胡敏

【摘 要】楊村煤礦供暖系統(tǒng)主要供暖設(shè)備包括：三臺SZL 20-1.6-AⅢ型蒸汽鍋爐、三臺37kW鼓風(fēng)機(jī)、三臺110kW引風(fēng)機(jī)，鍋爐鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)采用變頻控制。為了提高供暖系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性，減輕對供暖設(shè)施及管網(wǎng)的沖擊損壞，楊村煤礦對供暖系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造。改造后實(shí)現(xiàn)了鍋爐鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、熱水循環(huán)泵和補(bǔ)水泵的變頻運(yùn)行，保持恒定供暖壓力，大大提高了供暖系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性。

【關(guān)鍵詞】供暖系統(tǒng) 控制 鼓風(fēng)機(jī) 引風(fēng)機(jī) 變頻調(diào)速 節(jié)能

1 引言

楊村煤礦供暖采用熱水供暖方式，鍋爐產(chǎn)生的蒸汽分別輸送至工廣區(qū)熱交換站和生活區(qū)熱交換站，在熱交換站通過熱交換器汽水交換后產(chǎn)生熱水，再通過管道輸送至各用戶。在工廣區(qū)熱交換站安裝4臺熱交換器、兩臺45kW熱水循環(huán)泵、兩臺5.5kW補(bǔ)水泵，生活區(qū)熱交換站安裝八臺熱交換器、三臺55kW熱水循環(huán)泵、2臺4kW補(bǔ)水泵，水泵均為為工頻啟動、工頻運(yùn)行，運(yùn)行中輸出壓力波動大，以及啟動、停運(yùn)對供暖管道沖擊大，造成供暖設(shè)施損壞快、供暖壓力不穩(wěn)定。由于水泵始終處于全速運(yùn)行，無法根據(jù)供暖管網(wǎng)的壓力與用水量調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速、出水壓力，造成對供暖設(shè)施的沖擊，而且造成電量的大量浪費(fèi)。

2 方案確定

（1）供暖系統(tǒng)變頻改造的方法：在工廣區(qū)熱交換站安裝1臺5.5KW變頻器和1臺變頻控制柜、2臺45kW變頻器和2臺變頻控制柜，生活區(qū)熱交換站安裝3臺55kW變頻器和3臺變頻控制柜、1臺4kW變頻器和1臺變頻控制柜，在工廣區(qū)和生活區(qū)熱交換站的供暖管網(wǎng)各安裝1只壓力變送器，利用變頻器和壓力變送器實(shí)現(xiàn)熱水循環(huán)泵及補(bǔ)水泵的變頻起動、變頻運(yùn)行，變頻器控制水泵的運(yùn)行速度，壓力變送器反饋給變頻器供暖管網(wǎng)輸出壓力，實(shí)現(xiàn)控制水泵轉(zhuǎn)速，方便根據(jù)供暖管網(wǎng)的壓力與用水量調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速、供暖壓力，把供暖出口壓力控制在0.55MPa，保證供暖管網(wǎng)的供水壓力及用水。

（2）供暖系統(tǒng)變頻調(diào)速技術(shù)的原理：熱水循環(huán)泵實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速的原理是按照供暖管網(wǎng)循環(huán)水的壓力，改變熱水循環(huán)泵的電機(jī)頻率，從而調(diào)整熱水循環(huán)泵的轉(zhuǎn)數(shù)和循環(huán)水量，實(shí)現(xiàn)供暖管網(wǎng)保持恒定的壓力。補(bǔ)水泵實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速的原理是按照供暖管網(wǎng)補(bǔ)給水的壓力，改變補(bǔ)水泵的電機(jī)頻率，從而調(diào)整補(bǔ)水泵的轉(zhuǎn)數(shù)和管網(wǎng)的補(bǔ)給水量，實(shí)現(xiàn)供暖管網(wǎng)補(bǔ)給水恒定的壓力。供暖管網(wǎng)安裝的壓力變送器將循環(huán)水和補(bǔ)給水的工作壓力反饋到調(diào)節(jié)器內(nèi)，與供暖管網(wǎng)設(shè)定的壓力進(jìn)行比較，經(jīng)過計(jì)算輸出一個(gè)信號輸入到變頻器內(nèi)，變頻器再根據(jù)輸入的信號值，調(diào)整熱水循環(huán)泵和補(bǔ)水泵電機(jī)的頻率（一般為0-50Hz），從而實(shí)現(xiàn)調(diào)整熱水循環(huán)泵和補(bǔ)水泵的轉(zhuǎn)數(shù)和流量。

