浅议锅炉送风机的变频节能改造

刘代强

摘要：送风机是锅炉的主要附件之一，根据用汽量的不同，风量需要经常调节，而原先电机启动后转速不能调节，只能依靠风闸挡板来进行调节，存在较大地能量损耗。为了提高锅炉风量的控制水平，又能达到节能效果，采用变频调速方式对风量进行调节是首选方案。由于应用变频调速技术可根据用汽量的变化，随时调整送风机的转速，减少了噪音对环境的污染。由于风机长期低于额定转速的状态下运行，电机及风机的轴承不易损坏，延长了使用寿命，电机本身的发热量也减少了，维修量下降，节约了大量的维修费用。

关键词：送风机；变频器；节能

我公司属于公司自备电厂，小型热电厂建厂时考虑到资金问题，装有七炉三机，装机容量为34兆瓦。其中一期锅炉为3台无锡锅炉厂生产的35吨正转链条炉，使用AC380V55KW的电动机作为送风动力。近年来公司一直不断的创新改进，并根据习主席的“绿水青山就是金山银山”的指示，公司上下都进行浩浩荡荡的改革，作为一名电气人员我们进行了三份节能改造方案，本文所介绍的是送风机的节能改造。我公司原设计的送风机为软启动器运行，经过本公司外出考察学习及运行工人操作方式决定进行变频改造。

一、工作原理：

送风机是锅炉的主要附机之一，为了提高锅炉热效率，在锅炉的尾部一般都布置有空气预热器，空气在预热器内流动时将产生较大的阻力。为了保证燃烧器配风良好或炉排下维持一定的风压，使空气与燃料充分混合，燃烧器出口空气速度很高，煤粉炉要求风速为20ms左右，燃袖锅炉要求在40ms以上。送风机产生的风压可以克服空气预热器的流动阻力，并使空气离开燃烧器时具有较高的速度。遵循科学生产，保证运行安全。原先设计采用软启动器启动，工频运行，运行人员通过DCS显示根据各项运行参数，通过调节送风机风闸挡板开度来控制送风量的大小，从而达到工艺要求，满足生产和用户的要求。

二、存在的问题：

电机启动后转速不能调节，只能依靠风闸挡板开度调节风量，而随着锅炉负荷的变化，风量也需要变化，这就带来了几个问题：一是当送风量减少时，风闸关小，阻力却增加，而风机的功率基本不变，电机的耗能量没有节省。二是风闸的流通面减少，风速增加，风闸的两侧压力增大，从而引起风机和风闸的震动，噪声和磨损增加。三是由于风闸调节特性比较硬，不能更好地完成调节任务。因此，采用变频调速方式来代替软启动器，利用变频器的调节特性来解决送风机的诸多问题是首选方案。由此，我们做了以下几个方面的工作。

三、改进方案（附图）

1、根据我厂送风机55KW的容量和运行情况，决定采用ABB公司的ACS800变频器作为我们的改型选择，利用原先的断路器（ZKK）给变频器一次供电，断路器（ZKK）控制回路不做改动。

2、变频器外部控制连接问题：根据我厂的实际运行情况，决定采用变频器手动/自动宏中的自动宏应用方式联接，即在控制回路中，将+24V电源与外部给定地选择EXT1/EXT2端子DI3直接短接，使其得电就选择EXT2，即自动运行方式，又将变频器+24V电源与变频器内部的停止/启动端子DI6短接，使其得电变频器就能立即启动。这样在断路器（ZKK）吸合后，变频器一次侧得电，变频器则处于启动状态。

3、外部给定：因选择了自动控制，故只能选择外部给定2即AI2，即在变频器AI2+与AI2-端子接入由我厂DCS输出的速度给定4－20mA的信号，同时又通过AO1+与AO1-端子，反映变频器当前的频率，并输入到我厂的DCS系统，使其显示当前的转速反馈比例，DCS系统根据反馈量通过PID调节来控制变频器的频率，经过反复的摸索，我找出了适当的PID参数，对DCS进行了适当的设置。通过以上改造后，又对变频器内部的各项参数组进行了设定，试车成功！使送风机的调节特性得到了极大的改善并节约了大量能源。

四、效益分析：

变频器能根据负荷变化随之调整风机的转速，在满足系统正常工作的情况下，使风机作出相应的调整，以达到节能的目的。风机转速下降，电机从电网吸收的电能就大大减少，

其减少的功耗：△P=P0[1-（N1/N0）3]（1）式

减少的流量：△Q=Q0[1-（N1/N0）]（2）式

其中，N1为改变后的转速，N0为电机原转速，P0为原电机转速下的电机消耗功率，Q0为原电机转速下所产生的风机流量。由上式可以看出，流量的减少和转速减少的一次方成正比，但功耗的减少却与转速减少的三次方成正比。

以三台55KW送风机来计算（以0.65元/度电）来计算：

55*24*30*0.65*3＝77220元，即一个月应耗电费77220元，

按最低节能20％计算，每月节能为：

77220*20％＝15444元，按年运行300天计算，年节电费：

15444/30*300＝154440元。

故，投资回收期为（设变频器价格为53500元/台）：

53500*3/154440≈1.1年

经过近一年的使用，送风机运行正常，并且大大提高了锅炉运行人员对锅炉燃烧工况的调整力度，降低了劳动强度。延长了设备的使用寿命，维修量下降，节约了大量的维修费用。使我们的生产和供汽质量有了很大的提高，确保了我们电厂的两个稳定运行。

参考文献：

[1]ABB变频器使用说明书（ACS800）

[2]ABB软启动器使用说明书

[3]公司锅炉安全运行规定