锅炉改造中应用变频器的节能效果
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锅炉改造中应用变频器的节能效果摘要本文介绍了变频器用于引风机进行变频调速的工作原理,对一个具体案例的改造效果及节能效益进行分析。
关键词风量调节;变频器;调速;节能效果中图分类号tk22 文献标识码a 文章编号 1674-6708(2012)58-0029-021 概述风机水泵是应用量大、应用面广的通用机械,与风机水泵配套用得电动机约占电动机总容量的一半,其用电量约占全国耗电量的30%,因此搞好风机水泵的节能,使这些传动电动机处于经济运行状态,挖掘电力潜力,对国民经济的发展具有重要意义。
一般使用的风机、水泵,选用的设备额定风量流量,都是根据工艺要求中出现的最大负荷来确定容量,通常都超过实际需要的风量流量,所以存在着“大马拉小车”的现象。
锅炉的引风机、鼓风机和二次风机的风量是通过调节风门大小来实现的,而用来带动风机的电动机的转速是不可调节的,因此造成大量的调节损失和电能的浪费。
又因为工艺要求需要在运行中变更流量风量。
而目前,采用挡板或阀门来调节风量的节流调节方式应用较普遍,虽然方法简单,但实际上是通过人增加阻力的办法达到调节流量的目的。
这种节流调节方法浪费大量电能,回收这部分电能损耗会收到很大的节能效果。
基于这种情况,本文提出采用变频调速技术控制锅炉引风机电机,极大地改善了工艺操作人员工作条件,改善了风机设备的起动性能,实现了无级调速,可以节约35%左右的电能,从而达到了节能降耗、减少设备噪声污染的目的。
锅炉作为能源转换的重要设备,在电力、机械、冶金、化工、纺织、造纸、食品等行业,以及民用采暖中都占据着重要的角色。
根据生产负荷需求,锅炉要随时调整生产状态,改变供热量的多少。
2 风机水泵采用变频调速的节能原理从流体力学原理知道,风机风量与转速及电机功率的关系,用下述关系式表示:q1/q2=n1/n2,h1/h2=(n1/n2)2 p1/p2=(n1/n2)3式中,q代表风量,h代表风压,p代表轴功率,n代表转速。
变频器在锅炉控制中的效果锅炉作为工业生产中常用的热能设备,其控制系统的稳定性和效果对于保证生产过程的顺利进行至关重要。
变频器作为一种常见的电气设备,具有调速、节能、减少设备磨损等优点,在锅炉控制中发挥着重要的作用。
本文将讨论变频器在锅炉控制中的效果,并探讨其对锅炉运行的影响。
一、变频器在锅炉控制中的应用1.调速控制:在锅炉运行过程中,往往需要根据实际需要调整锅炉的输出功率。
传统的调速方式常常是通过调整锅炉燃气或燃油供给来实现,但这种方式操作性较强,且调整过程相对缓慢。
而使用变频器可以通过调节电动机的输出频率,从而改变锅炉的输出功率,实现锅炉的精确控制。
变频器的高响应性和精确度可以使得锅炉的调速更加迅速和准确,为生产过程提供了灵活性和稳定性。
2.节能降耗:在工业生产过程中,锅炉通常是一个能耗较高的设备。
传统的锅炉调速方式多为机械调节或气阀控制,效率较低且能耗较高。
而变频器作为一种高效能源控制装置,可以通过调节电动机转速来控制锅炉的供热能力,从而根据实际需求减少能耗。
变频器的精确控制和高效能源调节,可以使得锅炉在不同工况下实现最佳性能,从而达到节能降耗的效果。
3.减少磨损:锅炉在长时间运行过程中,易受到磨损的影响,如水泵、风机等设备磨损导致生产效率下降,维修成本增加。
而变频器的应用可以通过调节电动机的工作频率和电流,使得锅炉在运行过程中保持稳定和均衡的动力输出,从而减少设备的磨损和损坏。
变频器的精确控制可以使得设备运行更加平稳,延长了设备的使用寿命,减少了运行成本。
二、变频器在锅炉控制中的影响1.稳定性提升:变频器的高响应性和精确控制,使得锅炉在运行过程中能够根据实际需求实现快速调整和稳定运行。
