劉荷英

【摘要】：交流變頻調(diào)速是現(xiàn)代的高新技術(shù)之一，包含了電機(jī)學(xué)、微電子學(xué)、電力電子學(xué)等多種學(xué)科內(nèi)容，變頻調(diào)速技術(shù)完美融合了傳統(tǒng)行業(yè)和信息通訊頂尖技術(shù)，降低了能源消耗，為企業(yè)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，為企業(yè)健康發(fā)展提供了充分的保障。因此風(fēng)機(jī)使用企業(yè)為使風(fēng)機(jī)的電力消耗最小，采用變頻控制技術(shù)，整合傳統(tǒng)的電機(jī)調(diào)速原理、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、現(xiàn)代電力電子技術(shù)。當(dāng)實(shí)際使用風(fēng)量低于風(fēng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生的風(fēng)量時(shí)，降低風(fēng)機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速，降低風(fēng)機(jī)的功率消耗，同時(shí)使電機(jī)以最經(jīng)濟(jì)的方式運(yùn)行，使該系統(tǒng)的節(jié)能達(dá)到最大。本研究利用變頻技術(shù)對風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，極大地降低了電力行業(yè)廠用電的消耗，對其它的風(fēng)機(jī)使用場合也值得借鑒。

【關(guān)鍵詞】：風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)；節(jié)能技術(shù)；改造；變頻器；應(yīng)用

【分類號(hào)】：TP391.72

眾多的文獻(xiàn)資料及工程實(shí)踐表明，發(fā)電廠中發(fā)電機(jī)組消耗了全廠用電總量的80%左右，其中尤以一些輔助設(shè)備，如風(fēng)機(jī)、水泵等的用電消耗占總用電消耗量的主要部分。往往上述設(shè)備因?yàn)樽陨砟芰τ邢?，還要承受過重的生產(chǎn)負(fù)荷，以致能源消耗過大，極大提高了企業(yè)生產(chǎn)成本。在風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)中應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)，全面優(yōu)化風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，使風(fēng)機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)可靠，操作更加便捷，減少人力及電能的消耗，緩解了維修人員的工作強(qiáng)度，解決了能源消耗過多的實(shí)質(zhì)性問題。所以，對電廠風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)采取節(jié)能改造技術(shù)極具現(xiàn)實(shí)意義。本文分析了利用變頻技術(shù)對風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，筆者結(jié)合自身多年的工作經(jīng)驗(yàn)，對風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)有深刻的體會(huì)，現(xiàn)將實(shí)際的改造的研究過程作一匯報(bào)。

一、生產(chǎn)工藝

（一）風(fēng)機(jī)作用

在鍋爐的運(yùn)行系統(tǒng)中，風(fēng)機(jī)是其重要組成部分，起到送風(fēng)供氧的作用，促使?fàn)t內(nèi)燃料燃燒速度加快并燃燒充分，減少不必要的能源消耗，以減少整個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)燃料的浪費(fèi)。鼓風(fēng)機(jī)往爐膛內(nèi)輸送空氣，為燃料燃燒輸送必需的氧氣，讓燃料燃燒更加充分，并確保高強(qiáng)度的燃燒速率，以獲得一定的爐膛溫度。引風(fēng)機(jī)將燃燒后的多余廢氣，從爐內(nèi)抽出經(jīng)煙囪排至大氣，并保持爐內(nèi)壓力達(dá)到運(yùn)行要求。

（二）變頻技術(shù)介紹

隨著信息技術(shù)發(fā)展，一些新興技術(shù)不斷涌入人們生產(chǎn)及生活中，如變頻技術(shù)就是此類新興技術(shù)之一。交流變頻調(diào)速技術(shù)是近些年興起的電力傳動(dòng)調(diào)速技術(shù)，綜合多個(gè)領(lǐng)域的學(xué)科技術(shù)，如現(xiàn)代通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、電力電子技術(shù)等，相比其它調(diào)速方式，無論是性能、還是技術(shù)均十分優(yōu)越，變頻調(diào)速具有極高的調(diào)速效率，所能源的綜合消耗比較少，且調(diào)速范圍廣，可無級(jí)調(diào)速；此外，還具有靈敏的動(dòng)態(tài)響應(yīng)、便捷的操作、完善的保護(hù)功能、調(diào)速精度高等特點(diǎn)，給予工藝自動(dòng)化提供更為方便的操作，在多個(gè)領(lǐng)域獲得應(yīng)用，是企業(yè)節(jié)能改造手段的重要選擇之一。

相比普通交流電機(jī)調(diào)速，低壓變頻器是一種不錯(cuò)的選擇，施耐德ATV71 系列變頻器應(yīng)用到本次課題研究，采用優(yōu)化正弦波空間矢量控制技術(shù)及世界上最先進(jìn)的第四代由德國公司生產(chǎn)的最新器件-IGBT 模塊，科學(xué)的設(shè)計(jì)、緊湊的配置、抗潮、防腐、寬廣的調(diào)速范圍，齊全的保護(hù)功能、較強(qiáng)的電壓變化適應(yīng)能力，多應(yīng)用于電網(wǎng)電壓波動(dòng)大的企業(yè)和區(qū)域，節(jié)電效果十分理想。

