1 引言
近幾年隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)得到了普遍的推廣應(yīng)用。同時,變頻技術(shù)也已從U/F比控制、電壓空間矢量控制，發(fā)展到無速度傳感器的直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）,功率開關(guān)器件從GTO、GTR,發(fā)展到IGBT、IGCT，變頻器的優(yōu)點在各個領(lǐng)域應(yīng)用中被充分地證實。在工業(yè)民用鍋爐的節(jié)能控制中也逐步引入了變頻調(diào)速技術(shù)，利用該技術(shù)對鍋輔機中的鼓、引風(fēng)機進無級調(diào)速控制，得到了顯著的節(jié)能效果。
2 控制工藝
通常，在選擇鍋爐配套風(fēng)機時，要考慮短期的超負荷能力，并加以適當裕量來確定機型。而在選定鍋爐時，又要根據(jù)工藝最大負荷和適當裕量來確定鍋爐容量。鑒于上述兩個環(huán)節(jié)的選定又受到產(chǎn)品規(guī)格分檔的限制，因此最后的風(fēng)機容量往往偏大，加之對鍋爐鼓、引風(fēng)機的調(diào)節(jié)，是靠調(diào)節(jié)閘板完成的，所以當風(fēng)量變化時，就風(fēng)機系統(tǒng)而言，會浪費大量的電能。要想改變這種情況，最好是采用變頻調(diào)速技術(shù)。鍋爐鼓、引風(fēng)機節(jié)能控制系統(tǒng)工藝圖如圖1所示。
（1）測量蒸汽出口溫度，將其測量值傳送給變頻器，與蒸汽溫度設(shè)定值構(gòu)成一個差值PID控制系統(tǒng)，來調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機改變送風(fēng)量，進而改變爐膛溫度，也就是調(diào)整蒸汽溫度。
（2）測量爐膛負壓，將其測量值傳送給變頻器，與其爐膛負壓設(shè)定值構(gòu)成一個差值PID控制系統(tǒng)，來調(diào)節(jié)引風(fēng)機改變引風(fēng)量，使爐膛維持在微負壓狀態(tài)其控制工藝簡單、實用、節(jié)能。
3 控制方式
（1）引風(fēng)機
原引風(fēng)機運行方式是降壓啟動、工頻運行,其風(fēng)量大小采用調(diào)節(jié)風(fēng)門的方法來調(diào)節(jié)風(fēng)量。這種控制方式的缺點是電能浪費大,調(diào)節(jié)實時性差,噪聲大,工人的勞動強度大。故對其進行變頻改造,引風(fēng)機閉環(huán)控制原理框圖如圖2所示，采用微差變送器、變頻器、控制器、引風(fēng)機組成的壓力閉環(huán)回路自動控制引風(fēng)機的轉(zhuǎn)速,使爐膛保持一穩(wěn)定的微負壓,這樣既提高了控制精度,又節(jié)約了能源,使引風(fēng)機控制具有一定的合理性。
（2）鼓風(fēng)機
鼓風(fēng)機原運行方式是降壓啟動、工頻運行，其風(fēng)量大小也是靠調(diào)節(jié)風(fēng)門的方法來調(diào)節(jié)風(fēng)量。這種控制方式的缺點是電能浪費大、燃料浪費大，調(diào)節(jié)實時性差，噪音大，工人的勞動強度大。鼓風(fēng)機變頻改造閉環(huán)控制原理框圖如圖3所示，采用溫度變送器、變頻器、控制器、鼓風(fēng)機組成的溫度閉環(huán)回路自動控制鼓風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，使鍋爐蒸汽出口的溫度保持一穩(wěn)定值，同樣也既提高了控制精度，又節(jié)約了能源（電能和燃料），使鼓風(fēng)機控制具有一定的合理性。
4 節(jié)能分析
現(xiàn)以哈爾濱建成集團公司的20噸蒸汽鍋爐為例，對其鼓、引風(fēng)機進行變頻調(diào)速控制改造。
鼓風(fēng)機45kW,引風(fēng)機90kW。變頻器投資分別為4.2萬元與8.07萬元。共投資12.27萬元。若按調(diào)速后其轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速的70%來計算：
則風(fēng)機的理論節(jié)電率=1-（70%）3=65.7%
每年按300個工作日計算，每天運行16h，按0.6元/kW·h:
鼓風(fēng)機節(jié)約電=45×300×16×65.7%-45×300×16×1.5%=138672（kW·h）
引風(fēng)機節(jié)約電=90×300×16×65.7%-90×300×16×1.5%=277344（kW·h）
式中的1.5％是考慮了變頻器的效率。
其節(jié)約的電費、電量如附表所示。
附表 變頻改造后節(jié)約的電費、電量
一次性投資回收期大約為0.48年,效益特別顯著。以上計算中還未計及風(fēng)門電動執(zhí)行機構(gòu)節(jié)省的投資,變頻后使鼓引風(fēng)機軟啟動,軟停止,工作電流降低使引風(fēng)機,電動機壽命延長等帶來的經(jīng)濟效益,如考慮以上因素,則綜合效益更加顯著,投資回收期更短。
5 結(jié)束語
本文討論了基于ABB變頻器鍋爐鼓引風(fēng)機節(jié)能控制系統(tǒng)的節(jié)能原理與控制方式，通過對鍋爐鼓引風(fēng)機節(jié)能控制系統(tǒng)的投運，鍋爐系統(tǒng)過去的黑煙現(xiàn)象得到了徹底改善，鍋爐鼓引風(fēng)系統(tǒng)運行得到合理控制，充分發(fā)揮了變頻器的無極變速和節(jié)能的優(yōu)點，使整個系統(tǒng)的節(jié)能效果十分明顯，同時，達到環(huán)保的要求。因此該系統(tǒng)既節(jié)能降耗又利國利民。