1、變頻器行業(yè)應用技術方案2012-03-16|轉(zhuǎn)藏 第一章 變頻恒壓供水 一、產(chǎn)品系列簡介 VF系列變頻恒壓無塔供水系統(tǒng)采用國際上先進的交流電動機變頻調(diào)速技術，對水泵進行調(diào)速以達到恒壓供水的目的。該系統(tǒng)由以下幾部分組成： （1）壓力傳感器將管網(wǎng)上壓力信號變化量轉(zhuǎn)化為電信號變化量，輸給PID控制器。 （2）PID控制系統(tǒng)將電信號經(jīng)分析運算后，輸出給變頻調(diào)速器。 （3）變頻器按PID的信號控制水泵轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)水壓。 （4）用戶根據(jù)實際情況在PID上設定所需壓力值，該系統(tǒng)根據(jù)用戶用水量的變化，隨時自動調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，以維持恒壓變量供水，從而大幅度的節(jié)約電能，提高供水質(zhì)量。 1. VF系列： 通過用供水專用

2、控制器或PLC配套PID、壓力傳感器等來控制變頻器按一定的順序輪流驅(qū)動1臺或多臺水泵變頻運行。變頻器能根據(jù)壓力閉環(huán)控制要求自動確定運行泵臺數(shù)（在設定范圍內(nèi)）同一時間只有1臺泵由變頻驅(qū)動，當變頻驅(qū)動的泵運行到設定的上限頻率而需要增加泵時，變頻器將該泵切換到工頻運行，同時驅(qū)動另一臺泵變頻運行。（例如：如一套系統(tǒng)，3臺15KW水泵，當打到自動恒壓供水時，按啟動開關開始工作，變頻器首先起動第一臺水泵；當單臺水泵達到最高轉(zhuǎn)速（即頻率50HZ=工頻時）仍達不到所設定的壓力，這時PLC或供水控制器將這臺水泵切換到工頻運行，變頻器帶運下一臺水泵啟動并控制其轉(zhuǎn)速；當?shù)诙_泵到最高轉(zhuǎn)速（即頻率50HZ=工頻時）還

3、達不到所設定的壓力，PLC或供水控制器將第二臺泵也切換到工頻，變頻器將帶動第三臺水泵運行并控制轉(zhuǎn)速以滿足供水壓力。當用戶用水量變小，變頻器首先降低第三臺水泵轉(zhuǎn)速；當轉(zhuǎn)速降到5HZ時接近停機時，管網(wǎng)壓力仍然偏大時，PLC或供水控制器將前三臺的某一臺水泵停機，變頻器繼續(xù)對水泵進行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，以此得到管網(wǎng)恒壓。（見后VF10恒壓供水主回路圖） 2. VF消防與生產(chǎn)生活系列： 控制柜是具有寬范圍恒壓控制系統(tǒng)，適用于生產(chǎn)與消防用水共用一個管網(wǎng)，設定低恒壓用于生活，高恒壓用于消防。VF消防供水設備系列： 3. 消防供水系列 1號、2號為穩(wěn)壓泵，3號、4號為消防泵。平時1號、2號穩(wěn)壓水泵一直交替工作，始終保持

4、管網(wǎng)系統(tǒng)壓力，當出現(xiàn)火情打開消火栓時，水流指示器發(fā)出信號，通過控制系統(tǒng)自動啟動水泵3號、4號。其中3號、4號互為備用。該設備采用微機控制，具有自動啟動泵功能，也可用變頻控制，根據(jù)用不同的消防壓力要求，設定不同的消防壓力。 二、產(chǎn)品性能與特點 1 VF系列恒壓變量供水系統(tǒng)設計合理，操作方便，運行安全可靠， 無需水塔和高位水箱及氣壓罐就可以做到高質(zhì)量安全供水。本設備占地面積小，只需水泵機組和一個變頻器控制柜的位置。 2 由于無需制造高位水箱和壓力罐，節(jié)省了大量鋼材，從而大大減輕了自重，便于運輸和安裝。 3 由于該系統(tǒng)采用了閉環(huán)自動控制，可隨時根據(jù)用戶情況調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，從而改變供水量。由于水泵耗電功

5、率與水泵電機轉(zhuǎn)速三次方成正比關系；所以水泵調(diào)速運行時節(jié)電效果非常顯著，平均耗電較通常的供水方式可節(jié)電30-50。 4 水泵電機采用變頻器軟啟動方式，無大電流沖擊。 5 全部自動調(diào)節(jié)控制，無需專人值班。 6 保護功能完善，具備故障自動診斷，及配有自動應急裝備。 7 壓力自動顯示，便于調(diào)試安裝。 8 用多臺小泵代替大泵，電機單機容量降低了1/21/3。避免了大馬拉小車的現(xiàn)象，減少了功率損耗。 9 供水范圍寬，可根據(jù)用戶需求選擇不同水泵及臺數(shù)。 10 本系統(tǒng)具有睡眠功能，在管道加裝逆止閥門，管網(wǎng)保持壓力在一定范圍內(nèi)時，整個系統(tǒng)將停止工作（睡眠），節(jié)約電能，將管網(wǎng)壓力不夠時，系統(tǒng)將自動恢復工作。 三、

6、變頻調(diào)速恒壓供水原理 四、規(guī)格型號及使用范圍 VF10-15-2 注：1. VF10代表變頻無塔供水設備類型 2. 15代表水泵功率（KW） 3.2代表水泵臺數(shù) 五、安裝調(diào)試與使用 六、運行注意事項 七. 應用范圍 高層建筑、生活小區(qū)等各類建筑中取代高位水池（水塔）、提供生活用水、消 防用水。 中小型水廠、加油泵站、污水處理廠站。 工礦企業(yè)生產(chǎn)用水(例如化工、紡織、印染、鋼鐵等企業(yè)都需大量用水)。 采暖、空調(diào)用的冷、熱水循環(huán)系統(tǒng)。 各種輸油系統(tǒng) 特殊場合，如艦艇、軍事基地、人事設施等。 八.技術參數(shù) 1、流量范圍 04000m3 2、壓力范圍 02.7Mpa 3、電機單機容量 0.18250K