通过精确控制锅炉的燃烧供给,可以保持锅炉的温度和压力在合适的范围内,避免温度偏差过大和压力波动,提升锅炉运行的稳定性。
2.精确控制:变频器在锅炉控制中的应用可以实现锅炉输出功率的精确调节。
在生产过程中,可以根据实际需求调整锅炉的输出功率,从而满足生产工艺的要求。
变频器改造技术在锅炉引风节能工程中的应用研究摘要:为了减少溢流和节流损失,提高系统运行的经济性,变频器开始了改造技术的探究,本文主要以变频器改造技术在锅炉引风中的应用,探讨变频器改造技术的节能功效。
关键词:变频器改造技术锅炉引风节能工程应用1 变频器概述高压交流变频调速技术,技术和性能胜过其它任何一种调速方式,给使用者带来了极大的便利和快捷的服务,使之成为企业采用电机节能方式的首选。
锅炉引风机采用挡板调节方式,由于这种原始的调节方法仅仅是改变通道的流通阻力,而驱动源的输出功率改变不大,节流损失相当大,浪费了大量电能。
致使厂用电率高,供电标煤耗高,发电成本不易降低。
同时,电机启动时会产生5~7倍的冲击电流,对电机构成损害。
风机系统自动化水平低,不能及时调节,运行效率低。
我公司正采用该技术对4台引风机进行改造,以减少溢流和节流损失,提高系统运行的经济性。
变频控制为一拖一手动方案,每台风机配备一台变频器。
变频调速系统可由现场主控系统进行协调控制,根据运行工况按设定程序,实现对电动机转速控制。
2 改造过程中遇到的实际问题主要问题有:通过考察,变频器室采用了全密封冷却方式,改变了变频器厂家的抽风式冷却方式,解决了变频器在运行过程中受灰尘和温度影响而频繁跳闸的难题。
由于变频器室在四楼,变频器较重,又没有变频器的基础图及电缆走向图,通过专业人员的现场勘察、确认,确定了变频器在楼板上的安全位置。
机柜FBM卡件问题,1#机充分利用冷渣器改造后节余的卡件;2#机冷渣器还未改造,只能把现场各测点尽量合理分配,满足控制系统安全性、可靠性的要求。
因要保留引风机工频运行控制方案,风机大联锁控制逻辑进行了大量的改动,经调试,风机在变频或工频运行状态,其保护动作正确、可靠。
变频控制方式下,通过现场调试整定控制系统PID参数,难度系数极大,我方人员经过长时间连夜调试,1#、2#机组炉膛负压控制系统的品质指标比原来有很大提高。
变频器与锅炉的联合调试,我们没有请调试所来调试,自己出方案,自己调试,而且得到了很好的效果,为公司节约了不少的资金。
电力锅炉中变频器的应用摘要交流的调速变频技术,是当代电力技术发展的重要方向。
本文将对热电厂中所使用引风机控制系统的应用来进行分析和阐述。
关键词变频器;节能;锅炉中图分类号tk22 文献标识码a 文章编号1674-6708(2012)80-0148-020 引言锅炉中引风机所采用的是挡板调节的模式,因挡板调节的模式是原始的调节模式,这仅仅只是利用通道的改变来流通阻力的,对于驱动源输出的功率则改变其实并不大,而节流的损失也相当的大,同时也浪费了很多的电能。
所以就造成了工程用电率很高,供电的标准煤的消耗高,发电的成本也不容易降低等等。
于此同时,电机在启动的时候,将会产生出5倍~7倍冲击的电流,而对于电机的构成也是具有相当大的损害。
对于风机的系统自动化功能与水平都偏低,而不能做出及时的调节,运行的效率也很低。
而变频的控制系统,则为每台的风机都配备了一台相应的变频器。
而变频调速的系统也能够因现场主控的系统进行相应的调节与控制,根据工作情况在按设定的程序运行之中,来完成对与电动机的转速进行控制。
1 传统锅炉的缺点通常的工业产品或者生产加工的制造业过程之中,风机的主要作用就是运用于锅炉内的烘干、燃烧、通风以及冷却等内部系统的正常运转,可以根据生产过程中对风机的不同要求,迅速、精确的调节、控制锅炉炉膛内的温度、风速、压力等指标,以此来适应其所需的运行工况和工艺的要求。
