减少时， 电机的能耗以转速的三 次方的速率下降， 因此在非满负荷情况下， 变频凋速的节能效 果非常显著。 2 鼓风机的变频调速改造 采用富士 F R N 7 ． 5 P I I S一4 C X型变频器进行变频改造， ．45． 改造前鼓风机 的电路 图如 图 2所示 ， 改造后 的 电路 图如 图 3 所示。 f ． l 曲 L I 图2 改造前鼓风机的 控 制 原 理 图 3 其它控制硬件组成 变频控制系统结 构 如 图 4所 示， P L C 采用 西 门子 s 72 0 0 系列模块 ， 其 中主机 模 块 采 用 C P U 2 2 6 P L C和 E M2 3 5模 拟量 模块。P L C监控该系 统所有测控点， 实现 对运行故 障、 数据采 图3改造后 鼓风机 的 控 制原 理 图 图4 鼓 风机 变频调速控制 系统组成 集及传输故障、 正常数据储存的实时监控。一旦数据采集或 变送器出现故障 如通讯中断等 ， 系统可输出报警信息 、 必 要时关断锅炉运行。 人机操作界面采用 P WS触摸屏 、 上位监控计算机系统。 通过触摸屏、 上位监控计算机与 P L C相连， 使锅炉的控制 、 运 行数据可实时显示。上位监控计算机、 触摸屏互为冗余 ， 实现 锅炉运行数据设置、 运行状态／ 故障报警信息、 历史事件记录 等功能。触摸屏替代原一台锅炉控制系统上多台操作／ 显示 仪表。控制系统实行多级管理及密码保护。 4 变频改造后节电效益估算 表 1 锅炉鼓风机变频改造前后用电比较 表 3 锅炉上水泵变频改造前 后用 电比较 从表 1 、 表 2 、 表 3中 口 J 知 ， 锅 炉鼓风机 变频调 速改造后 ， 鼓风机、 引风机和上水泵每小时节电 △ P 7 ． 0 5 ． 0 2 7 1 9 2 01 5 1 5 k W 鼓风机节电率 ， 2 8 ． 6 ％ 引风机节电率 2 9 ． 7 ％ 上水泵节电率 2 0 - 一1 5 2 5 ． 0 ％ 锅炉按每年3 0 0 工作 日计算， 则每台锅炉每年节电折合 人 民币约 1 5 2 4 3 0 0 0 ． 5 5 4 0 0 0 元 5 结束语 综上所述 ， 工业燃煤锅炉经过变频改造后每年可节约至 少5 ． 4万元 ， 而锅炉改造成本大约 1 0万元／ 台， 则锅炉连续运 行两年即可收回改造投资。Y o g i, ， 对锅炉进行变频改造后 ， 在 其它方 面也有很高 的积极效益 ， 主要表现在 以下几个方面 1 变频调速器在实现无级平滑调速过程中转速平稳， 可 由零转速升至任意转速， 风机的启动、 关停实现了升速平滑启 动和减速平滑停止， 少了风机启动中的强电流冲击， 同时也减 少了风机叶轮损坏和机械磨损， 延长了整个风机系统使用寿 命 。 2 风机运行工况点明显改变， 风门可以全部打开， 完全 由转速调节流量， 操作方便， 控制精度高， 响应速度快， 便于控 制锅炉过剩空气量， 使炉热效率提高。 3 避免用风挡板调节时， 因风挡板频繁动作而脱落所造 成的锅炉停炉事故。 4 应用变频调速器后， 因风挡板始终是全开的， 不需调 整风挡板， 避免了用风挡板调节时风挡板执行机构仪表部分 的故障， 并节省了这部分的维修费用。 5 锅炉风机现场噪声降低， 操作环境得到改善。 6 采用了变频器对风量进行无级调节 ， 保证了锅炉在较 好的燃烧状态下运行， 可以大大节省煤的用量。 参考文献 [ 1 ] 王化冰． 变频调速技术在锅炉风机改造 中应用[ J ] ． 内蒙古煤炭经济， 2 O o 6，0 2 9 7 - 9 9 [ 2 ] 张聚凯． 浅谈变频器在锅炉电气系统中的节能应用[ J ] ． 自 动化与仪 器仪表 ， 2 O O 8 ， 0 4 9 2 - 舛 [ 3 ] 梁锋． 交流变频调速技术在工业锅炉风机 中的应 用[ J ] ． 江西能源， 2 0 0 5， 0 3 霉 季 麓 州 一 “ t ， 0 ，} 一