7、W 4、系統(tǒng)效率 95% 5、調(diào)節(jié)精度 5%或0.02Mpa 6、調(diào)節(jié)穩(wěn)定時間 40S 7、控制方式 PID控制，模糊控制 8、噪聲 水泵定額 9、通訊接口 RS/232/485/422 第二章 火電廠變頻變頻節(jié)能改造 1前言 目前，在我國電源結(jié)構(gòu)中，火電裝機容量占74%，發(fā)電量占80%；水電裝機容量占25%，發(fā)電量占19%；核電僅占1%左右，因此火電機組及其輔機設備的節(jié)能改造工作是非常重要的。火電廠中的各類輔機設備中，風機水泵類設備占了絕大部分，蘊藏著巨大的節(jié)能潛力。由于火電機組調(diào)峰力度的加大，這些機組的負荷變化范圍很大，必須實時調(diào)節(jié)風機水泵的流量。目前調(diào)節(jié)流量的方式多為節(jié)流閥調(diào)節(jié)，由于這種

8、調(diào)節(jié)方式僅僅是改變了通道的通流阻抗，而電動機的輸出功率并沒有多大改變，所以浪費了大量的能源。隨著電力行業(yè)的改革不斷深化，廠網(wǎng)分家，競價上網(wǎng)政策的逐步實施，降低廠用電率，降低發(fā)電成本，提高上網(wǎng)電價的競爭力，已成為各火電廠努力追求的經(jīng)濟目標，要求越來越迫切。風機水泵類負載采用調(diào)速驅(qū)動具有非常可觀的節(jié)能效果，這已是共識。 另外，交流電機的直接起動(尤其是高壓電機)會產(chǎn)生巨大的電流沖擊和轉(zhuǎn)矩沖擊，在很短的起動過程中，轉(zhuǎn)子籠型繞組及阻尼繞組將承受很高的熱應力和機械應力，致使籠條的端環(huán)斷裂。直接起動時的大電流還會在定子繞組的端部產(chǎn)生很大的電磁力，使繞組端部振動和變形，造成定子繞組絕緣的機械損傷和磨損，從而

9、導致定子繞組絕緣擊穿。直接起動時的大電流還會引起鐵芯振動，使鐵芯松馳，引起電機發(fā)熱增加。在火力發(fā)電廠中，高壓大容量交流籠型異步電動機的使用非常廣泛，由于直接起動而造成的電動機燒毀和轉(zhuǎn)子斷條事故屢屢發(fā)生，給機組的安全經(jīng)濟運行造成很大的威脅。因此大容量異步電動機采用軟起動方式，對于延長電動機的使用壽命，減少對電網(wǎng)的沖擊，保證機組正常運行是非常必要的。由于電動機的變頻軟起動可提供高的起動轉(zhuǎn)矩并可做到平滑無沖擊，所以采用變頻器實現(xiàn)軟起動的效果也是非常突擊的。同時，采用調(diào)速驅(qū)動，還可以有效地減輕風機水泵葉輪的磨損，延長設備使用壽命，降低運行噪聲。還有運行工藝對輔機設備的控制性能的改善也是十分迫切的，例如

10、鍋爐風機和給粉機的調(diào)速控制，可以大幅度地改善爐內(nèi)的燃燒工況，從而節(jié)煤、節(jié)水，并可節(jié)省這些物料的運輸，處理能量等。工藝條件的改善可以創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟效益，已不再簡單地局限在節(jié)能的范疇，人們會很快地認識到這一點，并迅速行動起來。 本公司針對發(fā)電廠各種高低壓輔機電動機的實際運行工況，逐一地進行節(jié)能改造方案舉例。 2 風機 風機是火力發(fā)電廠重要的輔助設備之一，鍋爐的四大風機(送風機、引風機、一次風機或排粉風機和煙氣再循環(huán)風機)的總耗電量約占機組發(fā)電量的2%左右。隨著火電機組容量的增大，電站鍋爐風機的容量也在不斷增大，如國產(chǎn)200MW機組，風機的總功率達7140kW(其中，送風機二臺2500kW，引風機二

11、臺3200kW，排粉風機總功率1440kW)，占機組容量的3%以上。因此，提高風機的運行效率對降低廠用電率具有重要的作用。 2.1 風機的運行狀況和節(jié)能效果 我國電站風機已普遍采用了高效離心風機，但實際運行效率并不高，其主要原因： 一風機的調(diào)速性能差 二運行點遠離風機的最高效率點。 我國現(xiàn)行的火電設計規(guī)程SDJ-79規(guī)定，燃煤鍋爐的送、引風機的風量裕度分別為5%和5%10%，風壓裕度分別為10%和10%15%。這是因為在設計過程中，很難準確地計算出管網(wǎng)的阻力，并考慮到長期運行過程中可能發(fā)生的各種問題，通常總是把系統(tǒng)的最大風量和風壓富裕量作為選擇風機型號的設計值。但風機的型號和系列是有限的，往往

12、在選用不到合適的風機型號時，只好往大機號上靠。這樣，電站鍋爐送、引風機的風量和風壓富裕度達20%30%是比較常見的。 電站鍋爐風機的風量與風壓的富裕度以及機組的調(diào)峰運行導致風機的運行工況點與設計高效點相偏離，從而使風機的運行效率大幅度下降。一般情況下，采用調(diào)節(jié)門調(diào)節(jié)的風機，在兩者偏離10%時，效率下降8%左右；偏離20%時，效率下降20%左右；而偏離30%時，效率則下降30%以上，對于采用調(diào)節(jié)門調(diào)節(jié)風量的風機，這是一個固有的不可避免的問題。可見，鍋爐送、引風機的用電量中，很大一部分是因風機的型號與管網(wǎng)系統(tǒng)的參數(shù)不匹配及調(diào)節(jié)方式不當而被調(diào)節(jié)門消耗掉的。因此，改進離心風機的調(diào)節(jié)方式是提高風機效率，

