BB公司CAS800變頻器在燃燒爐引風(fēng)機(jī)中的節(jié)能應(yīng)用研究

孫志賓等

摘要：由于人們對(duì)資源的無(wú)節(jié)制開(kāi)采，目前能源的日益緊張已經(jīng)成為了人們不得不面對(duì)的問(wèn)題，與能源相關(guān)的供需矛盾也開(kāi)始制約著我國(guó)目前以及以后的經(jīng)濟(jì)建設(shè)。文章從變頻調(diào)速能夠節(jié)能的相關(guān)原理、變頻器以及它的調(diào)速原理以及燃燒爐上變頻器的應(yīng)用等問(wèn)題出發(fā)，對(duì)ABB公司CAS800變頻器在燃燒爐引風(fēng)機(jī)中的節(jié)能應(yīng)用進(jìn)行相關(guān)的研究。

關(guān)鍵詞：CAS800變頻器；燃燒爐引風(fēng)機(jī)；節(jié)能應(yīng)用；調(diào)速原理；變頻器 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TK223 文章編號(hào)：1009-2374（2015）06-0098-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0476

近些年來(lái)，由于人們對(duì)資源的無(wú)節(jié)制開(kāi)采，目前，能源的日益緊張已經(jīng)成為了人們不得不面對(duì)的問(wèn)題，相應(yīng)的，與能源相關(guān)的供需矛盾也開(kāi)始制約著我國(guó)目前以及以后的經(jīng)濟(jì)建設(shè)。在各個(gè)行業(yè)中，造紙行業(yè)在自身的運(yùn)營(yíng)過(guò)程中會(huì)使用大量的泵類(lèi)以及風(fēng)機(jī)進(jìn)行負(fù)載，因此，它也是對(duì)電力能源進(jìn)行主要消耗的用電大戶。在使用過(guò)程中，這些電動(dòng)機(jī)基本都是在比較低的電能利用率中進(jìn)行相關(guān)作業(yè)的，所以，如果可以將這些電動(dòng)機(jī)在使用過(guò)程中的電能利用率提高15%～25%，那么，全年全國(guó)可以節(jié)約的電能數(shù)量是非常巨大的。

1 變頻調(diào)速能夠節(jié)能的相關(guān)原理

在這里可以將堿回收工段燃燒爐作為樣例。按照相關(guān)規(guī)定，堿回收燃燒爐的引風(fēng)機(jī)以及送風(fēng)機(jī)的相關(guān)風(fēng)量裕度是6%～10%及4.5%。在整個(gè)設(shè)備的設(shè)計(jì)過(guò)程中設(shè)計(jì)人員很難將管網(wǎng)的阻力計(jì)算出來(lái)，同時(shí)，考慮到設(shè)備在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)的各種各樣的問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員經(jīng)常會(huì)把系統(tǒng)能夠達(dá)到的最大風(fēng)壓裕度以及風(fēng)量當(dāng)成是選擇設(shè)備類(lèi)型的依據(jù)。然而，設(shè)備的系列以及型號(hào)是有限的，在選擇過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)在選不到符合要求的設(shè)備就轉(zhuǎn)而選擇其他與所需差距最小的一種，通常情況下這種的裕度會(huì)大于30%左右。所以，這些設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中，由于沒(méi)有達(dá)到生產(chǎn)所需要的實(shí)際要求，只能夠靠對(duì)風(fēng)道的擋板的開(kāi)度或是風(fēng)門(mén)進(jìn)行一定的調(diào)節(jié)來(lái)滿足企業(yè)在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中所使用的生產(chǎn)工藝對(duì)于自身所需的風(fēng)量的要求。相對(duì)的，在水泵的運(yùn)行過(guò)程中，需要靠對(duì)設(shè)備的閥門(mén)的開(kāi)度進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)來(lái)使水的流量能夠達(dá)到供水的要求，水泵運(yùn)行的工況和風(fēng)機(jī)類(lèi)似，在作業(yè)中，把憑借對(duì)風(fēng)門(mén)或是閥門(mén)的開(kāi)度進(jìn)行調(diào)整從而對(duì)水泵流量以及風(fēng)機(jī)風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法叫做節(jié)流調(diào)節(jié)。通常情況下，水泵或是風(fēng)機(jī)自身所固有的特性不會(huì)發(fā)生改變，在進(jìn)行節(jié)流調(diào)節(jié)的整個(gè)過(guò)程中，僅僅使用將閥門(mén)或是風(fēng)門(mén)的開(kāi)度變小的方法來(lái)人為地使管路的阻力得到增加，這樣的做法不僅使管路系統(tǒng)所受到的損失得到增加，也不利于水泵以及風(fēng)機(jī)等設(shè)備的節(jié)能運(yùn)行，因此，設(shè)計(jì)人員可以使變頻調(diào)速的方式發(fā)生改變，通過(guò)使水泵以及風(fēng)機(jī)的原有轉(zhuǎn)速來(lái)使水泵的流量以及風(fēng)機(jī)的風(fēng)量獲得一定的改變，從而能夠適應(yīng)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的生產(chǎn)工藝的相關(guān)需要。這樣的調(diào)節(jié)方式被稱作水泵以及風(fēng)機(jī)的調(diào)速控制。使用這樣的調(diào)控方式可以使水泵、風(fēng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速得到實(shí)現(xiàn)，同時(shí)可以方便地形成一個(gè)閉環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，從而使恒流量或是恒壓控制能夠得到實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際的作業(yè)過(guò)程中，這樣的運(yùn)行系統(tǒng)所消耗的能耗最少，企業(yè)能夠獲得的綜合效益也最高。

