利用變頻技術對風機控制系統進行技術改造

劉荷英

【摘要】：交流變頻調速是現代的高新技術之一，包含了電機學、微電子學、電力電子學等多種學科內容，變頻調速技術完美融合了傳統行業和信息通訊頂尖技術，降低了能源消耗，為企業創造了巨大的經濟效益，為企業健康發展提供了充分的保障。因此風機使用企業為使風機的電力消耗最小，采用變頻控制技術，整合傳統的電機調速原理、計算機控制技術、現代電力電子技術。當實際使用風量低于風機在額定轉速下產生的風量時，降低風機的運行轉速，降低風機的功率消耗，同時使電機以最經濟的方式運行，使該系統的節能達到最大。本研究利用變頻技術對風機控制系統進行技術改造，極大地降低了電力行業廠用電的消耗，對其它的風機使用場合也值得借鑒。

【關鍵詞】：風機控制系統；節能技術；改造；變頻器；應用

【分類號】：TP391.72

眾多的文獻資料及工程實踐表明，發電廠中發電機組消耗了全廠用電總量的80%左右，其中尤以一些輔助設備，如風機、水泵等的用電消耗占總用電消耗量的主要部分。往往上述設備因為自身能力有限，還要承受過重的生產負荷，以致能源消耗過大，極大提高了企業生產成本。在風機控制系統中應用變頻節能技術，全面優化風機控制系統各項技術參數，使風機運行平穩可靠，操作更加便捷，減少人力及電能的消耗，緩解了維修人員的工作強度，解決了能源消耗過多的實質性問題。所以，對電廠風機控制系統采取節能改造技術極具現實意義。本文分析了利用變頻技術對風機控制系統進行技術改造，筆者結合自身多年的工作經驗，對風機控制系統節能技術有深刻的體會，現將實際的改造的研究過程作一匯報。

一、生產工藝

（一）風機作用

在鍋爐的運行系統中，風機是其重要組成部分，起到送風供氧的作用，促使爐內燃料燃燒速度加快并燃燒充分，減少不必要的能源消耗，以減少整個運行系統燃料的浪費。鼓風機往爐膛內輸送空氣，為燃料燃燒輸送必需的氧氣，讓燃料燃燒更加充分，并確保高強度的燃燒速率，以獲得一定的爐膛溫度。引風機將燃燒后的多余廢氣，從爐內抽出經煙囪排至大氣，并保持爐內壓力達到運行要求。

（二）變頻技術介紹

隨著信息技術發展，一些新興技術不斷涌入人們生產及生活中，如變頻技術就是此類新興技術之一。交流變頻調速技術是近些年興起的電力傳動調速技術，綜合多個領域的學科技術，如現代通信技術、計算機控制技術、電力電子技術等，相比其它調速方式，無論是性能、還是技術均十分優越，變頻調速具有極高的調速效率，所能源的綜合消耗比較少，且調速范圍廣，可無級調速；此外，還具有靈敏的動態響應、便捷的操作、完善的保護功能、調速精度高等特點，給予工藝自動化提供更為方便的操作，在多個領域獲得應用，是企業節能改造手段的重要選擇之一。

相比普通交流電機調速，低壓變頻器是一種不錯的選擇，施耐德ATV71 系列變頻器應用到本次課題研究，采用優化正弦波空間矢量控制技術及世界上最先進的第四代由德國公司生產的最新器件-IGBT 模塊，科學的設計、緊湊的配置、抗潮、防腐、寬廣的調速范圍，齊全的保護功能、較強的電壓變化適應能力，多應用于電網電壓波動大的企業和區域，節電效果十分理想。