13、降低風機耗電量的最有效途徑。 2.2 風機調(diào)速節(jié)能改造方案分析 (1) 對于常年帶滿負荷的機組根據(jù)生產(chǎn)狀況，大部分所配置的風機及電動機在設計時考慮各方面因素，都加大容量。而電動機轉(zhuǎn)速是恒定不變的，總是滿負荷運轉(zhuǎn)，這樣風機產(chǎn)生的風量及風壓需要安裝一個放風調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)風量因而浪費電能，及產(chǎn)量和質(zhì)量提高。同時產(chǎn)生很大的噪音，造成噪音污染。我們的方案如下： 一、 當風量裕度在10%左右時，此時只要采用調(diào)節(jié)閥門調(diào)節(jié)即可，不必采用變速調(diào)節(jié)。 二、 當風量余度大于10%時，采用變頻調(diào)速非常經(jīng)濟，安裝變頻器來控制電動機轉(zhuǎn)速則可不用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)風量，風壓基本保持恒定。所需風量大小由窯面操作人員根據(jù)情況隨時調(diào)節(jié)變頻

14、器的運程控制器，即調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率（050Hz）大小達到控制風機轉(zhuǎn)速快慢，最終控制風機產(chǎn)生的風量滿足工作要求。或在風道安裝壓力傳感器組成閉環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)風機的自動控制。 三、 優(yōu)點： 1、 安裝變頻器后，主要是采用軟起動，消除起動時產(chǎn)生瞬間沖擊力，對電動機和風機可起到保護作用，另風機發(fā)生故障時，變頻器可以自動斷電，對電機起保護作用。 2、 在風機風量有富余放空情況下，安裝變頻器后，可保證節(jié)電效果在30%以上。一般在610個月回收成本。 3、 降低噪音污染，提高電機功率因數(shù)，達到0.98以上，起到環(huán)保節(jié)電作用。 (3) 風機的功率一般在10002000kW，在目前的功率器件耐壓條件下，采用高壓I

15、GBT和IGCT的三電平中壓變頻器，是目前的最佳選擇方案。這種變頻器的功率器件不串不并，可靠性最高，逆變單元采用12只HV-IGBT或IGCT，使用的功率器件最少，成本最低，體積最小。輸入采用12脈沖整流器，網(wǎng)側(cè)諧波小；輸出采用LC濾波器，電流波形好，總的諧波畸變率THD1.15。磨煤機的控制根據(jù)粉倉粉位信號采用臺數(shù)調(diào)節(jié)法，磨煤機不必采用變頻調(diào)速。若機組負荷變動大，磨煤機起動頻繁的話，則要解決的是磨煤機的起動沖擊問題，但是僅僅為了解決起動問題而采用高壓電機軟起動器的話，也不夠經(jīng)濟，并且軟起動器對于需要重載起動的磨煤機也作用不大，這時可進行給粉機的變頻改造以改善燃料控制手段；或增加粉倉容量以減少

16、磨煤機的起動次數(shù)。 對于直吹式制粉系統(tǒng)，每臺鍋爐配備中速磨煤機或風扇磨煤機48臺，其中必須有一臺備用。當鍋爐帶額定負荷運行，須6臺磨煤機工作時，允許有2臺備用；對于雙爐膛鍋爐，每個爐膛宜各設一臺備用磨煤機。直吹式制粉系統(tǒng)的燃料(煤粉)是靠排粉風機(對于負壓送粉系統(tǒng))，或一次風機(對于正壓送粉系統(tǒng))送入爐膛燃燒的，為了改善進入爐膛的燃料的可控制性，可對排粉風機或一次風機進行變頻調(diào)速改造，而磨煤機則根據(jù)鍋爐負荷需要采用臺數(shù)調(diào)節(jié)。 4.2 給粉機 對于中間貯倉式制粉系統(tǒng)，燃料(煤粉)是通過給粉機送入爐膛的，改變給粉機的轉(zhuǎn)速即可改變給粉量。以前多采用滑差電機進行轉(zhuǎn)速調(diào)整，存在許多問題，現(xiàn)在均用變頻器來

17、改變其轉(zhuǎn)速。給粉機都是3kW的小電機，每臺鍋爐816臺，實現(xiàn)變頻調(diào)速主要是改善控制工藝，配合風量的變化改善鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)，有利于機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的投入，改善整個發(fā)電機組的控制性能。 4.3 給煤機 磨煤機所需的煤量是由給煤機輸送的。由于煤種及磨煤機工況隨時改變，給煤量也是要改變的。原來受技術條件的限制，給煤機存在調(diào)速不穩(wěn)定，下煤不均勻，造成磨煤機存煤量變化頻繁，導致磨煤機入口負壓，出口溫度大幅度波動，不利于機組安全經(jīng)濟運行，跑粉、堵煤嚴重。現(xiàn)在均用變頻器調(diào)節(jié)給煤機的轉(zhuǎn)速，改善了給煤的可控性，并作為制粉系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制的子系統(tǒng)，為實現(xiàn)制粉系統(tǒng)自動化，降低電耗創(chuàng)造了條件。 4.4 供油泵