2 變頻器以及它的調(diào)速原理

所謂變頻器，是在其運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)使用電力半導(dǎo)體器件所具有的通斷作用，使工頻電源轉(zhuǎn)變成其他頻率的電能控制裝置。通常來(lái)說(shuō)，從變頻器的外部結(jié)構(gòu)上來(lái)看，它分為三個(gè)部分：主電路的接線端，這一部分主要包括整個(gè)工頻電網(wǎng)中的輸入端以及另一邊的接電動(dòng)機(jī)上的輸出端；操作版面，即指鍵盤(pán)；控制端，主要有受外部信號(hào)來(lái)對(duì)變頻器進(jìn)行控制的端子、對(duì)變頻器的工作狀態(tài)進(jìn)行指示的端子以及微機(jī)與變頻器或是其他設(shè)備中的通信接口等等。控制回路以及主回路共同構(gòu)成了變頻器的內(nèi)部組成，主回路是為異步電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中提供調(diào)頻調(diào)壓電源的負(fù)責(zé)電力變換的部分；控制電路是由制動(dòng)電路、運(yùn)算電路、對(duì)信號(hào)起到控制作用的輸入輸出電路以及檢測(cè)電路等部分組成。根據(jù)電機(jī)的相關(guān)理論可以得知，N=60f/p（1-s）是表示異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的公式，這里的f表示的是電機(jī)定子供電的相關(guān)頻率，s表示的是轉(zhuǎn)差率，p表示的是電機(jī)定子繞組極對(duì)數(shù)。由已知公式可以知道，如果將定子供電頻率進(jìn)行勻速改變，那么就可以使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速得到平滑的改變，但是，只對(duì)電機(jī)定子供電的相關(guān)頻率進(jìn)行改變是不夠的，因?yàn)樗慕档突蚴巧叩茸兓瘯?huì)使磁通發(fā)生增大或是減小的變化，進(jìn)而致使電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩變小。甚至在嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)發(fā)生堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象或是使磁路發(fā)生飽和，使鐵耗量迅速增大。面對(duì)這種情況，在對(duì)電源的頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)的時(shí)候，還應(yīng)對(duì)電壓的大小進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，使磁通的穩(wěn)定得到維持，也使最大轉(zhuǎn)矩不發(fā)生改變。

