锅炉给水泵变频调速

锅炉给水泵变频调速
锅炉电动给水泵组
前置泵 高压电动机 液力耦合器 锅炉给水泵
工艺流程：
Schneider Electric – SE in China_2012
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锅炉电动给水泵典型配置
（一）液力耦合器
工作原理： 安装在原动机（电动机） 和工作机之间的一种液 力传动机械。它可在电 机输入转速恒定的条件 下，在设备运转中， 通过操纵勺管，对其输 出转速进行无级调节， 并使电机的功率通过液 力偶合器泵轮和涡轮之 间工作油的循环流动， 平稳而无冲击地传递给 工作机。
润滑油泵启停
1.润滑油泵及工作油泵的 驱动源为电机主轴，变频
后随着n的调整，可能会
影响供油系统，因此将工 作油泵及润滑油泵外置， 封闭油路。 2.启动油泵：在电机启动 前主轴没有转数，无法带 动油泵，因此需外置电机 拖动，我们改造时，对启பைடு நூலகம்动油泵可以维持原有系统。
液 力 耦 合 器 控 制 连 锁
过滤器差压
Schneider Electric – SE in China_2012
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策略（二）---前置泵的驱动
方案一：前置泵另陪驱动电 机，形成恒速运行的水泵， 为锅炉给水泵提供相对恒定 的流量、压力水。
综合考虑：
现场条件 机组负荷率
节能效果 方案二：前置泵依旧由给 水泵电机驱动，但变频器 的调节范围受限：对应给 水泵流量的转数n对应前 置泵的流量及压力需满足 给水泵的要求。
Schneider Electric – SE in China_2012
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电动给水泵液力耦合调速方法
控制流程：过程控制器发送信号到VEHS
的位置控制单元，位置控制单元的线圈对勺
管实际位置和接收到的信号进行比较，信号

锅炉给水泵的变频调速改造1 现状系统是向锅炉不间断供水，保证锅炉正常运行的重要环节。

我厂现有锅炉5台，其中SHL35-16-P型2台，SHL20-13-P型1台，T-18A-13型2台，总蒸发量126吨/时。

供给本厂及相邻各厂的生产和生活用汽。

实际运行中炉前蒸汽压力较低，夏季一般为，冬季一般为，蒸发量变化较大，夏季20-35T/H，冬季90-110T/H。

与锅炉相配套的给水泵为4GC-8X5型，共6台，分为2组，每组3台，通过母管向各台锅炉供水。

每台泵的额定流量55M3/H，扬程19M，驱动电动机功率55KW。

运行方式是夏季开1-2台，冬季开2-3台，其余备用。

运行时，由于锅炉给水泵的供水能力大于锅炉的蒸发量，尤其是当锅炉负载愈轻时，二者的差值愈大，因此必须实行流量调节。

传统的给水泵是连续恒速运行的，流量调节通过调节阀和回流支路来实现（如图一）。

2 改造的可行性这两种方法都存在明显的缺陷：采用调节阀时，随着阀门开度的减小，水泵出口压力上升，达到2Mpa以上，阀门两侧的压差将增大，达到以上，远远大于原设计的水泵出口压力高于锅炉汽包压力（包括给水垂直落差及管路压降）的要求，不但造成能量的浪费，而且使得水泵的振动和磨损加大，寿命缩短。

采用回流支路调节时，大量水的回流同样造成能量的无谓消耗。

因此，对给水系统实施技术改造，降低水泵的出口压力，消除回流，减少能源消耗和设备磨损，已成大势所趋。

众所周知，水泵运行遵循如下规律：流量Q与转速N成正比，扬程（压力）H与转速N的平方成正比，轴功率P与转速N的三次方成正比，电动机的转速N与电源的频率F成正比，因此改变电源频率就可改变电动机即给水泵的转速。