18、供油泵是在機組開、停機時或者低負荷時爐膛燃燒不穩(wěn)定時為鍋爐提供燃油的設備，一般兩臺機組共用一套燃油系統(tǒng)，配備三臺供油泵，一臺運行、兩臺備用。機組穩(wěn)定運行時，鍋爐的燃料是煤粉，理論上供油泵可以全部停運。但是為了應付由各種原因造成的鍋爐燃燒不穩(wěn)定的緊急情況，為確保機組安全運行，規(guī)程規(guī)定要有一臺泵長期運行，以維持燃油的正常循環(huán)。這種運行方式的缺點是:除了浪費能源外，燃油長期高速流動，造成貯油罐溫度升高，特別是在盛夏高溫季節(jié)，油罐溫度可高達50，造成嚴重的安全隱患，供電管路長期呈高壓狀態(tài)，管道閥門，活結(jié)等管件容易發(fā)生滲漏，增加了設備維護工作量，也影響了環(huán)境。若改用變頻調(diào)速，正常情況下讓油低速循環(huán)，就可

19、免除上述隱患，又能在緊急情況時保證鍋爐的供油。供油泵為低壓電機，可采用低壓變頻器一拖三帶工頻旁路的方案，比較經(jīng)濟實用。 5 結(jié) 論 鑒于發(fā)電廠輔機電動機調(diào)速節(jié)能的巨大經(jīng)濟潛力，和面對廠網(wǎng)分家，競價上網(wǎng)的嚴峻形勢，發(fā)電廠輔機調(diào)速節(jié)能改造勢在必行。各種調(diào)速方式在性能指標、節(jié)能效果、資金投入等方面各有其優(yōu)缺點，因此在采用何種調(diào)速方案進行節(jié)能改造方面，也沒有一個統(tǒng)一的章法。本文提出的一些改造方案，是根據(jù)一般電廠的情況提出的，僅供參考。各電廠應根據(jù)本廠機組的具體情況，如負荷情況(是否調(diào)峰)，輔機電動機設計余量，場地位置，資金投入等情況全面考量，選擇適合本廠具體情況的節(jié)能改造方案。 考慮到發(fā)電廠生產(chǎn)的具體

20、情況，在進行節(jié)能改造時應遵循以下幾個原則: 安全第一的原則 輔機電動機作為發(fā)電廠的主要動力源，可靠穩(wěn)定運行是最基本的，安全是前提。 節(jié)能降耗的原則 調(diào)速改造的目的是為了節(jié)能降耗，系統(tǒng)節(jié)能率越高越好，至少達到30%。其次是改善控制性能，提高機組整體效益。 投資回收期短的原則 節(jié)能改造，要求低投入，高回報，要求調(diào)速改造工程的投資回收期盡可能的短，最長不能超過五年。這對發(fā)電廠節(jié)能改造是個苛刻的要求，因為發(fā)電廠的上網(wǎng)電價要比一般工礦企業(yè)的電價低許多，一般為50%左右。因此在發(fā)電廠進行節(jié)能改造時更要講求經(jīng)濟性。 系統(tǒng)改動最小的原則 改造工程應盡可能避免更換原有電機，減少系統(tǒng)的改動。但是為了改善電源結(jié)構(gòu)，

21、消除原有系統(tǒng)的不合理因素或設備選型嚴重不當?shù)仍颍部蛇M行較大的改造，總之應遵循經(jīng)濟合理的原則。 空間適宜的原則 改造工程應根據(jù)原系統(tǒng)安裝空間允許的原則考慮，既要滿足設備對環(huán)境的要求，又要盡可能安裝在現(xiàn)有的廠房，機房或控制室等建筑物內(nèi)，避免增加土建工程。 對于隨機組長期連續(xù)運行的重要設備，如送、引風機，進行變頻調(diào)速節(jié)能改造時，都要采用一施一方案，即一臺設備配置一臺110%容量的變頻器，并且要設計工頻旁路系統(tǒng)，當變頻器故障時將設備切換到電網(wǎng)運行。為了避免因設備的切換影響機組安全運行，還要設計同步切換(Bypass)控制功能，實現(xiàn)真正的平穩(wěn)無擾動切換。對于可以間歇工作的設備，如灰漿(渣)泵等，為了

22、降低改造成本，可以采用“一拖N”方案，但必須采用“冷”切換方式，以保證變頻器和拖動設備的安全。 變頻器在火電廠給粉系統(tǒng)的應用 1 概述 火電廠大型煤粉鍋爐的煤粉由磨煤機磨制。制粉系統(tǒng)分直吹式和儲倉式二類。儲倉式系統(tǒng)一般采用鋼球式磨煤機，送粉采用乏氣送粉或熱風送粉。采用儲倉式系統(tǒng)的鍋爐，燃煤量應隨負荷及工況變化而改變，而改變?nèi)济毫康氖侄问峭ㄟ^改變給粉機的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)的。采用直吹式系統(tǒng)的鍋爐，當負荷及工況發(fā)生變化時，是通過直接改變給煤機的給煤量，即調(diào)節(jié)給煤機轉(zhuǎn)速來改變鍋爐的燃煤量。以往的煤粉鍋爐一般采用直流調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速或滑差電機等調(diào)整手段，其中以滑差電機進行調(diào)速較為普遍，此種方法存在設備復雜、操作

23、繁瑣、運行可靠性差、調(diào)速精度及線性度差、能耗高、維護工作量大等缺點。近年來，隨著變頻調(diào)速技術的迅速發(fā)展，變頻調(diào)速器以其體積小、重量輕、可控性可靠性高、通用性強、調(diào)速范圍大、特性硬及節(jié)能等優(yōu)點，倍受人們的青睞。本文就以變頻器在邵武發(fā)電公司2125MW機組鍋爐給粉機上的應用及改進為例，闡述變頻調(diào)速技術在火力發(fā)電廠中的應用及其發(fā)展前景。 2 鍋爐給粉機變頻調(diào)速的工作原理及結(jié)構(gòu) 2.1 電動機調(diào)速原理 由電動機特性可知,異步電動機輸出軸轉(zhuǎn)速(簡稱電機轉(zhuǎn)速)為: n=(1-s)60f/p r/min 式中，n電動機同步轉(zhuǎn)速 f電動機定子供電頻率 p電動機極對數(shù) s=(no-n)/no為轉(zhuǎn)差率 顯然，改變