3 燃燒爐上變頻器的應(yīng)用

3.1 相關(guān)工藝簡(jiǎn)介

在造紙的蒸發(fā)工段中，將送來(lái)的濃黑液送進(jìn)圓盤(pán)蒸發(fā)器，使其經(jīng)過(guò)爐膛煙氣的另一次蒸發(fā)，得到濃縮后，由黑液噴槍對(duì)其進(jìn)行高壓噴入，使其進(jìn)入到高溫燃燒爐內(nèi)，在經(jīng)過(guò)一二次的風(fēng)景預(yù)熱器之后，根據(jù)它的實(shí)際情況按照不同的比例經(jīng)由不同的入口高度來(lái)送進(jìn)爐膛。在燃燒過(guò)程中，一定要保證爐膛自身的負(fù)壓要處于-25～-65Pa，這樣的保證作業(yè)過(guò)程中的安全運(yùn)行以及穩(wěn)定燃燒。要使?fàn)t膛負(fù)壓得到穩(wěn)定有兩種方案可對(duì)其進(jìn)行控制：一種是電動(dòng)機(jī)按照工頻恒速進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)；另一種是使用交流變頻調(diào)速的方案。

3.2 使控制功能得到實(shí)現(xiàn)

在整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，引風(fēng)機(jī)是由一臺(tái)交流異步的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的。根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的多種變頻器的控制特點(diǎn)以及性能進(jìn)行比較后，結(jié)合引風(fēng)機(jī)自身的現(xiàn)實(shí)狀況以及工作特點(diǎn)，選擇了ABB公司的CAS800變頻器。這個(gè)系列的變頻器在具有一般變頻器的控制功能外，還有設(shè)定值修正、PID控制、睡眠功能以及多信號(hào)輸入等控制功能。CAS800系列的變頻器內(nèi)置有一個(gè)PID控制器，它可以通過(guò)對(duì)由壓力傳感器所測(cè)得的相關(guān)爐膛負(fù)壓進(jìn)行比較，從而形成偏差信號(hào)，根據(jù)此信號(hào)，變頻器可以利用自身的PID控制功能，使風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速得到一定的調(diào)節(jié)，從而使?fàn)t膛的負(fù)壓得到穩(wěn)定。

3.3 對(duì)睡眠功能的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定

如果想要按照正確的方法使用變頻器，使它的優(yōu)越性能得到完全的發(fā)揮，那么，對(duì)它的參數(shù)進(jìn)行正確的設(shè)置就顯得十分重要。對(duì)于CAS800系列的變頻器來(lái)說(shuō)，它的控制板面上帶有相關(guān)的啟動(dòng)導(dǎo)向，在用戶第一次為變頻器上電的時(shí)候，啟動(dòng)導(dǎo)向就可以按照最佳步驟對(duì)用戶進(jìn)行引導(dǎo)，使其順利完成設(shè)備的調(diào)試過(guò)程。CAS800系列的變頻器還具有受PID控制的系統(tǒng)休眠功能。這項(xiàng)功能可以避免電機(jī)在超低速的狀態(tài)中工作，既能達(dá)到節(jié)約電能的目的，又可以實(shí)現(xiàn)減少對(duì)于電機(jī)的損耗。在爐膛的負(fù)壓達(dá)到了-60Pa的時(shí)候，為了達(dá)到使設(shè)備能夠進(jìn)行正常作業(yè)的負(fù)壓要求，這時(shí)PID控制器就可以使電機(jī)的轉(zhuǎn)速降低，從而保持低速作業(yè)的狀態(tài)，既使電機(jī)正常作業(yè)，又可以節(jié)約電能。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，這套設(shè)備在運(yùn)行的半余年時(shí)間中，所收到的節(jié)能效果十分顯著，風(fēng)機(jī)平均每月的耗電量為28000度，如仍舊使用風(fēng)門(mén)控制，那么耗電量預(yù)計(jì)會(huì)在39000度左右，此外，它還使風(fēng)機(jī)以及電機(jī)的使用壽命得到延長(zhǎng)，使軸承以及風(fēng)機(jī)葉輪的磨損減少，節(jié)約了檢修的時(shí)間以及費(fèi)用。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：孫志賓（1978-），男，河北唐山人，開(kāi)灤服務(wù)分公司電氣工程師，研究方向：PLC及變頻在供暖中的

應(yīng)用。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）