而最普遍的控制模式就是要调节挡板开度和风门的大小,通过这个来调节和控制相关设备的运行。
但在这种情况下,风机则一直需要保持全速运转,但是在实际的生产运行当中,相当一部分能量都被挡板、风门等的节流而损耗,同时,风机全速运转还会限制精度的调节,也造成了大量能源的不必要浪费,导致生产成本上升,减弱了产品的市场竞争力,而设备的使用寿命也会相应的缩短,设备的维修和维护费用也会高居不下。
风机类的设备,大多数也会采用异步电动机与直接的驱动模式来运行,这之中存在了机械的冲击、电气的保护特性较差和启动电流大等等的缺点。
变频技术在锅炉机电一体化节能系统中应用随着工业技术的不断进步和环保意识的不断提高,节能减排成为了当前工业发展的重要方向之一。
而在锅炉机电一体化节能系统中,变频技术的应用成为了实现节能的重要手段之一。
本文将就变频技术在锅炉机电一体化节能系统中的应用进行探讨。
一、变频技术的原理和特点变频技术是利用变频器改变电源的频率,从而改变电动机的转速,实现对电机的调速控制。
变频技术通过改变电动机的转速,可以实现对设备运行的精确控制,进而实现节能的目的。
与传统的调速方式相比,变频技术有以下几点特点:1. 节能高效:通过调整设备运行时的转速,可以使设备在不同负载下都能以最佳效率运行,达到节能的目的。
2. 减少设备磨损:通过变频调速,可以减少设备的启动过程中的冲击力,减少设备的磨损,延长设备的使用寿命。
3. 精确控制:变频技术可以实现对设备运行的精确控制,适应不同工况的需要,提高设备运行的稳定性。
二、变频技术在锅炉机电一体化节能系统中的应用1. 锅炉燃烧系统锅炉的燃烧系统是锅炉运行中的重要部分,燃烧系统的优化对于提高锅炉的燃烧效率和节能减排效果具有重要意义。
变频技术可以应用在燃烧系统中的风机、给煤机等设备上,通过调整风机和给煤机的转速,可以实现对燃烧系统的精确控制,达到燃烧效率的最大化,提高锅炉的热效率,降低能耗。
2. 锅炉循环水系统锅炉循环水系统是锅炉运行中的另一个重要部分,循环水泵的运行状态直接影响锅炉的供热效果和能源消耗。
通过应用变频技术控制循环水泵的转速,可以根据实际供热工况对泵的运行状态进行精确控制,减少能耗,降低电力消耗,并且优化供热系统的运行效果。
3. 锅炉烟气处理系统在锅炉的烟气处理系统中,除尘设备、脱硫设备等的运行状态对于锅炉的环保效果有着重要的影响。
通过应用变频技术控制除尘设备、脱硫设备的运行,可以根据烟气排放浓度和烟气流量进行精确控制,降低能耗和运行成本,同时提高环保效果。
三、变频技术应用的效果和意义1. 提高锅炉的能源利用率通过应用变频技术,可以对锅炉的主要设备进行精确的调速控制,根据实际工况的需要调整设备的运行状态,实现设备在不同负载下都能以最佳效率运行,从而提高锅炉的热效率,降低燃料消耗,提高能源利用率。
变频技术在锅炉机电一体化节能系统中应用1. 引言1.1 锅炉机电一体化节能系统的重要性锅炉机电一体化节能系统是指将锅炉、电力、控制、供水等系统整合在一起,通过智能化控制和优化调节,实现节能降耗的系统。
其重要性体现在以下几个方面:锅炉在工业生产中扮演着至关重要的角色,是供热、供暖、供电等的重要设备。
机电一体化节能系统能有效地提高锅炉的整体能效,减少能源消耗,降低生产成本,提高生产效率。
机电一体化系统可以实现对锅炉的全面监控和智能化调节,及时发现问题并采取措施,提高设备的稳定性和可靠性,延长设备的使用寿命。
机电一体化系统的节能效果也非常显著。
通过变频技术等先进技术的应用,可以使锅炉设备在各种工况下自动调节运行状态,达到最佳工作效率,进而实现节能减排的目的。
锅炉机电一体化节能系统的重要性在于它不仅可以提高工业生产的效率和质量,还可以为企业节约能源成本,减少对环境的影响,是企业实现可持续发展的重要手段之一。