变频调速技术是电力电子技术和微电子技术相结合的产物，以其优异的调速特性和显着的节能效果，在国民经济的各个领域获得了广泛的应用。

当今，变频调速已成为交流电动机转速调节的最佳方法。

水泵采用变频调速后，给水流量的调节就可通过改变转速的方法来实现，此时调节阀可开到最大开度，回流支路可切除。

式中： Ｑ１ 、 Ｑ２ —— 流 量 ， ｍ３ ／ ｓ ： Ｎ１ 、 Ｎ ２ —— 转 速 ， ｒ ／ ｍ ｎ：
Ｐ １ 、 Ｐ ２ —— 功率 ， ｋ Ｗ：
Ｈ１ 、 Ｈ ２ —— 扬 程 ， ｍ。
由上 图可知 ， 曲线 １为 水 泵在恒 速 下扬 程 Ｈ和 流 量 在 工业 锅炉 供水 系统 中 ， 节 能降 耗对 于各 个企 业 降低 Ｑ 的 特 性 曲 线 ， 曲线 ２是 管 网阻 力 特 性 （ 阀 门开 度 为 生 产成 本十 分重要 。 而 变频调 速技 术具 有极 好 的调 速作 用 和 节 电性 能等优 点 ， 已成为 电力传 动 技术 发展 的一 个 重要
方 向。
１ ０ ０ ％） 。 设定 ， 水 泵在 Ａ 工作 点 时 的工 作效 率 最 高 ， 输出 流 量 Ｑ１ ＝１ ０ Ｏ ％ ， 此 时 ，轴 功 率 Ｐ １ ： Ｑ１ Ｘ Ｈ１与 面 积
Ａ Ｑ１ ＸＡＨ １成正 比。根 据工 艺要 求 ， 当流 量需从 Ｑ１减 少
现 明显 的波 动。 问题 的 焦点集 中在 锅炉 供水 系统 ， 其 中比 可见 ， 所 节 能源量 很可观 。 汽 压 力性 能不 稳 ， 并 且伴 有 能 源 大量浪 费 ， 同 时增 加 了阀 成 正 比， 流量 与 转速成 比例 ，而 功率 与流 量 的 ３次 方成 比例 。 体、 泵腔 的磨损 和 汽蚀 ， 也破 坏 了阀 门、 管 路等 的密 闭性 ， 在水 泵 使用 过程 中 ， 通 常通 过 改变风 门 或者 阀 门的开度 来 甚 至还 会损坏 系统 设备 。 达 到改 变流量 的 目的 ， 效 率 比较低 。 因此， 在 锅 炉供 水 系 统 中 ， 变频 器 驱 动 逐 渐取 代 了直
１ 现存 问题 的分 析

锅炉给水泵的变频调速改造1 现状系统是向锅炉不间断供水，保证锅炉正常运行的重要环节。

我厂现有锅炉5台，其中SHL35-16-P型2台，SHL20-13-P型1台，T-18A-13型2台，总蒸发量126吨/时。

供给本厂及相邻各厂的生产和生活用汽。

实际运行中炉前蒸汽压力较低，夏季一般为，冬季一般为，蒸发量变化较大，夏季20-35T/H，冬季90-110T/H。

与锅炉相配套的给水泵为4GC-8X5型，共6台，分为2组，每组3台，通过母管向各台锅炉供水。

每台泵的额定流量55M3/H，扬程19M，驱动电动机功率55KW。

运行方式是夏季开1-2台，冬季开2-3台，其余备用。

运行时，由于锅炉给水泵的供水能力大于锅炉的蒸发量，尤其是当锅炉负载愈轻时，二者的差值愈大，因此必须实行流量调节。

传统的给水泵是连续恒速运行的，流量调节通过调节阀和回流支路来实现（如图一）。

2 改造的可行性这两种方法都存在明显的缺陷：采用调节阀时，随着阀门开度的减小，水泵出口压力上升，达到2Mpa以上，阀门两侧的压差将增大，达到以上，远远大于原设计的水泵出口压力高于锅炉汽包压力（包括给水垂直落差及管路压降）的要求，不但造成能量的浪费，而且使得水泵的振动和磨损加大，寿命缩短。

采用回流支路调节时，大量水的回流同样造成能量的无谓消耗。

因此，对给水系统实施技术改造，降低水泵的出口压力，消除回流，减少能源消耗和设备磨损，已成大势所趋。

众所周知，水泵运行遵循如下规律：流量Q与转速N成正比，扬程（压力）H与转速N的平方成正比，轴功率P与转速N的三次方成正比，电动机的转速N与电源的频率F成正比，因此改变电源频率就可改变电动机即给水泵的转速。

变频调速技术是电力电子技术和微电子技术相结合的产物，以其优异的调速特性和显着的节能效果，在国民经济的各个领域获得了广泛的应用。

当今，变频调速已成为交流电动机转速调节的最佳方法。

水泵采用变频调速后，给水流量的调节就可通过改变转速的方法来实现，此时调节阀可开到最大开度，回流支路可切除。

锅炉给水系统的变频节能改造实践福建龙岩 364204摘要：本文在简单阐述变频装置调速技术和节能控制原理后，结合公司锅炉给水系统的概况，提出锅炉给水系统变频改造的必要性和可行性，并设计节能改造的技术方案，通过节能效果分析，发现变频装置调速技术应用在锅炉给水系统中是切实可行的，节能潜力较大。

关键词：高压变频器；变频调速；恒压控制；节能效果；0 引言泵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，影响水泵使用寿命。

