鍋爐房鼓引風機變頻改造的節能分析

王永峰

神華準能公司房屋物業管理公司鐵路物業部， 呼和浩特 010000

交流變頻調速是交流電動機調速方法中最理想的方案，采用變頻器對風機﹑水泵類機械進行調速來調節風量﹑流量的方法，對節約能源，提高經濟效益具有重要意義。但是，過去由于各種原因，如變頻器的價格﹑質量﹑容量等因素的約束，沒有得到廣泛應用。近年來隨著IC產業的迅猛發展，變頻器的價格大幅下降，可靠性增強，容量增大（已達到400kW），變頻器的使用已成倍增長。

1 設備使用狀況及存在的問題

1.1 設備使用情況

神華準能公司燕莊生活站區鍋爐房﹑丹洲營生活區鍋爐房及唐公塔車輛段鍋爐房正常情況下，使用6臺18.5kW引風機，6臺5.5kW鼓風機。冬季工作近200d。供暖鍋爐每天工作24h，保證鍋爐水溫維持在45℃～85℃之間。

1.2 存在問題

設備名稱 額定功率 額定電流 啟動方式 轉速 備注鼓風機 5.5kW 11A 直接啟動 2900r/min引風機 18.5kW 35A 直接啟動 2900r/min

由于鍋爐在低負荷運行時，風機還是全速運行，電機做了大量的無用功，造成電能的浪費。

2 改造措施及原理效果分析

2.1 解決措施

使用變頻器來控制風機的轉速。使風機在低負荷時，低轉速運行。

2.2 節電原理分析

由流體傳輸設備風機的工作原理可知：風機的風量與其轉速成正比；風機的風壓與其轉速的平方成正比，而風機的軸功率等于流量與風壓的乘積，故風機的軸功率與其轉速的三次方成正比（即與電源頻率的三次方成正比）如下表：

頻率f 轉速 n % 流量Q % 壓力H % 軸功率P %50 Hz 100% 100% 100% 100%45 Hz 90% 90% 81% 72.9%40 Hz 80% 80% 64% 51.2%35 Hz 70% 70% 49% 34.3%30 Hz 60% 60% 36% 21.6%

根據上述原理可知：改變風機的轉速就可改變風機的輸出功率。例如∶將供電頻率由50Hz降為45Hz，則P45/P50=453/503=0.729，即P45=0.729P50（P為電機軸功率）；將供電頻率由50Hz降為40Hz，則P40/P50=403/503=0.512，即P40=0.512P50（P為電機軸功率）。

用變頻器進行轉速控制時，可節約大量電能。采用風門調節不僅增大了風阻，浪費電能；而且由于調小風門時電機還在全速運行，耗電沒有減少多少。同時變頻器的軟啟動功能及平滑調速的特點可實現對系統的平穩調節，使系統工作狀態穩定，延長機組使用壽命。

3 改造安裝與施工

3.1 選取設備

本控制系統包括變頻器﹑控制柜﹑部分電纜等設備。本變頻控制柜可保證在供熱鍋爐正常工作的基礎上,同時達到節電﹑節煤以及環保的目的

3.2 安裝與施工

控制柜的安裝：本柜輸入電源使用原控制柜輸入電源，本柜的風機電機動力輸出電源線仍使用原風機電機電源線。

3.3 供暖循環水泵系統節電改造主要配置

變頻器；斷路器；交流接觸器； 熱過載繼電器；電氣柜； 指示燈/轉換開關/按鈕；

4 節電工程造價及投資回報分析

1）節約電費及維修費

改造前每臺鼓風機平均每個采暖期耗電：

5.5×24×200=26400kW·h，

每臺引風機平均每個采暖期耗電：

18.5×24×200=88800kW·h。

改造后每臺風機平均運行頻率為45Hz，則，P45/P50=453/503=0.729, 也就是說改造后的能量消耗為改造前的0.729倍，每個鍋爐房兩臺引風機﹑兩臺鼓風機總共可節電：(26400×2+88800×2)×（1-0.729）=91056kW·h。每度電按0.2元計算，可節約用電費用91056×0.2=18211.2元，同時因為實現軟起動和轉速的降低，使風機的維修費用大大降低，根據往年的維修費用統計估算單臺風機節約維修費用500元；風機噪音大大降低，也減少了在風機降噪方面的投入大約300元。這樣每個鍋爐房節省電費和維護費大約在19811.2元。3個鍋爐房總計節約59433.6元。

2）每臺鍋爐的風機由于降低了轉速，減少了不必要的送風量，節約了燃煤的消耗，按5%節能率計算，每臺鍋爐一個采暖期按公司為我部核定的耗煤量為280T/噸位計算。

3）每個采暖期節煤量：280T×4×2×5%×3=336t，

現按每噸煤400元計算,每個采暖期節煤資金：

400元×336t=134400元

每月節電節煤總額：59433.6+134400=193833.6元

安裝4T鍋爐的鼓﹑引風﹑變頻設備和安裝監測儀表所需投入150000元，不到一個采暖期就能收回全部投資。

5 系統效果分析及推廣應用

效果分析及系統功能：

1）節電效果明顯，節約電費開支；

2）大幅度地降低噪音，減少公害，保護環境；

3）實現軟啟動，軟停止，沒有電流和機械沖擊；

4）減少磨損，降低電流，延長電機等設備壽命；

5）可后續實現設備的自動化控制，供熱系統穩定工作，提高了供熱質量。

所以，大大的達到了節能降耗的目的。

[1]車得福，等.鍋爐.西安：西安交通大學出版社，2008.

[2]王成元，等.現代電機控制技術.北京：機械工業出版社，2009.

[3]張燕賓.變頻器應用教程.北京：機械工業出版社，2007.

[4]李發海，等.電機與拖動基礎.北京：清華大學出版社.

[5]馬新民.礦山機械.徐州：中國礦業大學出版社，2002.

[6]王正偉.流體機械基礎.北京：清華大學出版社，2006.