風機控制系統最好的節能方式就是經過技術改造的以變頻器為核心的變頻調速控制系統?；谧冾l器的變頻調速控制系統，根據外部的信息反饋及系統運行的實際情況，提出系統實際所需的風機參數即風機風量、壓力，依據風機的性能特性確定對應的頻率（即風機實際需求轉速）調節信號，并同步調整各個環節的輸入與輸出，使之整個系統平滑調節。根據測算，當風機轉速由100%額定轉速減少到70%額定轉速，僅風機自身耗電就可降低50%左右，再加沒有采用變頻控制技術的調節方式的能耗增加，本技術方案的此時節能率大于60% ，因此，對于負荷經常性變化且變化大的電廠，尤其對一些發電廠長期運行處于低負荷、低轉速情況，基于變頻調速自動控制裝置，增加風機控制系統，可有效降低發電廠綜合能源消耗，實現節能目的[1]。

總之，采用變頻調節技術，不僅可極大減少能源消耗，還有下述值得關注：將原有運行設備改造為變頻控制，可充分避免了因大功率電動機啟動時產生的啟動電流對其它電機造成的沖擊破壞；電機及管道檢修周期進一步延長，使檢修人員維護工作更加輕松；促使機組自動裝置穩定性提高，優化了機組運行，更加經濟可靠；優化了設備運行參數，運行效率極大提升。執行閉環自動控制，減少人工的誤操作，并使工人的勞動強度大大降低，省去管理費用支出。變頻調節性能突出，為系統的優化改造提供極其便利的條件，方便改造不斷完善；變頻調節應用后，降低了風機的實際運行轉速，很大程度上降低了噪聲污染。

（三）控制方案及系統配置

課題研究對象為1# 爐鼓風機，風機型號：G75-7F-16D電機型號為Y355M2-4-250kW， 適配的變頻器為施耐德 ATV71HC25N4 ， 所需數量1 臺，采用一拖一的拖動方式。

（四）系統控制方式

所有變頻控制柜單獨操控一臺風機，具有變頻及工頻雙向切換功能；變頻柜控制電源采用隔離變壓器分離主回路的方式，達到電氣隔離的目的；風機供電以變頻或工頻的雙回路方式供電，電氣互鎖配合機械互鎖接觸器執行，添加刀熔開關于變頻器輸入端，便于退出及維護變頻器運行；變頻控制柜具有遠程及就地操作功能，如配置了遠程控制室及就地變頻控制柜，兩大功能可切換使用；設置緊急停機功能，變頻柜處任何控制狀態下，如遠程控制狀態，就地控制狀態抑或變頻控制狀態等，一旦接到緊急情況，便會馬上停機；變頻柜可標準模擬量輸入，也可輸出 AI/AO，開關量輸入DI，輸出DO，連接 DCS 系統，方便開啟，停用及變頻切換，也可輕松調節、風量、控制變頻復位，可動態監控風機運行狀況、運行頻率、承受負荷及遇到的故障等[2]。

二、風機技術改造取得的成果

該風機應用變頻技術對控制系統進行改造，對比原系統，改造后的控制系統可無級調速，自身電量損耗很小，減少了設備故障率，此外，有效結合了變頻器、人機界面等，自動化調控風量，系統不僅實現了既定的節能目的，還符合了生產工藝要求。技術改造后，變頻器變頻調速應用到傳統發電廠風機控制系統，實現了節能的目的，并可在短期內收回投入成本，因此在發電廠風機控制系統技術改造中采用變頻調節技術具有相當大的潛力，還可提升電廠的系統綜合控制水平。

三、結論

本文所作的上述論述具有一定的局限性，僅僅從風機控制系統節能技術改造這個層面略作論述，肯定還有許多方面需要涉及，只有在實際操作中及時發現問題，并制定切實可行的應對方案，才能使應用變頻技術的控制系統運行更加安全可靠，有助于降低能源消耗的最大化，為我國能源建設做出必要貢獻。

參考文獻：

[1]王儒.基于PLC與變頻器的發電廠風機節能控制系統研究[J].科技風，2011，（14）：113.

[2]張萍.變頻器在風機控制系統節能技術改造應用[J].中文信息，2015，（8）：330-330，373.