24、公式中的參數(shù)f、p和s，便可改變電機的轉(zhuǎn)速。 以往的電機調(diào)速大多通過改變參數(shù)p和s實現(xiàn)的。由于給粉機所配用的交流異步電動機的轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速之間的轉(zhuǎn)差率s極小，若將這一微小差別忽略不計，則上述公式可近似等同于給粉機電機的轉(zhuǎn)速公式。變頻調(diào)速就是通過均勻地改變定子供電頻率f，平滑地改變電動機的轉(zhuǎn)速，并且在調(diào)速過程中，從高速到低速均能保持有限的轉(zhuǎn)差率，因而具有高效率、寬范圍和高精度的調(diào)速性能，以及足夠強度的機械特性。 2.2 給粉變頻調(diào)速特性 (1) 調(diào)速范圍 理論上講，采用變頻器調(diào)速其范圍為0100%。但是，根據(jù)不同類型的鍋爐及煤種，一般應將轉(zhuǎn)速限制在301200rpm，這可通過設定變頻器的V/f曲

25、線來實現(xiàn)。 3 給粉變頻調(diào)速系統(tǒng)組成 以邵武發(fā)電公司技改工程為例:給粉機采用通用型變頻器，配用的電動機為Y 112-6、380V/2.2kW型，變頻器選用VF102R2G3。該調(diào)速系統(tǒng)主要由變頻器盤、手操器、電源盤、電機等組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示: 由圖1可見，變頻器是該系統(tǒng)的核心部件。為了保證系統(tǒng)能安全可靠運行，操作、維護方便，本工程給粉機與變頻器采用一帶一的控制模式(即一臺變頻器帶一臺給粉機電機)。分三層布置共12臺。 4變頻調(diào)速應用過程中出現(xiàn)的問題及改進辦法 本變頻調(diào)速系統(tǒng)在投運初期，由于給粉機運行工況較為復雜，其工作環(huán)境較為惡劣，而變頻器內(nèi)部保護功能又較強，因此，在現(xiàn)場應用過程中，多

26、次出現(xiàn)內(nèi)部保護動作而停運給粉機，引發(fā)MFT動作。究其原因分析存在以下問題: (1) 由于磨煤機入口處的木屑分離器分離間隙較大，仍有部分木屑，甚至鐵絲等雜物漏網(wǎng)混入粉倉內(nèi)，由于給粉機葉輪間隙較小，而導致出現(xiàn)給粉機被雜物卡澀的現(xiàn)象。在給粉機被卡后，由于給粉機電機仍在運轉(zhuǎn)，其電流將會突然增大，而導致內(nèi)部過流保護動作而停運給粉機。 (2) 煤粉溫度控制不當，使煤粉濕度較大時，粉倉內(nèi)煤粉不易下滑，使給粉機進料口處形成空洞，隨之造成粉倉上部煤粉垮塌而直接重壓在給粉機圓盤上，從而使給粉機刮板無法將進料口處堆積過多、過厚的煤粉刮動，造成電機堵轉(zhuǎn)，給粉機電機電流過大，導致變頻器保護動作而停運給粉機。 (3) 風

27、粉混合器發(fā)生堵粉現(xiàn)象，使給粉機出口被堵，導致給粉機進料口產(chǎn)生煤粉堆積現(xiàn)象。而使給粉機刮板無法將進料口處堆積過多、過厚的煤粉刮動，造成電機堵轉(zhuǎn)，給粉機電機電流過大，導致變頻器保護動作而停運給粉機。 (4) 變頻器的過載能力與其適用電機容量不相配，導致變頻器過載保護動作而停運給粉機。 (5)所選用變頻器無斷電自復位功能，在廠用電切換或廠用電短時失壓給粉機全停，引發(fā)MFT動作，造成事故的擴大。 根據(jù)以上幾個方面的原因分析，在機組投產(chǎn)后，我們采取了相應的措施及改進辦法: 針對上述(1)至(3)存在的問題，我們采用的措施是:A、對給粉機機械缺陷進行了徹底的處理，部分機械部件進行了更換，采用了可靠性較高的

28、部件;B、調(diào)節(jié)磨煤機入口處的木屑分離器分離間隙，通過優(yōu)化調(diào)整分離間隙，消除了漏入粉倉的機械雜質(zhì);C、加強煤粉溫度的控制，保證了煤粉濕度符合要求;D、對風粉混合器進行重新的設計改造，以保證其下粉的流暢。 針對上述(4)至(5)存在的問題，我們根據(jù)給粉機的運行情況，認真核對變頻器的過載能力與其適用電機容量，以確保給粉機機械、變頻器及電動機能最佳配合。經(jīng)過綜合考慮，變頻器改進為帶轉(zhuǎn)矩矢量控制新型控制方式的LG IS4KW變頻器(它具有七次失壓自復歸的功能);電動機改進為防爆式Y(jié)B1123kW/6 型(具有較好的抗高溫性能)。 經(jīng)過以上改進后二年多來的運行實踐證明，我公司的給粉機變頻調(diào)速系統(tǒng)運行良好，