余热锅炉是冶炼企业的重要设备，起着熔炼炉烟气的热交换作用，烟气的热量使锅筒内的锅炉水汽化成蒸汽，蒸汽可以送往下级分厂作为热源使用及利用汽轮发电机直接发电产生效益，而蒸汽的产生离不开锅炉给水泵输送满足工艺要求的除氧水。

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，采用变频调速器（简称变频器）易操作、免维护、控制精度高，并可以实现高功能化等特点。

而锅炉给水作为一个相对独立的系统,它的运行效果对生产起着至关重要的作用。

1.变频装置的调速技术和节能控制原理目前，变频装置调速技术已经成为现代电力传动技术的一个主要发展方向。

它卓越的调速性能、显著的节电效果[1]，改善现有设备的运行工况，提高系统的安全可靠性和设备利用率，延长设备使用寿命等优点随着应用领域的不断扩大而得到充分的体现。

众所周知，水泵类负荷属于平方转矩负荷，输出转矩是水泵拖动系统调节功能的主要表现，转矩M与转速n的平方成正比，即M∝n2，而电动机轴的输出功率P∝Mn∝n3，即电动机轴上的输出功率与转速的三次方成正比。

由此可见，当电动机转速稍有下降时，电动机功率损耗就会大幅度下降，耗电量也随之大为减少。

此外，电机的转速n与输入电源频率（f）、转差率（s）以及磁极对数（p）三个特性参数间又具有一定的逻辑关系，即：由以上公式可看出，当p、s保持不变时，电机转速与电源的频率成正比。

频率越高，转速越快，频率越低，转速越慢。

火电厂锅炉全配置电动给水泵系统节能增效整体解决方案一、简述我国大型（300MW等级及以上）燃煤火力发电机组全配置锅炉电动给水泵都是采用液力偶合器进行调速，耗电量约占单元机组发电量的2.5～4％左右（因纯凝、供热、空冷、压力等因素而不同），是机组辅机中最大的耗电大户。

电动给水泵耗费的电功率除了正常所需外，液力偶合器滑差调节产生的热耗损失了部分功率，直接影响到全厂的供电煤耗、发电成本等指标。

相比液偶间接调速，应用效率更高的变频器直接调节给水泵电动机可降低给水泵组的用电损耗。

通过对国内300MW等级火电机组锅炉液偶调速给水泵变频改造成功案例的分析得知，机组锅炉液力偶合器调速给水泵改为电动机变频调速后节电率可达20％至30%，每年可以节约电量上千万度，年节约标煤约4000吨，同时具有提高机组自动化调节品质、降低设备运行维护费用等优点。

2012年10月8日，在中铝宁夏发电集团马莲台电厂领导和工程技术人员的全力帮助和支持下，广州智光电气股份有限公司（简称“智光电气”）以专有的实施火电厂锅炉全配置电动给水泵系统节能增效整体解决方案成功完成了1号机组锅炉给水泵系统节能改造项目，是国内300MW等级机组的第一个成功改造案例。

截至目前，智光电气已成功实施马莲台电厂1、2号机组、六盘山电厂2号机组等多项改造工程，积累了丰富的技术和工程经验，并成功申请多项专利，，成为300MW机组电动给水泵系统节能改造的行业领跑者和专家。

二、典型案例智光能效专家团队帮您安全节约电能20%—30%马莲台电厂1号机组该机组单机容量330MW，配置3台液偶调速电动给水泵，带前置泵。

给水泵电机5500kW／6kV，液偶为德国VOITH生产。

本次节能改造总体方案是保留液偶，通过对两台（A、B）运行泵液偶油路、前置泵等系统进行全面的技术改造，每台配智光电气生产的6900kVA级给水专用高压变频器，备用泵仍保留液偶调速。