1.2 变频技术在节能领域的应用现状在今天的节能领域,变频技术已被广泛应用于空调、水泵、风机等设备中,实现了能源消耗的大幅降低。
各种工业设备也逐渐开始采用变频技术,如变频空压机、变频电机等,取得了显著的节能效果。
随着技术的不断创新和进步,变频技术在节能领域的应用范围还在不断扩大,为各行各业的节能减排工作提供了强有力的支持。
变频技术在节能领域的应用现状呈现出逐渐普及和深入的趋势,对于提高能源利用效率、降低能源消耗具有重要意义。
随着技术的持续发展和完善,相信变频技术将在节能领域中发挥越来越重要的作用,为实现可持续发展目标贡献力量。
2. 正文2.1 变频技术在锅炉启动过程中的作用变频技术在锅炉启动过程中的作用是非常关键的。
传统的锅炉启动过程中,通常需要一次性投入大量电能,通过直接启动电机的方式来带动各个部件逐步升温,直至达到正常工作状态。
这种方式不仅电能消耗大,而且对设备的损耗也比较大。
而采用变频技术,可以实现锅炉的软启动。
试论变频器在锅炉恒压供水系统中的应用摘要:交流变频调速在我国具有广泛的应用市场,这一技术具有节能环保、操作简单以及运行稳定的巨大优势。
文章结合变频器在锅炉恒压供水控制系统中的应用,从恒压供水系统的组成入手,重点的论述了其控制原理。
结果显示,通过PLC、传感器、变频器以及水泵组成的闭环控制系统可以使管网的压力保持恒定,取代了传统的依靠调节阀控制水量的方案,具有高效节能、自动化程度高以及可靠性强的技术优势。
关键词:变频器锅炉恒压供水应用在众多的锅炉控制系统中可以通过利用加热炉的尾气产生蒸汽,以此实现节能环保的目的。
但是这就对供水的稳定性提出了较高要求,为此必须将传统的供水方式替换为变频恒压控制,以达到高可控性以及可靠性。
1 系统概述恒压供水系统已经在众多现代工业生产中获得了广泛的应用,下面就以恒压供水应用于正常使用的燃煤热煤炉控制系统为例进行简述。
由于燃煤锅炉的烟气在排除后具有达到400 ℃的高温,如果能充分的利用这一部分热量将获得较大的经济效益,为此可以在锅炉的后面配备一个余热蒸汽锅炉,从而利用这部分余热得到压力为0.5 MPa 的蒸汽。
但是蒸汽锅炉内的液位以及蒸汽压需要实时控制,但是由于每台锅炉产出的烟气温度不同,不能简单的根据余热锅炉的液位或者是蒸汽压力来决定供水量。
为此在这种情况下根据管线的水压制定3台水泵变频联动控制方案,同时结合安装在每1台余热锅炉烟气入口的喷淋阀就可以有效的解决以上问题。
整个系统4台余热锅炉、储水罐以及3台水泵构成。
4台余热锅炉共用1套供水系统,系统的不同需水量可以根据通过水泵自动起停或者调速来满足负载变化,保证管线的压力。
2 恒压供水系统组成2.1 供水系统组成本系统主要由变频器、压力传感器、PID调节器、液压传感器、水泵以及动力控制线路组成(如图1),其中变频器与PLC是整个系统的核心。
系统中使用到了3台11 kW的水泵和4台余热锅炉,通过PID(Proportional—integral—derivative)进行控制计算。
锅炉改造中应用变频器的节能效果
摘要本文介绍了变频器用于引风机进行变频调速的工作原理,对一个具体案例的改造效果及节能效益进行分析。
关键词风量调节;变频器;调速;节能效果
1 概述
风机水泵是应用量大、应用面广的通用机械,与风机水泵配套用得电动机约占电动机总容量的一半,其用电量约占全国耗电量的30%,因此搞好风机水泵的节能,使这些传动电动机处于经济运行状态,挖掘电力潜力,对国民经济的发展具有重要意义。
一般使用的风机、水泵,选用的设备额定风量流量,都是根据工艺要求中出现的最大负荷来确定容量,通常都超过实际需要的风量流量,所以存在着“大马拉小车”的现象。