29、維護工作量很小，深受廣大運行維修人員的好評。 5 結(jié)束語 從我公司對變頻器在給粉機上的應用及改進的成功實踐表明:變頻器取代以往的直流電機、滑差電機以及其他機械調(diào)速裝置，不僅線性度好，靈敏度高，使得電動機調(diào)速系統(tǒng)運行可靠、維護方便，而且變頻器能較好地與電廠DCS系統(tǒng)實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)控制功能。上述我公司給粉機應用變頻調(diào)速在解決好工藝系統(tǒng)運行工況中存在的問題后(如上面所提的五個問題)，已確保了給粉均勻、鍋爐燃燒穩(wěn)定，從而進一步降低了火電廠的低負荷穩(wěn)燃投油量，提高機組的運行安全性和經(jīng)濟性，取得了很大的經(jīng)濟效益和社會效益。在取得經(jīng)驗的基礎上，火電廠的其他運行輔機設備，如:凝結(jié)水泵、疏水泵、給煤機、送風機、引

30、風機等應用變頻器來進行調(diào)速具有較好的前景，可以獲取更好的調(diào)節(jié)品質(zhì)和更高的節(jié)能效益。目前，我公司已在汽機的凝結(jié)水泵、疏水泵上應用變頻器調(diào)速獲得了很好的效果。可見，變頻器在火力發(fā)電廠中有廣泛的應用和良好的發(fā)展前景。 第三章 水泥廠變頻節(jié)能改造 近一、兩年我國大量引進變頻調(diào)速器為各行各業(yè)進行節(jié)能改造，水泥廠的羅茨風機、立窯卸料機，供水泵等設備應用變頻調(diào)速器，經(jīng)過國內(nèi)特別是廣東的多個水泥廠的應用，長期測量的數(shù)據(jù)（如江門市水泥廠的統(tǒng)計數(shù)據(jù)）表明，節(jié)能效果是相當驚人的，每生產(chǎn)一噸水泥平均節(jié)約的電耗量。由此可見水泥行業(yè)使用變頻器有明顯的節(jié)能效果，是目前最為先進的設備，也是水泥廠今后技改的一個重要方向為了讓更

31、多的廠家認識這種先進的節(jié)能技術，大膽應用，在此將變頻調(diào)速器節(jié)能的原理，以及安裝調(diào)試，使用中的問題作一個綜合報告。 一、羅茨風機應用變頻調(diào)速的節(jié)能原理 我國水泥廠較多采用立窯配備羅茨風機，傳統(tǒng)的風量控制辦法是倚靠放風閥進行調(diào)節(jié)。由于羅茨風機的供風量較為恒定的，煅燒時根據(jù)窯的情況需要隨時調(diào)節(jié)風量，當窯內(nèi)需要少風量時，通過放風閥放走多余的風量，造成嚴重的能源浪費。怎樣才能節(jié)省放風所浪費的能源呢？當然最根本的辦法是控制羅茨風機的轉(zhuǎn)速，進行風量調(diào)節(jié)，保證窯內(nèi)需多少風量就供多少風，完全免除放風所造成的浪費。因此把風機的節(jié)能問題會聚焦點，成為風機無級調(diào)速的問題，針對或更大功率電機、風機、無級調(diào)速的課題，專家

32、們不懈的努力進行研究、攻關，最終是變頻調(diào)速的方法，獲得了成功。無論是造價、可靠性、改造周期是最為適合大面積推廣使用的。直流電機調(diào)速的方法，如此大功率的直流電機造價很昂貴更主要的是在水泥廠大粉塵環(huán)境下，直流電機的電氣壽命很短，因此無法應用。液力偶合器的調(diào)速效率較低，并需要改基礎，改造周期一個多月。根據(jù)國內(nèi)多個水泥廠應用結(jié)果表明，平均節(jié)能在，這個節(jié)能效果比起采用變頻調(diào)速的方法節(jié)能在是無法比擬的，因此很多廠家紛紛放棄液力偶合器采用變頻器。 已經(jīng)采用變頻調(diào)速技術的廠家通過實踐，實測對其可靠性，節(jié)能效果是毫不懷疑了。但是對于尚未使用過的廠家來說，會有這樣的疑問，在其它廠使用也許有它的特定條件，因此有此效

33、果，它是否適合自己的設備呢？不能下一個定論。在此我們在理論和實踐上闡明，怎樣估計未使用變頻器的風機的節(jié)能效果。 羅茨風機的風壓是不受風機轉(zhuǎn)速限制的，不論轉(zhuǎn)速變化如何其風壓可以保持不變。而風量則與風機轉(zhuǎn)速成正比的，如公式（） （式） ：表示風量：表示風機轉(zhuǎn)速：為系數(shù)因此風量調(diào)節(jié)，完全由變頻器改變電機頻率達到無級變速，起到調(diào)節(jié)風量的效果。根據(jù)現(xiàn)場應用工藝風機的最低頻，通常在左右，有個別時刻滿風量運行，由于立窯工藝基本是一致的，因此在不同的立窯風量調(diào)節(jié)量是基本相同的，凡立窯應用變頻技術都可以獲左右的節(jié)能效果。 二、立窯卸料調(diào)速電機改造 立窯卸料機是采用?的滑差調(diào)速電機，轉(zhuǎn)速通常控制在，這是工藝上根據(jù)

34、窯的情況，對卸料速度進行控制的。采用變頻調(diào)速的方法取代滑差電機經(jīng)過多個廠家的應用結(jié)果表明，平均節(jié)能量左右、為什么對滑差電機進行變頻改造會有如此大的節(jié)能效果呢，因為利用滑差調(diào)速方法是的一種耗能的低效調(diào)速方法，如公式（）滑差電機主電機軸輸出功率： *式 ：表示軸輸出功率 ：表示負載轉(zhuǎn)矩 ：表示主電機轉(zhuǎn)速 滑差頭輸出功率： ?式 ：表示輸出功率 N：表示滑差頭轉(zhuǎn)速 滑差頭損耗功率： （）式 由滑差頭損耗功率公式（）可以清楚看到，滑差電機的轉(zhuǎn)速越低，浪費能源越大，然而卸料機的轉(zhuǎn)速通常在左右運行，因此改用變頻調(diào)速的方式會有的節(jié)能效果。在水泥廠中除了立窯卸料機是采用滑率調(diào)速電機，還有很多設備同樣是采用滑差

