试论变频技术对锅炉辅机设备合理改造的技术应用

孙广伟

摘要：工业用电中60%～70%的电量被电动机所消耗，而这些用电中，又有约90%被三相交流异步电动机所消耗，可见电动机用量之大。变频器的出现，使得交流电动机调速困难、交变速设备结构复杂且效率和可靠性不尽人意的缺点得以改善。本文就在采暖系统中采用变频技术对锅炉辅机设备进行合理的改造可以达到节约能源、人力及维修费用，降低生产成本目的进行阐述。

关键词：锅炉辅机设备；应用变频技术；节能降耗

变频器在工業领域的使用越来越广泛，本文从供热工程实践的角度，论述了供热设备在变频器使用上的共性问题，？随着科学技术的进步，变频技术的日趋成熟。本文就在采暖系统中采用变频技术对锅炉辅机设备进行合理的改造可以达到节约能源、人力及维修费用，降低生产成本目的进行阐述，并着重论述了变频器在供热工程实际应用过程中维护及故障处理等常见问题和解决方法。

1补水与循环系统应用

在锅炉系统运行中，由于管网失水，蒸汽汽化的损耗，造成系统压力的变化，压力过高或过低将对锅炉的安全运行产生很大的影响。而现行的锅炉补水方式多采用人工值守配合电接点压力表的方式来控制和监视水位的变化。由于系统压力不稳和管网失水等多方面原因，补水泵需要根据系统压力对系统进行补水或停止供水，如果采用电接点压力表来控制补水泵的运行状态，电接点压力表将会在高低水位之间频繁动作，导致了补水泵电机的频繁起动和停止，由于补水系统采用的是直接起动或降压起动的工频工作方式，频繁起动产生的大电流及机械冲击，增加了电接点压力表、水泵、接触器、电机等设备的维修量，降低了设备的使用寿命。另外补水系统由于高低水位的压差而产生的系统集气现象，将直接影响整个系统的供暖质量。如果在补水系统中采用变频技术循环控制，通过安装在管网出口的远传压力表，将采集到的系统静压和动压信号转换成0-20mA的模拟信号，经变频器内置PID与给定值进行运算比较，控制变频器的输出频率，从而改变补水泵的工作状态，有效的保持系统压力的稳定。如果利用现有设备进行改造，一般可采用原有补水泵组，对原有的控制柜进行变频改造，采用一台变频器控制二台补水泵 ，在系统需要大量补水时，以变频方式起动第一台补水泵，达到工频运转后，切换至工频方式工作，然后再起动第二台补水泵。当系统压力达到给定值后工频运行停止，一台水泵以变频方式运行，对系统进行补水，当系统不需补水时，变频器可自动进入休眠状态，使补水泵停止运行进入待命状态，这种工作方式使整个系统的压力保持恒定，真正的达到了恒压补水的目的。

由于变频器的零阻力起动方式，没有起动时的大电流，对电机、水泵的机械冲击和磨损减少到最小，从而大大减轻了维修的工作量，变频装置的节能效果也相当明显，另外，变频装置的自动化程度较高，可排除原来由于人工值守等人为因素所造成的系统压力过高或过低对锅炉系统造成的危害，对保证整个供热系统的压力、供热质量和锅炉的安全经济运行会起到了积极促进的作用。

锅炉采暖过程中，将热能传输到系统管网中是依靠循环泵的转动来实现的，循环泵是整个系统中传递热能的动力源，为了使热量传送至管网末端，就需要加大循环量，而加大循环量就一定要增加循环泵的数量来控制水的流量，这样就会有一部分余热被白白的浪费。现在循环泵电机的工作方式都是以降压起动为主的工频运行方式进行工作的，如果循环泵组采用变频工作的方式，将系统的流量参数与温度参数利用传感器将信号传送至PC或控制器，然后由PC来控制循环泵的转速与数量，整个循环系统以多台电机协同工作，配合一台变频器，用变频方式起动第一台循环泵，如果循环量达不到要求，将第一台泵切换成工频，然后起动第二台泵，依次类推，当系统循环量达到要求时，由最后起动的一台循环泵以变频方式来调节余量。这样做的好处：一是对电机冲击，磨损将会减少到最小，二是循环泵流量调节的自由度较大，系统的温度可有效地被控制，锅炉的余热，不会被白白的浪费，从而使整个供暖系统的温度可以自由的被我们掌握和调节。但是，现有的循环系统采用水泵多台并联运行运行效率会降低很多，经过实际运行对比，不推荐超过三台循环泵并联运行，近年来我公司采取改造大功率循环泵，采用单台大功率循环泵，配合变频控制转速来调整循环泵的流量，使系统效率大大提高，在供暖初末期节电效果明显。达到满意的循环效果。