截止目前投产时间已经超过一年，给水泵系统运行正常，能够适应机组各种运行工况。

表1
月份
2 月份 4 月份
安装变器前后月用电比较
备注 电度表计数
电度表计数
月用电且瓜 币1 电功书瓜 i 从 W
婴
3 2 矛刀
器
图1
变转速调节特性曲线
5 结语
变频调速技术的优越性体现在两个方面: 一是使系统运行稳定可靠性高. 二是节能显 著。改造后的供水系统延长了维修期 ， 节约 了材料和维修费用， 减轻了工人的劳动强度， 使供水系统安全性和稳定性大大提高， 还降低 了噪音。该厂动力电7 5 % ~ 80 % 都耗在风 机、水泵及压缩机等设备上 ， 如果全部采用 先进的变频调速技术进行改造， 不但使系统安 全、稳定运行， 而且将大大降低电力损耗， 节
f
《 和AZ二 工 )， 流 如A， 个 况 其 量Q、 头H、 压 功 率N 与 转速n 之间 基本关系 Q， 的 为: / Q=残 nZH:/ HZ / n=)2。/ NZ / 飞 . Z / ， =(n N， =(乌 )，
3 结语 节能作为一项系统工程， 涉及到方方面面 的问 在策划、 题， 实施及 取得实 效的长 时间 过 程中涉及自 然地理环境、 规划、 建筑设计以及 居民使用方式等多种因素， 涉及到政府部门、 建筑设计师、 开发商、 物业业主、 使用人、 参考文献 ， ‘ 管理者、 相关节能产品的生产者等各利益群 黄振利， 陈全良， . 外墙保温应用技术 等 体的利益。作为设计行业的人员， 在对建筑 中国 建筑工业出 版社， 20o5， 2. 2
3变 频调节在锅炉给水系统上的应用
某热电厂4 # 给水泵变频调速供水系统 主要由控制器、水泵、变频器、压力传感 器等组成， 如图2 所示。预先在控制器中设定 水泵出口 压力值Pc Pc= 6 . OMPa ， ( ) 随着锅炉 用水量的变化， 水泵出口实际压力值 P 也随之 发生变化， 压力传感器随时将水泵出口 实际压 力值P 传送给控制器， 控制器将根据P 与P 的 c 相互关系， 进行比 控制变频器的输出 较， 频率， 改变4 # 给水泵异步电机转速， 即改变了水泵 的转速， 使供水量与用水量达到平衡， 维持给 水泵出水总管 口 压力基本恒定。由干整个供 水系统始终通过4 # 给水泵的变频调速， 维持 在设定压力下工作， 没有过剩压力， 因此没有 能量损失， 即节约了电能， 使之经济运行， 改变 了过去手动操作和凭经验来控制， 使供水系统 安全性和稳定性大大提高 ， 又稳定了供水质 最， 保证了设备安全运行并减轻了工人频繁开 关阀门的劳动强度。

变频调 速具 有节能效果的第三 方面 。
四、循环水系统的节能分析
图３ 为循 环水路 图 。在循 环水 系统 中，水 是在完 全
闭合的管路内运行的 ，其水量 并不消耗 ，从水泵流 出的
水 又将 流 回水泵的进 口处 ，并 且因水本身具有一 定的动 能和位 能将反馈到水泵 的进水 口，当通过改变转 速来 调
节流量 时 ，扬程并无变化 。更准确地说 ，在循环水 系统 中 ，用扬程来描绘水泵 的动作情形是不准确 的。水泵 消
耗 的功率是 和控制方法相联 系的 ，如以恒温度和恒温差 为 目标进行 控制 ，水泵进 出 口的压差不定时 ，水泵消耗 的功率 和转 速的二次方成正 比 ：
Ｐ／ ＝ ￣ ； ，： ／ Ｐ ｎｎ
当商 场 、学校 、办公 室下 班后 ，操 作 工可手 动调
节这 几个地 方的 阀门，从而 改变 回水的流量及温度 ， 变 频 器实时采集这些信号 ，进 行分析、处理 ，从而控制水 泵 的转 速 ，进行恒温控制 ，进 一步节省 电能 。ＧＭ
（ 收稿 日期 ：２ １／５２ ） ０ ００／７
满负 荷的时候 ，电动机 也常常 处于轻载状 态 ，其 效率 和功率 因数都较 低 ；而 采用变 频调速后 ，由于 电动机 在低 频运行时 ，变频 器具 有能 够根据 负载轻重调 整其
输 出电压的功 能 ，从而 提高 电动机的 工作效率 ，这是
Ｇ ｌｌ 用 椰 珊 Ｉ通 ，
２ｉ￣ 第８ Ⅵ ． ｘｎｔ ｏｏ 期 ｗｗ ．ｅ
３从 电动机的效率看节能 ．
在设 计 供 暖系 统 时 ， 由于 对 用 户的 管 路情 况 无 法预测 ，管 阻特 性难 以准确计算 ，必须对 用户 的要求
留有 足够的余地 。 因此 ，在决 定额定扬程 和额 定流量 时 ，通常余量较 大 ，而 在实际 的运行过程 中，即使在

变频调速技术在锅炉控制中的应用一、引言锅炉是我厂重要的动力设备，其任务是供给合格稳定的蒸汽，以满足负荷的需要。

锅炉设备是一个复杂的控制对象，主要输入变量是负荷、锅炉给水、燃料量、送风和引风量等等，锅炉生产过程的各个主要参数都必须严格控制。

主要调节变量包括汽包水位、过热蒸汽温度及压力、烟气氧量和炉膛负压等。

在锅炉附属设备中，泵与风机设备应用范围广泛；其电能消耗和诸如阀门、挡板相关设备的节流损失以及维护、维修费用是一笔不小的生产费用开支。

随着经济改革的不断深入，市场竞争的不断加剧；节能降耗业已成为降低生产成本、提高产品质量的重要手段之一。

在锅炉自动控制系统的改造工程中，在保证锅炉安全稳定运行的基础上，对锅炉控制中的鼓引风、炉排以及给水电动机进行了变频改造，改造后效果显著。

二、正文一）、锅炉简介锅炉设备是一个复杂的控制对象，在保证锅炉运行安全性和稳定性和经济性方面，采用Vacin-CXS变频器控制电动机从而实现锅炉的锅炉给水、燃料量、送风和引风量自动调节。