風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)最好的節(jié)能方式就是經(jīng)過技術(shù)改造的以變頻器為核心的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)。基于變頻器的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，根據(jù)外部的信息反饋及系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際情況，提出系統(tǒng)實(shí)際所需的風(fēng)機(jī)參數(shù)即風(fēng)機(jī)風(fēng)量、壓力，依據(jù)風(fēng)機(jī)的性能特性確定對應(yīng)的頻率（即風(fēng)機(jī)實(shí)際需求轉(zhuǎn)速）調(diào)節(jié)信號(hào)，并同步調(diào)整各個(gè)環(huán)節(jié)的輸入與輸出，使之整個(gè)系統(tǒng)平滑調(diào)節(jié)。根據(jù)測算，當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由100%額定轉(zhuǎn)速減少到70%額定轉(zhuǎn)速，僅風(fēng)機(jī)自身耗電就可降低50%左右，再加沒有采用變頻控制技術(shù)的調(diào)節(jié)方式的能耗增加，本技術(shù)方案的此時(shí)節(jié)能率大于60% ，因此，對于負(fù)荷經(jīng)常性變化且變化大的電廠，尤其對一些發(fā)電廠長期運(yùn)行處于低負(fù)荷、低轉(zhuǎn)速情況，基于變頻調(diào)速自動(dòng)控制裝置，增加風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)，可有效降低發(fā)電廠綜合能源消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的[1]。

總之，采用變頻調(diào)節(jié)技術(shù)，不僅可極大減少能源消耗，還有下述值得關(guān)注：將原有運(yùn)行設(shè)備改造為變頻控制，可充分避免了因大功率電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的啟動(dòng)電流對其它電機(jī)造成的沖擊破壞；電機(jī)及管道檢修周期進(jìn)一步延長，使檢修人員維護(hù)工作更加輕松；促使機(jī)組自動(dòng)裝置穩(wěn)定性提高，優(yōu)化了機(jī)組運(yùn)行，更加經(jīng)濟(jì)可靠；優(yōu)化了設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，運(yùn)行效率極大提升。執(zhí)行閉環(huán)自動(dòng)控制，減少人工的誤操作，并使工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，省去管理費(fèi)用支出。變頻調(diào)節(jié)性能突出，為系統(tǒng)的優(yōu)化改造提供極其便利的條件，方便改造不斷完善；變頻調(diào)節(jié)應(yīng)用后，降低了風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)速，很大程度上降低了噪聲污染。

（三）控制方案及系統(tǒng)配置

課題研究對象為1# 爐鼓風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)型號(hào)：G75-7F-16D電機(jī)型號(hào)為Y355M2-4-250kW， 適配的變頻器為施耐德 ATV71HC25N4 ， 所需數(shù)量1 臺(tái)，采用一拖一的拖動(dòng)方式。

（四）系統(tǒng)控制方式

所有變頻控制柜單獨(dú)操控一臺(tái)風(fēng)機(jī)，具有變頻及工頻雙向切換功能；變頻柜控制電源采用隔離變壓器分離主回路的方式，達(dá)到電氣隔離的目的；風(fēng)機(jī)供電以變頻或工頻的雙回路方式供電，電氣互鎖配合機(jī)械互鎖接觸器執(zhí)行，添加刀熔開關(guān)于變頻器輸入端，便于退出及維護(hù)變頻器運(yùn)行；變頻控制柜具有遠(yuǎn)程及就地操作功能，如配置了遠(yuǎn)程控制室及就地變頻控制柜，兩大功能可切換使用；設(shè)置緊急停機(jī)功能，變頻柜處任何控制狀態(tài)下，如遠(yuǎn)程控制狀態(tài)，就地控制狀態(tài)抑或變頻控制狀態(tài)等，一旦接到緊急情況，便會(huì)馬上停機(jī)；變頻柜可標(biāo)準(zhǔn)模擬量輸入，也可輸出 AI/AO，開關(guān)量輸入DI，輸出DO，連接 DCS 系統(tǒng)，方便開啟，停用及變頻切換，也可輕松調(diào)節(jié)、風(fēng)量、控制變頻復(fù)位，可動(dòng)態(tài)監(jiān)控風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀況、運(yùn)行頻率、承受負(fù)荷及遇到的故障等[2]。

二、風(fēng)機(jī)技術(shù)改造取得的成果

該風(fēng)機(jī)應(yīng)用變頻技術(shù)對控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，對比原系統(tǒng)，改造后的控制系統(tǒng)可無級(jí)調(diào)速，自身電量損耗很小，減少了設(shè)備故障率，此外，有效結(jié)合了變頻器、人機(jī)界面等，自動(dòng)化調(diào)控風(fēng)量，系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了既定的節(jié)能目的，還符合了生產(chǎn)工藝要求。技術(shù)改造后，變頻器變頻調(diào)速應(yīng)用到傳統(tǒng)發(fā)電廠風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目的，并可在短期內(nèi)收回投入成本，因此在發(fā)電廠風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)技術(shù)改造中采用變頻調(diào)節(jié)技術(shù)具有相當(dāng)大的潛力，還可提升電廠的系統(tǒng)綜合控制水平。

三、結(jié)論

本文所作的上述論述具有一定的局限性，僅僅從風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造這個(gè)層面略作論述，肯定還有許多方面需要涉及，只有在實(shí)際操作中及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，并制定切實(shí)可行的應(yīng)對方案，才能使應(yīng)用變頻技術(shù)的控制系統(tǒng)運(yùn)行更加安全可靠，有助于降低能源消耗的最大化，為我國能源建設(shè)做出必要貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王儒.基于PLC與變頻器的發(fā)電廠風(fēng)機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)研究[J].科技風(fēng)，2011，（14）：113.

[2]張萍.變頻器在風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造應(yīng)用[J].中文信息，2015，（8）：330-330，373.