（3）供暖系統(tǒng)變頻器的選擇：變頻器選用三墾力達(dá)電氣有限公司生產(chǎn)的變頻器，選擇變頻器時(shí)，變頻器的功率要比熱水循環(huán)泵的補(bǔ)水泵的電機(jī)功率稍高一些，這樣節(jié)電效果要同功率的要好一些。為了能更好的節(jié)電，熱水循環(huán)泵、補(bǔ)水泵要做到頻率升高時(shí)，能迅速達(dá)到高頻率、高速度，頻率降低時(shí)，能迅速達(dá)到低頻率、低速度，最終保持恒頻低耗運(yùn)行。如果選擇的變頻器功率與電機(jī)功率相同，會使變頻器很難實(shí)現(xiàn)熱水循環(huán)泵和補(bǔ)水泵的電機(jī)迅速升頻或降頻，而減少了節(jié)電效果。如果將變頻器的功率選高一些，可使變頻器實(shí)現(xiàn)熱水循環(huán)泵和補(bǔ)水泵電機(jī)迅速升頻或降頻，大大減少升頻和降頻階段的電能消耗，從而大大提高了節(jié)電效果。一般選擇的變頻器功率比熱水循環(huán)泵和補(bǔ)水泵的電機(jī)功率高10%—20%即可。

3 鍋爐風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用

鍋爐風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用分為鼓風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用和引風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用。

3.1鼓風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用

鼓風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用，是為了合理調(diào)整鍋爐燃燒，提高鍋爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的特性是指鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)在一定的轉(zhuǎn)數(shù)和一定的介質(zhì)密度下，風(fēng)壓、功率及效率與風(fēng)量之間的關(guān)系。煙道、風(fēng)道的特性是指煙道、風(fēng)道的阻力和風(fēng)量之間的關(guān)系。煙道、風(fēng)道的阻力與風(fēng)量成正比，風(fēng)量增加，則煙道、風(fēng)道的阻力也增大，所以必須采取適當(dāng)?shù)拇胧┘右云胶?。鼓風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用就是采取了保持用煤量與送風(fēng)量一定的比例，再根據(jù)鍋爐煙氣的含氧量調(diào)整送風(fēng)量。

3.2引風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用

引風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用和鼓風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用相類似，引風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)是以鍋爐爐膛負(fù)壓作為反饋信號進(jìn)行調(diào)節(jié)，因?yàn)樾枰怨娘L(fēng)量為前進(jìn)行校對，所以變頻器只是作為操作器人為的對引風(fēng)機(jī)的鉆速進(jìn)行調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)使用變頻調(diào)速電動機(jī)時(shí)，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速可以通過風(fēng)量來進(jìn)行調(diào)節(jié)，如果風(fēng)量減少，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速就會降低，耗電量也會減少，從而達(dá)到節(jié)電的效果。

4 供暖系統(tǒng)變頻調(diào)速技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

供暖系統(tǒng)變頻調(diào)速技術(shù)有許多優(yōu)點(diǎn)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）變頻調(diào)速的效率較高，變頻調(diào)速主要是利用改變電動機(jī)的頻率后，電動機(jī)按照該頻率的同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行，這樣轉(zhuǎn)速損失不會增加，因此變頻調(diào)速技術(shù)是一種高效率的調(diào)速方式。

（2）變頻器的調(diào)速范圍較大。變頻器的調(diào)速范圍可達(dá)1%—100%，并在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)具有較高的調(diào)速效率，當(dāng)調(diào)速范圍小于30%時(shí)，變頻器效率可達(dá)90%。因此變頻調(diào)速技術(shù)對于調(diào)速范圍廣、常處于低負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行的設(shè)備，非常適用。

（3）變頻調(diào)速運(yùn)行的啟動電流較小。適用變頻調(diào)速運(yùn)行時(shí)，設(shè)備的啟動電流較小，對設(shè)備起到很大的保護(hù)作用，可以提高設(shè)備的使用壽命。

（4）變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用比較方便，使用變頻調(diào)速技術(shù)，只需要對原設(shè)備的電動機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速改造，安裝變頻器、變頻控制柜和變送器就可實(shí)現(xiàn)。