其工艺流程简图如下：1.1给水调节在锅炉给水调节系统用变频器调节锅炉给水泵达到恒压供水的目的。

加上采用调节阀门作为调节机构，当锅炉蒸发量改变时与调节系统改变给水流量使之与蒸汽流量相平衡，从而将汽鼓水位控制在正常水位（正常水位为汽鼓中间水位或称“0”水位）上。

1.2炉温调节锅炉的炉温调节系统控制两个副回路，即燃料量调节回路及送风量调节回路。

有两个调节量，即送风量及炉排转速，采用变频器控制鼓风机调节送风量，采用变频器调节炉排直流电机的转速调节燃料量，从而使炉温控制在额定的温度范围内。

1.3炉膛负压调节炉膛负压调节系统主要以引风电机作为调节机构，以烟气量作为调节量。

当送风量随锅炉负荷量改变而改变时，调节系统改变烟气量使之于送风量相平衡，从而将炉膛负压控制在额定范围内。

二）、变频调速技术变频调速技术（variable velocity variable frequency technology）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 = （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。

锅炉供水系统变频调速节能改造摘要：利用三菱f700水泵风机专用型变频器，根据锅炉差压式液位传感器的反馈信号，通过变频器自带的pid调节控制功能代替原锅炉供水系统中的比例阀节流控制液位功能，实现锅炉供水系统恒液位变频调速节能改造。

关键词：锅炉供水系统变频调速节能在工业锅炉供水系统中，节能降耗对于各个企业降低生产成本十分重要。

而变频调速技术具有极好的调速作用和节电性能等优点，已成为电力传动技术发展的一个重要方向。

1 现存问题的分析广州统一企业有限公司经常出现锅炉供汽压力波动，导致杀菌机当机，严重影响生产，并造成经济损失。

通过分析发现，当锅炉本体液位发生突变时，锅炉供汽压力也出现明显的波动。

问题的焦点集中在锅炉供水系统，其中比例调节阀对锅炉本体液位起着主要控制作用，该比例调节阀使用压缩空气作为调节动力，当空气压力波动时，比例调节阀容易误动作，导致锅炉供水波动，引起锅炉蒸汽含水量增大，从而引起供汽压力波动。

在此系统中，易产生供汽压力性能不稳，并且伴有能源大量浪费，同时增加了阀体、泵腔的磨损和汽蚀，也破坏了阀门、管路等的密闭性，甚至还会损坏系统设备。

因此，在锅炉供水系统中，变频器驱动逐渐取代了直接驱动的阀门工作模式。

2 节能分析锅炉设计通常会考虑到锅炉最大负荷运行工况的安全问题，会将锅炉供水能力按（1.5-2）倍的锅炉蒸发能力设计，而在实际中，锅炉系统只运行在60%-80%的负荷工况中，因此系统中有较大节能空间，具体分析如下：电机轴功率p和流量q、扬程h之间的关系为：p=k×h×q/η其中k为常数，η为效率。

它们与转速n之间的关系为：q1/q2=n1//n2h1/h2=（n1/n2）p1/p2=（n1/n2）式中：q1、q2——流量，m3/s；n1、n2——转速，r/min；p1、p2——功率，kw；h1、h2——扬程，m。