35、電機，要進一步挖潛應全面對低效耗能的滑差電機進行變頻改造，節(jié)能前景大有可為。 三、離心式風機、水泵類設備的節(jié)能原理 有某些水泥廠是采用高壓離心式風機進行供風的，該種水泥窯的風量調(diào)節(jié)是通過風門開啟度對風量進行調(diào)節(jié)。對于離心式風機、水泵的變頻調(diào)速改造同樣有巨大的節(jié)能潛力。我們通過沸騰式鍋爐高壓離心式風機應用變頻調(diào)速的方法調(diào)節(jié)風量，實踐證明其節(jié)能效果在。對于水泵的變頻改造節(jié)能效果高達。為什么離心式風機，泵類設備通過調(diào)速調(diào)節(jié)風量或流量有如此驚人的節(jié)能呢？在此將其原理加以闡明。離心式風機、泵類設備的流量與轉(zhuǎn)速成正比，如公式（）壓力與轉(zhuǎn)速平方成正比，如公式（）功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，如公式（） 式：表示流

36、量 式：表示壓力 ：表示功率 將經(jīng)上個公式繪成一張圖，如圖可以清楚看到，改變轉(zhuǎn)速其流量線性變化的， 而功耗則是立方關系變化，因此在調(diào)節(jié)風量或流量時如降低的風量或流量，功耗 ，則會下降。但是必須注意，轉(zhuǎn)速與壓力是平方關系，當轉(zhuǎn)速下降壓力則會下降，因此必須要注意工藝要求壓力范圍不能象羅茨風機那樣，不用考慮轉(zhuǎn)速與P風壓的關系。 離心風機、泵類設備傳統(tǒng)的風量、流量控制的，大量的能源耗在風門或截流閥的阻力上，如公式（），風門或截流閥控制流量的功耗與流量關系： ?式 ：表示流量：為系數(shù) ：表示功耗：表示基本功率 由此可以看到在流量變化范圍，采用變頻調(diào)速的方法具有很大的節(jié)能潛力，因此在 水泥廠的供水泵或其它

37、離心風機上進行變頻改造同樣會取得很大的節(jié)能效果。 四、變頻調(diào)速的基本原理及特性 對于普通異步電機的無級調(diào)速，必須采用變頻變壓，同時進行的方法才能夠?qū)崿F(xiàn)，異步電機的調(diào)速如，公式（）因此利用變頻技術，調(diào)整電機的供電頻率，使電機得到任意轉(zhuǎn)速。 （）式 ：表示轉(zhuǎn)速：表示頻率：表示滑差率：表示電機極對數(shù)從電機的設計特性，如單純改變頻率，會造成嚴重的磁過飽和或轉(zhuǎn)矩變軟，根據(jù)電機轉(zhuǎn)矩特性公式（）可知只要在頻率變化時，電壓跟蹤變化，保持壓頻比為常數(shù)，即可保證電機在變頻調(diào)速的同時，保證恒轉(zhuǎn)矩輸出。如圖所示 （） 式 ：表示轉(zhuǎn)矩 ：表示電壓 ：表示頻率 ：為系數(shù) 即可恢復生產(chǎn)。 五、電機及水泵的變頻改造 滑差調(diào)速

38、電機的變頻改造：改造滑差調(diào)速電機有兩種方法。 首先是切換滑差電調(diào)速電機，改用普通異步電機，由變頻器直接控制轉(zhuǎn)速如圖，將原來的滑差電機拆除換上異步電機，將原調(diào)速控制改為變頻控制，這種改造方案，在機械結(jié)構(gòu)上需要換電機及電氣改造，需要時間不多，可以讓調(diào)速系統(tǒng)發(fā)揮最高效率。 另外一種方法是無需更換滑差調(diào)速電機，用變頻器直接控制滑差調(diào)速電機的主電機轉(zhuǎn)速，將滑差頭控制器設定在最大轉(zhuǎn)速。這樣減少了機械改造工作。但節(jié)能效果因滑差頭有所損耗，會比直接用異步機調(diào)速的方法低左右。 供水泵的恒壓供水改造方案： 在工業(yè)生產(chǎn)中，用水幾乎是每一個工廠必不可少的，水泥廠同樣不會例外，但由于工廠用水不是每時每刻都處于恒定狀態(tài)。

39、因此水泵的流量不加控制的話，在用水低峰期，泵口壓力增加，浪費能源，根據(jù)上文論述的泵類負載的節(jié)能原理，利用變頻器對水泵進行調(diào)速。即可達到節(jié)能目的。采用壓力傳感器調(diào)節(jié)器與變頻器構(gòu)成一個閉環(huán)自動控制回路，使整系統(tǒng)自動控制流量，保持壓力恒定，從而使供水泵在最佳節(jié)能狀態(tài)運行。 六、成球預加水系統(tǒng) 生料成球工序是影響水泥熟料燒結(jié)質(zhì)量的關鍵工序之一，其中，料、水比例直接影響成球好壞。變頻器通過對成球預加水泵電機轉(zhuǎn)速進行無極調(diào)速調(diào)節(jié)，時刻跟蹤生料供給量，進行等比例加水，從而使半機械化、半手工加“人腦”（即憑經(jīng)驗）控制的落后工藝跨上了全自動化、電腦控制的新臺階。料水配合比較穩(wěn)定，成球效果良好，水泥燒結(jié)質(zhì)量得到提

