變頻技術(shù)在電廠鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用
一浙江鎮(zhèn)海電廠風(fēng)機(jī)系統(tǒng)為例，目前該電廠的鼓風(fēng)機(jī)為定流量系統(tǒng)，僅采用節(jié)流調(diào)節(jié)方式調(diào)節(jié)，存在耗電大、噪音大，且供風(fēng)調(diào)節(jié)性能不良等問題，因此電廠決定對(duì)此鼓風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造。有原來的節(jié)流調(diào)節(jié)改造為采用PLC控制技術(shù)的變頻恒壓運(yùn)行調(diào)節(jié)方式。設(shè)計(jì)參數(shù)如表2所示。
1 控制原理
變頻運(yùn)行時(shí)，利用PLC實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、過程控制和變頻調(diào)節(jié)油泵的轉(zhuǎn)速。過程參數(shù)送至PLC，在PLC內(nèi)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。當(dāng)實(shí)際壓力低于設(shè)定壓力時(shí)，根據(jù)偏差進(jìn)行PID數(shù)據(jù)處理，通過D/A轉(zhuǎn)換后發(fā)出指令，使變頻器輸出頻率升高，增加鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，兩臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)最大流量無法滿足要求時(shí)，備用風(fēng)機(jī)變頻啟動(dòng)，并聯(lián)運(yùn)行，使實(shí)行壓力達(dá)到設(shè)定壓力要求；反之則逆運(yùn)行，使壓力在波動(dòng)時(shí)保持穩(wěn)定。其控制流程框圖如圖4所示。
2 運(yùn)行方式
低負(fù)荷時(shí)，單臺(tái)風(fēng)機(jī)和雙臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速低，保持恒定出口壓力、恒定小流量運(yùn)行；負(fù)荷升高時(shí)，由于空氣量的消耗，風(fēng)機(jī)出口壓力下降，此時(shí)PLC檢測倒壓力下降信號(hào)，通過變頻器提高風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，恒壓向鍋爐送風(fēng)。
3 改造方案的實(shí)施
（1）安裝3臺(tái)控制設(shè)備，控制箱內(nèi)各安裝變頻器一只及其他控制設(shè)備，總費(fèi)用為19.4萬元；
（2）將風(fēng)機(jī)電力電纜先接至變頻器，而后通過變頻器接至電動(dòng)機(jī)，同時(shí)，變頻控制箱內(nèi)設(shè)置電動(dòng)機(jī)的旁路控制，即當(dāng)變頻器發(fā)生故障時(shí)，可以通過旁路切換，在變頻器隔離退出進(jìn)行檢修時(shí)，電動(dòng)機(jī)能繼續(xù)工頻方式運(yùn)行；
（3）接收風(fēng)機(jī)管道出口壓力、流量信號(hào)，并將壓力信號(hào)和流量信號(hào)送至變頻器控制柜。
4 設(shè)備配置及其功能
變頻系統(tǒng)的主要設(shè)備包括變頻器、可編程控制器（PLC）、變頻柜等。
改造后，除具有變頻器的變頻調(diào)節(jié)功能外，還具有以下5中功能。
（1）通過壓力和流量信號(hào)自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速；在控制屏上安裝手動(dòng)裝置，通過手動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，并在就地控制屏上安裝轉(zhuǎn)速表；實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速自動(dòng)和手動(dòng)調(diào)節(jié)的手動(dòng)轉(zhuǎn)換。
（2）機(jī)組負(fù)荷低于50%時(shí)，單臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行。
（3）當(dāng)機(jī)組負(fù)荷超過50%時(shí)，變頻系統(tǒng)能自動(dòng)切換成雙臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行，恒壓向鍋爐鼓風(fēng)。
（4）實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的欠壓、過流、缺相、過載、短路、失速等保護(hù)功能。
（5）3臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)故障停機(jī)自動(dòng)連鎖，并在連鎖解除的情況下，能實(shí)現(xiàn)單臺(tái)機(jī)的啟停。
5 改造效果分析
（1）該設(shè)備采用先進(jìn)的變頻器調(diào)速技術(shù)和PLC控制技術(shù)，由變頻器實(shí)現(xiàn)無級(jí)平滑調(diào)速，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。調(diào)整靈活穩(wěn)定，大大提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，其風(fēng)量調(diào)節(jié)性能也得到很大提高。
（2）實(shí)行變頻調(diào)速后，通過改變變頻器的頻率來調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，大大簡化了調(diào)節(jié)手段，變頻器既是動(dòng)力源，又是執(zhí)行機(jī)構(gòu)，取代了電動(dòng)閥，解決了電動(dòng)閥帶來的問題。
（3）實(shí)行變頻調(diào)速后，該設(shè)備的輸出功率自動(dòng)跟隨負(fù)載的變化而變化，大大降低了電能的浪費(fèi)。改造前后的能量消耗分別見表3和表4.
從表3和表4中可以看出，改造后全年運(yùn)行費(fèi)用節(jié)省了5.6（20.61-15.01=5.6）萬元，而改造方案投資增加了19.4萬元（變頻器系統(tǒng)投資），投資回收年限約為3.5年（19.4/5.6=3.4），即運(yùn)行不到3年半即可收回投資。而一半風(fēng)機(jī)的使用壽命為15~20年，故采用變頻調(diào)節(jié)在風(fēng)機(jī)使用壽命期內(nèi)可節(jié)約60~90萬元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
（4）改造后裝置具有過流、過壓、欠壓、短路、過負(fù)荷等多項(xiàng)故障保護(hù)及報(bào)警功能。
（5）變頻調(diào)速改造后，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的軟啟動(dòng)，對(duì)電機(jī)和電網(wǎng)的沖擊大幅度下降，延長了設(shè)備的使用壽命提高了電氣保護(hù)質(zhì)量。
（6）裝置具有雙變頻切換功能，即在某一變頻器出現(xiàn)故障時(shí)可自動(dòng)切換到另一風(fēng)機(jī)運(yùn)行，可靠性大大提高。
（7）降低了風(fēng)機(jī)的噪音。
結(jié)論
（1）電廠系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，泵/風(fēng)機(jī)采用變頻變流量系統(tǒng)方案，節(jié)約能源，切實(shí)可行，效果明顯，特別是適用與負(fù)荷相差較大的系統(tǒng)。本文例子中的風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)節(jié)控制可節(jié)電27.2%，在使用壽命期內(nèi)可節(jié)約60~90萬元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
（2）采用變頻調(diào)速技術(shù)后，由于電機(jī)、風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速普遍下降，減少了機(jī)械摩擦，延長了設(shè)備的使用壽命，降低了設(shè)備的維修費(fèi)，同時(shí)也降低了風(fēng)機(jī)的噪音。
（3）采用變頻調(diào)速后，電機(jī)可以軟啟動(dòng)，啟動(dòng)電壓降減小，大幅度減小了對(duì)電網(wǎng)的沖擊。
（4）采用變頻調(diào)速裝置時(shí)，需明確所有風(fēng)機(jī)應(yīng)同時(shí)參與變頻調(diào)節(jié)，并對(duì)有關(guān)資料進(jìn)行分析核對(duì)，確保電網(wǎng)的安全可靠。
（轉(zhuǎn)載）