由上图可知，曲线1为水泵在恒速下扬程h和流量q的特性曲线，曲线2是管网阻力特性（阀门开度为100%）。

变频调速技术在发电厂给水泵上的应用-管理资料2019-01-01鞍钢发电厂北区是鞍钢北部区域供汽、供热、供水单位，。

作为发电厂的关键设备,三台给水泵采取两工一备运行方式,为两台220t/h锅炉供水。

给水泵电动机单机容量2300kW,额定电压6kV,额定电流260A。

原三台给水泵电动机恒速运行,利用出口阀门开度大小来控制水流量和管网压力。

这种节流运行方式使得部分能量用来克服“阀阻”,这样电动机从电网中摄取的电能有相当一部分浪费在节流阀上。

造成了电动机的运行效率低,电能浪费大的现象。

由电厂统计资料表明,给水泵耗电量占发电总量的2.5%,占生产厂用电率的30%,如此大的耗电量,直接影响了发电成本。

为降低企业生产成本,降低耗电量,经过调研比较、反复论证后,决定对三台给水泵进行变频调速节能改造。

随着电气传动领域中的变频调速技术的成熟,工艺参数的调节可以通过给水泵的调速运行来获得,从而节约了电能。

我厂在以原有断路器、电动机为依托的情况下,选用了西门子的SIMOVERT -MV空气冷却中压变频器调速系统。

一、变频调速节能分析变频调速装置具有高效、精确地调节交流电动机转速的功能,还可使流量、压力、等工艺参数的控制由低效的阀门节流控制跃变为高效的转速控制。

给水泵采用调速节能的理论根据是基于流量、压力、转速、转矩、功率之间的关系。

Q∝n;p∝T∝n2 ;P∝Tn∝n3式中:Q——流量;p——压力;n——转速;T——转矩;P——轴功率。

图1为用不同的调节方式时,电动机的功率P与流量Q之间的关系曲线。

改造前,给水泵采用的是控制阀门开度的方法来改变流量等参数,也就是用人为增减阻力的方法来实现调节。

根据生产状况对负荷进行调整时,流量通过阀门开度的控制与负荷的变化相适应。

而电机的输出功率基本没有改变,系统从电网所耗能量也没有减少。

尽管阀门调整达到了工况要求,也只是能量的有效应用比例减少了,而能量却大量的损失在阀门档板的阻力上。

蒸汽锅炉补水泵变频调速控制蒸汽锅炉一般根据锅炉水位控制补水泵的起停，以保证锅筒内的水位在要求的范围之内。

采用变频器驱动补水泵以控制蒸汽锅炉水位在上世纪九十年代就已有应用。

文献介绍了补水泵采用变频调速控制时的控制原理及节能分析，并给出了控制原理框图，但无具体电路，不够详细。

文献至针对热水锅炉补水泵介绍了变频器驱动的控制方法，虽然与蒸汽锅炉补水泵的控制有所不同，但也有共同之处，可以借鉴。

但这些文章要么只有控制原理框图，要么只有简图，电路不够具体。

蒸汽锅炉补水泵采用变频调速控制的主要目的是确保锅炉水位恒定，其次是节能。

为了实现这一目的，本文采用水位传感器、数字显示仪表和变频器来控制补水泵的补水量，并给出了具体电路及变频器参数设置。

2 工艺要求蒸汽锅炉锅筒与补水泵的连接原理图如图1所示。

锅炉在燃烧过程中，锅内的水变成了水蒸汽供用户使用。

锅筒内水位下降，通过水位传感器测出锅筒内的水位，并通过显示仪表显示。

为了确保锅筒内不缺水，以免影响蒸汽供应甚至锅炉的安全，补水泵应能根据水位的变化及时进行补水。

3 控制原理为了减小锅炉水位的变化，确保在蒸汽用量变化时锅炉的水位变化很小甚至不变，对补水泵采用变频调速控制。

随着蒸汽用量的变化，调节变频器的输出频率，从而改变补水泵的转速，随之改变补水泵的补水量，确保锅筒水位稳定。

图2为实现上述功能的原理框图。

采用闭环调节的方式进行控制时，利用了变频器自身的PID调节功能。

图中虚线内部分为变频器内部电路。

水位给定通过变频器外接电位器完成，水位传感器测得水位后送入变频器，与给定进行比较，经PID调节器调节后控制变频器的输出电压和频率，从而控制补水泵的转速，使锅炉锅筒水位在设定的值上。

4 补水泵电气电路蒸汽锅炉补水泵一般采用多用一备的方式，对于小型蒸汽锅炉，多为一用一备。

下面以后者为例进行介绍。

图3为两台补水泵的电气主电路。

图中QS为空气开关，KM0为变频器进线接触器，KM1与KM3为1号和2号补水泵电动机变频运行切换接触器，可以通过控制电路的选择开关进行选择。

变频控制在锅炉给水调节系统中的应用山东济矿民生热能有限公司山东济宁 272100某公司设计建设为2台15MW索拉大力神T130燃气轮机发电机组，配2台南京南锅动力设备有限公司生产的BQ136.2/500-30(4.1)- 3.82(0.3)/450(144)带煤气补燃型30t/h余热锅炉。

余热锅炉设计3台长沙水泵生产的定速电动给水泵,水泵型号为DG45-80X8,流量45t/h,扬程640m，电机额定功率200kW。

在单台机组运行时，主汽流量降为23t/h,压力为1.5MPa左右，对应给水流量25t/h,扬程300m即可满足需要。

一、给水泵调节原理分析给水泵的调节方式包括节流调节、回流调节、变频调节等。

根据流体力学原理可知，离心泵的工作点由水泵的特性曲线和管道的特性曲线共同确定（图一）：对于定速运行的给水泵，在通过调节阀进行节流调节时，调节阀的节流损失较大，造成能源浪费。