锅炉的引风机、鼓风机和二次风机的风量是通过调节风门大小来实现的,而用来带动风机的电动机的转速是不可调节的,因此造成大量的调节损失和电能的浪费。
又因为工艺要求需要在运行中变更流量风量。
而目前,采用挡板或阀门来调节风量的节流调节方式应用较普遍,虽然方法简单,但实际上是通过人增加阻力的办法达到调节流量的目的。
这种节流调节方法浪费大量电能,回收这部分电能损耗会收到很大的节能效果。
基于这种情况,本文提出采用变频调速技术控制锅炉引风机电机,极大地改善了工艺操作人员工作条件,改善了风机设备的起动性能,实现了无级调速,可以节约35%左右的电能,从而达到了节能降耗、减少设备噪声污染的目的。
锅炉作为能源转换的重要设备,在电力、机械、冶金、化工、纺织、造纸、食品等行业,以及民用采暖中都占据着重要的角色。
根据生产负荷需求,锅炉要随时调整生产状态,改变供热量的多少。
2 风机水泵采用变频调速的节能原理
从流体力学原理知道,风机风量与转速及电机功率的关系,用下述关系式表示:
Q1/Q2=N1/N2,H1/H2=(N1/N2)2 P1/P2=(N1/N2)3
式中,Q代表风量,H代表风压,P代表轴功率,N代表转速。
当风量减少风机转速下降时,其电动机也随输入功率迅速降低。
例如风量下降到80%,转速也下降到80%时,其轴功率则下降到额定功率的51%((0.8)3);若风量下降到50%,轴功率下降到额定功率的13%((0.5)3)。
当然还需要考虑由于转速降低引起效率下降及附加控制装置的效率等的影响。
即使这样,其节能
潜力也是很大的。
上述原理也基本适用于水泵。
因此,对风量流量调节范围较大的风机水泵,采用调速控制来代替风门或阀门调节,是实现节能的有效途径。
风机水泵的原动机大多是交流异步电动机,异步电动机的调速方法有很多种,近年来,由于电子技术、大功率半导体器件、大规模集成电路以及计算机技术的发展,使得变频调速越来越广泛地应用于交流电动机的调速和节能方面。
变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系:n=60f(1-s)/p,(式中n、f、s、p 分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数);通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。
变频器就是基于上述原理采用交-直-交电源变换技术、电力电子、微电脑控制等技术于一身的综合性电气产品。
改造前风机都要全速运转,而运行工况的变化则使得能量以风门、挡板的节流损失消耗掉了。
在生产过程中,不仅控制精度受到限制,而且还造成大量的能源浪费和设备损耗,从而导致生产成本增加,设备使用寿命缩短,设备维护、维修费用高居不下。
风机类设备多数采用异步电动机直接驱动的方式运行,存在启动电流大、机械冲击、电气保护特性差等缺点。
不仅影响设备使用寿命,而且当负载出现机械故障时不能瞬间动作保护设备,时常出现泵损坏同时电机也被烧毁的现象。
近年来,出于节能的迫切需要和对产品质量不断提高的要求,利用变频器易操作、免维护、控制精度高,并可以实现高功能化等特点,因而采用变频器驱动的方案开始逐步取代风门、挡板、阀门的控制方案。
3 用变频调速器改造锅炉及其节能效果
齐齐哈尔化工厂生产过程中的蒸汽用量变化比较大,小流量时每小时用汽量只有1吨多,大流量时用汽量达到4.8t/h~5.5t/h,由于用汽量变化比较大,风量和进煤量就需要经常调节,而该厂锅炉的操作室远离鼓、引风机,操作十分不方便,也不可能调节得当,风量调节过大,空气含氧量超标,浪费了热能;风量调节过小,煤渣残留碳份达标,必须对风量进行有效调节,调节方式必须方便、灵敏、可靠。