（5）變頻調(diào)速裝置可兼作啟動設(shè)備。在實(shí)際運(yùn)行中，通過變頻電源將電動機(jī)啟動到設(shè)定的轉(zhuǎn)速，再斷開變頻電源，由工頻電源把電動機(jī)加速到全速。

5 使用變頻器的好處

使用變頻器的好處很多，可以對設(shè)備起到很好的保護(hù)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）變頻器具有過電壓保護(hù)作用：使用變頻器后，可以自動調(diào)整輸出電壓，使設(shè)備不承受過電壓，當(dāng)設(shè)備的輸出輸出電壓超過正常電壓的110%時(shí)，變頻器就會自動停止設(shè)備運(yùn)行，從而對設(shè)備起到保護(hù)作用。

（2）變頻器具有欠電壓保護(hù)作用：當(dāng)運(yùn)行設(shè)備的電壓低于正常電壓的90%時(shí)，變頻器也會自動停止設(shè)備運(yùn)行，從而對設(shè)備起到保護(hù)作用。

（3）變頻器具有過電流保護(hù)作用：當(dāng)設(shè)備的運(yùn)行電流超過額定電流的200%/10微秒，變頻器就會自動停止設(shè)備運(yùn)行，從而對設(shè)備起到保護(hù)作用。

（4）變頻器具有缺相保護(hù)作用：變頻器會自動監(jiān)測輸出電壓，當(dāng)輸出出現(xiàn)缺相時(shí)，變頻器就會報(bào)警，然后會自動停止該設(shè)備運(yùn)行，從而對設(shè)備起到保護(hù)作用。

（5）變頻器具有過負(fù)荷保護(hù)作用：使用變頻器后，變頻器就會自動監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行電流，當(dāng)設(shè)備的運(yùn)行電流超過額定電流的120%/1分鐘時(shí)，變頻器會自動停止該設(shè)備運(yùn)行，從而對設(shè)備起到保護(hù)作用。

（6）變頻器具有接地保護(hù)作用：變頻器配置了專門的接地保護(hù)電路，由接地保護(hù)互感器和繼電器組成，當(dāng)發(fā)生一相或兩相接地時(shí)，變頻器會自動報(bào)警，從而對設(shè)備起到保護(hù)作用。

（7）變頻器具有短路保護(hù)作用：當(dāng)變頻器輸出發(fā)生短路后，必然引起過流，在10微秒內(nèi)變頻器就會自動停止該設(shè)備運(yùn)行，從而對設(shè)備起到保護(hù)作用。

（8）變頻器具有超頻保護(hù)作用：變頻器具有限制電機(jī)最大頻率和最小頻率的功能，使電機(jī)的頻率只能在規(guī)定的范圍內(nèi)，從而起到超頻保護(hù)的作用。

6 節(jié)能效果估算

（1）供暖系統(tǒng)應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)后，實(shí)現(xiàn)鍋爐鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、熱水循環(huán)泵和補(bǔ)水泵的變頻運(yùn)行，保持恒定供暖壓力，減輕對供暖設(shè)施及管網(wǎng)的沖擊損壞，每年可以節(jié)約維修費(fèi)用26000元；

（2）實(shí)現(xiàn)供暖經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)節(jié)能，根據(jù)鍋爐鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)和水泵實(shí)際運(yùn)行情況，每天可節(jié)約用電700 KWh，每月可節(jié)約用電21000 KWh，每月可以節(jié)約資金10920元，一年可以節(jié)約資金131040元。

7 結(jié)語

（1）目前我國供暖、供電用設(shè)施使用的電動機(jī)大多數(shù)是交流電動機(jī)，應(yīng)重點(diǎn)應(yīng)用交流電動機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)。設(shè)備的變頻調(diào)速技術(shù)是目前較為理想的調(diào)速節(jié)能技術(shù)，應(yīng)進(jìn)行大力推廣應(yīng)用。（2）目前制約變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用的主要因素是其投資較大，但從長遠(yuǎn)發(fā)展角度考慮，供暖系統(tǒng)變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用，既可以實(shí)現(xiàn)供暖經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，又可實(shí)現(xiàn)節(jié)能，具有廣泛的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]陸耀慶.《供暖通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊》.