对于给水调节还经常采用变频调节方式。

变频调节是一种高效节能的调节方式，对给水泵等大功率旋转机械实施变频改造，是实现电厂节能降耗有效的途径。

其节能原理为：在变频拖动的水泵中，频率的高低决定电机的转速，即水泵的转速。

对于同一台水泵，可以运用水泵的比例定律计算在不同转速下的扬程，流量，功率。

比例定律：同一台水泵，当叶轮直径不变，而改变转速时，其性能的变化规律为：Q1/Q2=N1/N2、H1/H2=(N1/N2)2、P1/P2=(N1/N2)3（N=60f/P、Q-流量、H-扬程、P-轴功率、N-转速）即：流量比等于转速比，扬程比等于转速比的平方，轴功率比等于转速比的立方。

因此，在水泵的变频流量调节时，具有较大的节能空间（图三）。

二、给水泵变频运行节能分析给水泵定速运行时，如果由额定流量45t/h由调节阀节流调节降至25t/h时，需要关小给水调节阀，工作点由A变为B，此时消耗的电能为162KW，而如果保持调节阀阀位不变，通过变频调节给水泵转速，使工作点由A变为C，此时消耗的电能为70KW（图四）。

ｐ 电动机极对数 一
ｓ 一转 差 率
显然 ， 改变公式 中的参数 ｆＰ ｓ 便可改变 电机的转速。 、和 ，
以往 的 电机 调速 大多通过 改变 参数 ｐ和 ｓ实现。 由于
变 频 自动控 制回路 ： 合测量信 号与水位 给定信号 比 给 水泵所配 用的 交流异步 电动机的转速 与 同步转速 之间的 综
一
３ ．变频器变频调 节
圈
一回
—＿互 ＿ ［
串联送 到其他 两 台调节器 。可分 别为 调节 阀控制 回路 与变
频控 制回路。
十 作者简介 ： 赵琳婕 ，女 ，黑龙江牡丹江第二发 电ｒ 热工分 公司 ，助理工程师 。 一
１ ０ Ｗ 电机 组给 水 泵 电机 实现 变频调速 、 Ｍ ＜ ０
较 ，如有偏差经调节器 Ｐ 运算 后 ，输出模拟信号直接控制 转差率 ｓ Ｉ 极小 ，若将这 一微小差别忽略不计 ，则上述公式可 变频器的频率 ，调节给水泵转速 ，属于变频调节 。 近 似等 同于 给水泵 电机的转速 公式。变频 调速就是通 过均
节 器 接 收 汽 包 水 位 、蒸 汽 流 量 和 给 水 流 量 三 个 信 号 ，其 输
出信号 用于 调节 给水量 。系 统 中，汽包 水位 是被调 量 ，称 为主信 号 。由于 引起 汽 包水位 变化 的是 蒸汽 流量和 给水流 其 中蒸汽流量 信号称 为前馈信 号 （ 用于消 除外扰 ） ，给水流
Ｉ 水泵 厂 — — Ｉ一 给— ］ ‘ —
Ｉ．．．．． ．．．．． ．．．．． ．．．．． ． ．．． ．
ｌ 液 —器 — 广 — —合 ］ Ｉ— 厂 — — — Ｉ 量 ，所 以在 系统 中 引入 了蒸 汽 流量 信号 和 给水 流量 信 号。 — — — 力偶 — — —机 给 泵电 ］ 水

Ⅳ。 与面积 Ａｌｏ 成 比； 泵流 量为 ｐ 时 ， ｌＩＱＩ 水 ２ 轴功 率 Ⅳ 与 ２ 面积 Ｂ ２Ｑ 成正 比。水泵 由工 作点 Ａ移 至工作点 Ｂ 电机 ＨＯ ２ ，
节 省 的功 耗 与面积 Ａ Ｏ ＨＩＱｌ与Ｉ 酊积 ｔ１ Ｑ 的差成 正 比， ｔ２ ２ ｆ０ 可
以看 出 这 两 个 商积 相 差 ： 。 犬
保定石油化工Ｊ 乜 于 １９ 年刈。 —Ｉ站 ９７ ２台送风机 、 ２台引风
机改为变频控制 ， 经过 几年的运行 ， 能效 显 著 ， 没备运行
节流调节是在 管路 中装 设节 流部件 （ 阀 门、 如 挡板 等 ） ， 利刖 改！ ｒ的开 度柬调 泵 的流 量。节 流调 节又分 为入 逛Ｊ Ｊ 口端 节流和吸入端 节流 ２种 。虽 然入 口端节 流损 失小 于 出 Ｅ端 节流损失 ， 由 ： 口节流将 使进 口压力 降低 ， 于给 １ 佴 入 对 水泵 有引起汽蚀的危险 ， 还会使进入叶轮的液体流速分 布不 均匀 ， 因而给水泵都足采用出 ｌ端 流凋节 ＿ 】 ．出口端 节流调 节其 实质是改变 了出 ｆ管路 上的流动损失 ， １ 从而改变 管路 的 特性 曲线 ， 改变水 泵的工作点 。如【 ， 来 冬 １水泵流量 ｄ Ｑ． Ｊ １ 减 小到 ｐ 时 ， ２ 关小凋节 阀 ， 管路特件 曲线 由 ， 变成 了 ，， Ｉ ２水泵
由于许多热电联广 机组都是 以热 定电 ， 负荷随季节 波动 很大 ， 且现在火电机组 凋峰 度）ｌ ， Ｊ大 机组 的饥 荷变 化范 ｌ 围也很大 ， 这些情 况都需要实时 凋节给水泵 的流最． ．
目ｆ调节给水泵流量 的方式 多为 在 出 口端装 设 阀门 的 ｊ ｉ 『 节流凋 节，ｔ 】实质魁通 过 改变 ｍ ¨管路 上的 流动损 失 ， 变 改