40、高 七、生料均化給料系統(tǒng) 為確保產(chǎn)品質(zhì)量必須最大限度消除生料中石料質(zhì)量的隨機波動，實現(xiàn)均化是必要的。但螺旋給料機“堵料”、“虧料”現(xiàn)象時有發(fā)生，間斷給料不僅影響生產(chǎn)，而且造成機械設備和電器設備的損傷。各生料倉下送料口的送料比例人為性較大，使均化效果受到影響，一直無法解決。此系統(tǒng)用變頻改造之后，將所有送料口處的送料電機用變頻器同步進行無極調(diào)速，等比例送料，操作人員只需觀察螺旋給料機的總輸料量，調(diào)整送料電機轉(zhuǎn)速快慢即可。這樣均化效果大大提高，非生產(chǎn)耽擱時間減少50%以上。 八、水泥選粉系統(tǒng) 根據(jù)水泥桔的不同，要求水泥成品粉粒細度不同，而老式選粉機要改變選粉細度，其過程相當麻煩，不單要停產(chǎn)，而且要將

41、選粉機拆開，調(diào)速同軸上每組扇葉的數(shù)量和角度。這個過程又沒有一定的標準，只能按照經(jīng)驗一次一次對比試驗，每次都重復這樣的過程： 拆開機組調(diào)整扇葉裝上機組試選檢驗細度 直到選出的粉粒達到要求的細度為止。變頻改造之后的選粉系統(tǒng)，只須按下提前預置的不同標號細度按鈕，選粉機選出的粉粒就對應所需要的細度。做到了連續(xù)化、自動化生產(chǎn)，即節(jié)約了寶貴的時間又提高效率，降低勞動強度，綜合效益明顯。 九、安裝、調(diào)試、使用變頻器應注意的幾個問題 、變頻器通常是安裝在配電室內(nèi)，環(huán)境溫度不要超過，灰塵要較為小，特別注意避免導電性、保濕性和腐蝕性，粉塵和氣體的環(huán)境安裝設備。 、電氣安裝時要特別注意，電源輸入輸出線絕對禁止錯接，

42、將電源輸入線接上變頻器的輸出，如發(fā)生錯誤即馬上損壞設備。 、遠距離控制線必須采用屏敝線，并且在布線范圍內(nèi)必須與電力動力線相距一米，相交時必須轉(zhuǎn)角，更不要將控制線與動力線放在同一個線框內(nèi)，被免控制信號受到干擾。 、變頻器開機調(diào)試前必須根據(jù)負載特點，將所有參數(shù)設定好，檢查無錯誤方可開機運行，特別注意變頻器輸出電流，在起動過程中，恒轉(zhuǎn)速過程中，減速過程中，認真觀察，如果第一次設定的參數(shù)不是十分理想時，應逐步接近。具體調(diào)試規(guī)則請參看本公司的變頻器調(diào)試手冊。 、總結(jié)各家水泥廠在羅茨風機、立窯卸料機、水泵等設備應用，變頻器所碰到的問題以及解決方法在此向各廠家作一個簡介。 、機械共振問題：有個別廠家在使用變

43、頻器前，無機械共振現(xiàn)象的。但利用變頻調(diào)速之后，在某些頻率，機械共振很強烈，有的甚至影響到整座建筑，其原因是原風機系統(tǒng)只是設計在市電下運行，改變頻后，則在之間無級變化。因此在某些頻率點上造成機械共振，調(diào)試時必須細心檢查是否存在機械共振的問題，如果有應采用頻率回避的方法，即在發(fā)生共振的頻率范圍，跳過該頻率范圍使變頻器不輸出發(fā)生共振的頻率范圍。 、電機低速運行的散熱問題：由于電機的散熱是由電機轉(zhuǎn)子帶的風葉吹風進行的，電機的轉(zhuǎn)速降低時，吹風量減小，低速時，散熱風量不夠，長期運行會造成電機過熱，因此在長期低速運行時，必須另加散熱風扇。 第四章 空調(diào)變頻節(jié)能改造 中央空調(diào)系統(tǒng)已廣泛應用于工業(yè)與民用領域。據(jù)

44、統(tǒng)計，中央空調(diào)的用電量占各類大廈總用電量的70%以上。 中央空調(diào)主要是由風機和水泵組成，采用變頻調(diào)速技術不僅能使商場室溫維持在所期望的狀態(tài)，讓人感到舒適滿意，更重要的是其節(jié)能效果高達30%以上，能帶來良好的經(jīng)濟效益。 一、中央空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理 中央空調(diào)系統(tǒng)主要由制冷機、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、風機盤管系統(tǒng)和散熱水塔組成。其工作原理如圖1示： 制冷機通過壓縮機將制冷劑壓縮成液態(tài)后送蒸發(fā)器中與冷凍水進行熱交換，將冷凍水制冷，冷凍水泵將冷凍水送到各風機風口的冷卻盤管中，由風機吹送冷風達到降溫的目的。經(jīng)蒸發(fā)后的制冷劑在冷凝器中釋放出熱量，與冷卻循環(huán)水進行熱交換，由冷卻水泵將帶來熱量的冷卻水泵到散熱水塔上由水塔風扇對其進行噴淋冷卻，與大氣之間進行熱交換，將熱量散發(fā)到大氣中去。 二、對中央空調(diào)的變頻調(diào)速節(jié)能改造 1系統(tǒng)組成 用變頻器對中央空調(diào)進行改造，可以組成如下系統(tǒng)，如圖2所示： 在該系統(tǒng)中，冷凍泵、冷卻泵、水塔風扇變頻器采用開環(huán)控制，由維護人員根據(jù)季節(jié)不同和負荷的變化進行調(diào)節(jié)；風機采用溫度閉環(huán)控制，可根據(jù)溫度傳感器的反饋值，調(diào)節(jié)風機的轉(zhuǎn)速，從而使被控環(huán)境溫度基本保持恒定。 安川F7系列為風機水泵專用的節(jié)能型變頻器，適用于風機和水泵的控制，能根據(jù)負載情況，自動實現(xiàn)節(jié)能運行。并且其內(nèi)置PID功能，無需借助其它控制器便可完