过去,风量的调节是通过调节风门的大小来实现的,这种调节方式不管是采用人工调节还是采用自动化仪表的执行机构调节,都有相当部分电能转化为机械能消耗在风门的阻力上,无法达到节能的目的。
为了提高锅炉风量的控制水平,又能达到节电的效果,化工厂采用了变频调速方式对风量进行调节,改造对象包括锅炉鼓风机(22kW)、引风机(15kW)、和炉排电机(3.7kW)变频采用SB12森兰变频器,风压设定通过变频器的输人端子设定;压力传感器将压力信号传送给变频器;变频器通过预编程序进行运算,对应不同压力输出控制信号,从而控制电动机使风机改变转速来调节炉膛风压,炉膛内风压通过风压传感器将信号传送给变频器,实现自动控制。
在变频状态下,应用变频器改变风机电机输入电压的频率,从而控制电机的转速。
电机的转速可以用下面公式表示:
n=60f(1-s)/p,(式中n、f、s、p 分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数)改造工作于2010年初进行,经过半年多时间实现正常运行,效益十分显著。
下面通过未使用变频器的2009年7月份的情况与使用了变频器的2010年7月份的情况比较,可以看出使用变频调速技术的节能效果。
3.1 节能效果
从表1可以看出,使用变频器调节风机后,每吨蒸汽可节电5kW·h,吨蒸汽耗电量下降38.5%(这是综合节电率,如果是单机计算,引风机、鼓风机单机耗电节电率还不止这个数字),全月共节电=13.14×1651.5-13480=8220.71kW·h,全年蒸汽总耗量18 720.85t(2010年数据),以此推算,全年可节电93 604.45kW·h,若电价按0.8元/kW·h计算,每年可节电74 883元,所以变频器应用在锅炉风机上,特别是在需要经常调节的工作状况下,节能效果是明显的。
对比时间全月蒸汽产量(t)锅炉全月总耗电量(kW·h)每吨蒸汽耗电(kW·h)
2009年7月1602.55 21060 13.14
2010年7月1651.5 13480 8.16
3.2 节煤效果
由于采用了变频调速器,可以使风量、风压实现无级调节,保证了锅炉能在较佳的燃烧状态下运行,每吨蒸汽的煤耗亦有下降,取得节煤效果,仍以同期数字对比:
对比时间全月蒸汽产量(t)全月耗煤量(t)每吨蒸汽耗煤(kg)每吨蒸汽节煤(kg)
2009年7月1602.55 373.394 233 0
2010年7月1651.5 336.906 204 29
从上表可见,每吨蒸汽耗煤减少29kg,吨蒸汽耗煤量下降12.5%,每月节煤为47.9t,经济效益极其显著。
4 减少了噪音污染
由于应用了变频调速技术,可以根据用汽量的变化,随时调整引风、鼓风机的电机转速,一般情况下,电机软起软停均运行于额定转速以下,风机的噪音也随之下降。
根据黑龙江环保部门和计量部门的现场噪音测试对比,没使用变频器前风机房的噪音为94.5db,使用变频器后噪音下至80db,减少了噪音对环境的污染,对提高工业卫生水平起了一定的作用。
5 延长鼓(引)风机的使用寿命,减少了维修费用
由于鼓、引风机及炉排电机长期在低于额定转速的状态下运行,电机及风机的轴承不易损坏,延长了使用寿命,电机发热量也减少了。
维修量下降,停机时间减少,节约了大量维修经费。
综上可见,变频调速技术在锅炉的技术改造中具有极大地应用潜力,经济效益非常可观。
我国工业企业中中小锅炉用量很大,如都能进行变频改造,其社会效益、经济效益都是可观。
另外,锅炉生产厂家如能在锅炉设计中考虑采用变频调速技术,既提高了设备效率,又满足了生产工艺要求,并且因此大大减少了设备维护、维修费用也将产生巨大的效益。
参考文献
[1]方大千主编.节能计算手册[M].北京:电力工业出版社,2006.
[2]森兰电机.SB12系列变频器操作说明书.。