锅炉给水泵的变频调速系统设计与应用研究摘要：随着锅炉给水泵的使用需求不断增加，提高其运行效率和能源利用效果的需求也日益迫切。

本文以锅炉给水泵的变频调速系统设计与应用为研究对象，通过对系统的设计原理与调整技术进行详细分析与讨论，探索出一种更加高效和可靠的系统设计方案。

本研究的结果表明，借助变频调速系统，可以明显提高锅炉给水泵的工作效率和能源利用效率。

1. 引言锅炉给水泵作为锅炉系统中的重要组成部分，负责将给水输送到锅炉内，是保证锅炉正常运行的关键设备之一。

然而，传统的锅炉给水泵存在着启动冲击大、负载波动大、能耗高等问题，不仅造成能源浪费，还对设备的使用寿命产生负面影响。

2. 变频调速系统的原理与优势2.1 变频调速系统的原理变频调速系统通过改变给水泵电机的输入电源频率，来实现调整泵的流量和压力的目的。

其基本原理是通过改变泵的转速，来调整输送流体的流量和压力。

2.2 变频调速系统的优势变频调速系统具有以下几个显著的优势：（1）节能减排：通过降低锅炉给水泵的运行速度，减少能量的消耗和损耗，从而达到节能减排的效果。

（2）减小启动冲击：相对于传统的星三角启动方式，变频调速系统能够实现无冲击、无噪音的启动方式，有效延长设备的使用寿命。

（3）稳定运行：变频调速系统能够根据需求实时调整泵的转速，使泵的运行状态更加平稳和稳定，提高设备的可靠性和安全性。

3. 锅炉给水泵变频调速系统的设计3.1 系统组成与结构设计锅炉给水泵变频调速系统主要由变频器、控制器、传感器和电机等组成，其中变频器是实现系统调速的核心设备。

3.2 控制策略设计针对锅炉给水泵的变频调速系统，我们设计了一种基于PID控制策略的调速方案，通过对反馈信号的实时监测和计算，控制变频器输出的频率，以实现对泵的转速的调整。

4. 实验与结果分析我们通过实验验证了设计的锅炉给水泵变频调速系统的性能与可行性。

实验结果表明，在变频调速系统的作用下，泵的启动冲击明显减小，泵的运行稳定性和可靠性得到了显著提升。

蒸汽锅炉补水泵变频调速控制作者：郭荣祥刘畅王建强来源：《数字技术与应用》2014年第02期摘要：文中对蒸汽锅炉补水泵采用变频调速控制和PID调节作了较为详尽的描述，选择了锅炉水位测量仪表，给出了相应的主电路和控制电路原理图，并设置了变频器的相关参数。

实际运行表明，设备稳定可靠，达到了预期效果，可推广应用。

关键词：蒸汽锅炉补水泵变频器 PID调节中图分类号：TM402 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）02-0015-02Abstract：The paper details that the frequency speed control in the small pump of steam boiler and PID regulation，Select？the instrument measuring？water level of boiler， give the maincircuit and the control circuit and set the？parameters of inverter. The result of running this system shows that the equipment can have a long-term stable operation and achieve the desired effect， is worth promoting the application.Key Words： steam boiler small pump inverter PID regulation1 引言蒸汽锅炉一般根据锅炉水位控制补水泵的起停，以保证锅筒内的水位在要求的范围之内。

采用变频器驱动补水泵以控制蒸汽锅炉水位在上世纪九十年代就已有应用。

文献[1]介绍了补水泵采用变频调速控制时的控制原理及节能分析，并给出了控制原理框图，但无具体电路，不够详细。