2 鼓引风系统应用

现在我们使用的锅炉系统在燃烧时需要鼓引风的工作才能使锅炉正常燃烧，在锅炉运行时通过改变炉膛的进风与引风量时炉膛在1-3负压范围内运行，同时为了使煤在炉膛内燃烧的更充分，需要调节鼓引风的进风量，而风量的调节是通过电动执行机构或手工方式来调节风门挡板来实现，而在实际工作中风门挡板的开启范围是在50%～70%范围内调节就可以满足炉膛燃烧的需要，这样就会使一部分能量消耗在挡板上，同时电动执行机构的频繁动作，鼓引风机在启动时所产生的大电流形成的对供电系统和机械系统的冲击，导致了机械部分故障的提高和维修量的增加，如果采用变频方式，将风门挡板取消或开启至最大，通过电位器的手动调节或锅炉负压变送器传送的信号送到PC控制器来自动的调节鼓引风机的转速，从而达到调节鼓引风风量的目的。另外，通过变频改造后较改造前平均节电率为20%～50%。由于软启动、软停止对机械的磨损小、无冲击、降低了设备的维护费用，且投资回收期较短，一般在6～12个月即可收回投资。

3 变频器的维护

变频器由许多集成芯片，电子元器件等组成，装置较为复杂，寿命一般小于10年，使用过程中不可避免的会出现各种故障，正确的维护，简单的检修可保证生产生活的正常进行。

3.1 变频器常见的故障？

3.1.1变频器的工作环境。温度是影响电子器件寿命及可靠性的重要因素，可安装散热装置并避免日光直射以避免温度过高；振动是对电子器件造成机械损伤的主要原因，可安装在振动冲击较小的部位或者采用橡胶等避振措施；潮湿、腐蚀性气体及尘埃等会造成电子器件生锈、接触不良、绝缘降低而形成短路，可对控制柜进行防腐防尘处理，并采用封闭式结构。

3.1.2外部的电磁感应干扰。外部的电磁感应干扰可能会引起控制回路误动作，造成工作不正常或停机，严重时甚至损坏变频器。可采用以下方法抑制噪声干扰：？①采用屏蔽线回路②接地端子单独使用；③缩短控制回路的配线距离④周围的继电器、接触器线圈上加装RC吸收器；⑤输入端安装噪声滤波器。

3.1.3电源异常。为保证设备的正常运行，对变频器供电电源也有相应的要求。如果附近有直接起动电动机和电磁炉等设备，应和变频器供电系统分离，减小相互影响。对于要求瞬时停电后仍能继续运行的场合，除选择合适价格的变频器外，还应预先考虑负载电机的降速比例。变频器和外部控制回路采用瞬停补偿方式，当电压回复后，通过速度追踪和测速电机的检测来防止在加速中的过电流。对于要求不能停止运行的设备，要对变频器加装自动切换的不停电电源装置。？

不同厂家对变频器的操作方法设定略有差异，但就其工作模式主要有面板操作模式和外部操作模式，由于篇幅有限，这里不再详述。要合理使用变频器，应多参考变频器厂家提供的使用手册，在实际应用中多积累经验。

参考文献：

[1]李贺楠.变频器应用技术在城市集中供热系统中的应用[M].北京：清华大学出版社，2014.06

[2]林同耀.集中供热系统中的变频器应用技术[J].黑龙江科技信息，2015.03