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鍋爐改造
一、前言
鍋爐節(jié)能降耗主要的控制指標(biāo)在于煤耗及用電效率，傳統(tǒng)方法多用風(fēng)門檔板、閥門和機械調(diào)速來控制鼓（引）風(fēng)機、給水泵、循環(huán)泵的流量及爐排的運行速度，其設(shè)計上并未考慮節(jié)能目的，同時，工藝及生產(chǎn)任務(wù)的不同，蒸汽需求量變化時，需改變給煤（噴降）量，以達(dá)到高效率燃燒，傳統(tǒng)的控制方式采用人工操作、耗電高、控制精度低，且易因操作不當(dāng)而產(chǎn)生環(huán)境污染（煙囪冒黑煙）。
二、鍋爐供水控制系統(tǒng)的改造
水泵的工作原理
由水泵的工作原理可知流量Q與轉(zhuǎn)速N成正比，揚程H與轉(zhuǎn)速N的平方成正比，軸功率P與轉(zhuǎn)速N三次方成正比，電機的轉(zhuǎn)速N與電源頻率F成正比，因此改變電源頻率，可改變電動機即給水泵的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到調(diào)節(jié)給水流量的目的。
原設(shè)備工況
現(xiàn)鍋爐給水泵是連續(xù)恒速運行的，且流量的控制是通過調(diào)節(jié)管路中調(diào)節(jié)閥和支路回流實現(xiàn)的，采用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)時，由于閥門的開度的減小，水泵出口的壓力上升，閥門兩邊的壓差將增大，造成能量的浪費同時還易損害閥門和軸承的磨損；采用支路回流調(diào)節(jié)時，大量水的回流也同樣造成能量的消耗。
改造方案
給原系統(tǒng)加裝日普RP3200系列變頻器，并保留原系統(tǒng)工頻設(shè)備做備份，變頻器故障輸出繼電器常開觸點連延時繼電器再連原工頻主回路接觸器，確保變頻器故障情況下鍋爐給水系統(tǒng)正常運行，同時控制室聲、光報警，提示操作人員及時排除問題；變頻器設(shè)下限頻率，保證鍋爐給水量在安全值以上運行。
變頻器工作狀態(tài)
操作人員在控制室可根據(jù)汽包水位的變化實時對變頻器進(jìn)行頻率調(diào)整，滿足蒸發(fā)量和給水量的同時力求變頻器運行在最佳經(jīng)濟(jì)狀態(tài)。
現(xiàn)場實測：給水泵相對原調(diào)節(jié)筏控制節(jié)電率達(dá)24%，并且水泵磨損大大減少，延長設(shè)備使用壽命。
三、鍋爐鼓(引)風(fēng)控制系統(tǒng)的改造
原現(xiàn)場工況
鍋爐的鼓（引）風(fēng)機的風(fēng)量隨汽量變化而經(jīng)常產(chǎn)生變化的，原現(xiàn)場采用閥門調(diào)節(jié)，鍋爐的控制室到閥門的距離較遠(yuǎn)，操作不便還不易控制準(zhǔn)確，風(fēng)量調(diào)節(jié)過大，空氣含氧量超標(biāo)，浪費了熱能；風(fēng)量調(diào)節(jié)過小，煤渣殘留碳份超標(biāo)燃燒不盡又增加了煤耗；高速運行的風(fēng)機產(chǎn)生的噪音對環(huán)境也產(chǎn)生極大的污染；由于長時間高速運行，風(fēng)機軸承和電機溫升都很高，設(shè)備的使用壽命降低。
變頻器工作狀況
安裝日普RP3200系列變頻器后，操作人員在控制室根據(jù)用汽量的變化，隨時調(diào)整鼓（引）風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，減少了噪音對環(huán)境的污染（電機均運行于額定轉(zhuǎn)速以下，風(fēng)的噪音隨之下降），由于鼓引風(fēng)機長期低于額定轉(zhuǎn)速的狀態(tài)之下運行電機及風(fēng)機的軸承不易損壞，延長了使用壽命，電機的發(fā)熱量也減少了，維修量下降。
停機時間減少，節(jié)約了大量的維修費用。
節(jié)能效果
一般設(shè)計中風(fēng)機、水泵設(shè)備額定的風(fēng)量、流量通常都超過實際需要的風(fēng)量、流量，且運行中風(fēng)量、流量都是實時變化的，而目前，采用檔板或閥門來調(diào)節(jié)風(fēng)量和流量的調(diào)節(jié)方式較為普遍，雖然方法簡單，但實際上是通過人為增加阻力的辦法達(dá)到調(diào)節(jié)的目的，這種節(jié)流調(diào)節(jié)方法浪費大量電能，回收這部分電能損耗會收到很大的節(jié)能效果。
從流體力學(xué)原理知道，風(fēng)量Q與轉(zhuǎn)速的一次方成正比，風(fēng)壓H與轉(zhuǎn)速的平方成反比，功率P與轉(zhuǎn)速的立方成正比：
即：Q=K1n H=K2n2 P=K3n3
式中，Q－風(fēng)量(流量)H－風(fēng)壓（揚程）P－軸功率n－轉(zhuǎn)速
當(dāng)風(fēng)量減少風(fēng)機轉(zhuǎn)速下降時，其電動機輸入功率迅速降低，例如風(fēng)量下降到80%，轉(zhuǎn)速(n)也下降到80%時其軸功率則安裝日普RP3200系列變頻器后，操作人員在控制室根據(jù)用汽量的變化，隨時調(diào)整鼓（引）風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，減少了噪音對環(huán)境的污染（電機均運行于額定轉(zhuǎn)速以下，風(fēng)的噪音隨之下降），由于鼓引風(fēng)機長期低于額定轉(zhuǎn)速的狀態(tài)之下運行電機及風(fēng)機的軸承不易損壞，延長了使用壽命，電機的發(fā)熱量也減少了，維修量下降。
停機時間減少，節(jié)約了大量的維修費用。
節(jié)能效果
一般設(shè)計中風(fēng)機、水泵設(shè)備額定的風(fēng)量、流量通常都超過實際需要的風(fēng)量、流量，且運行中風(fēng)量、流量都是實時變化的，而目前，采用檔板或閥門來調(diào)節(jié)風(fēng)量和流量的調(diào)節(jié)方式較為普遍， 雖然方法簡單，但實際上是通過人為增加阻力的辦法達(dá)到調(diào)節(jié)的目的，這種節(jié)流調(diào)節(jié)方法浪費大量電能，回收這部分電能損耗會收到很大的節(jié)能效果。
從流體力學(xué)原理知道，風(fēng)量Q與轉(zhuǎn)速的一次方成正比，風(fēng)壓H與轉(zhuǎn)速的平方成反比，功率P與轉(zhuǎn)速的立方成正比：
即：Q=K1n H=K2n2 P=K3n3
式中，Q－風(fēng)量(流量)H－風(fēng)壓（揚程）P－軸功率n－轉(zhuǎn)速
當(dāng)風(fēng)量減少風(fēng)機轉(zhuǎn)速下降時，其電動機輸入功率迅速降低，例如風(fēng)量下降到80%，轉(zhuǎn)速(n)也下降到80%時其軸功率則下降到額定功率的51%；若風(fēng)量下降到50%，軸功率將下降到額定功率的13%，其節(jié)電潛力非常大，因此對風(fēng)量、流量調(diào)節(jié)范圍較大的風(fēng)機水泵，采用變頻調(diào)速控制來代替風(fēng)門或閥門調(diào)節(jié)，是實現(xiàn)節(jié)能的有效途徑。
變頻調(diào)速的特點是效率高，沒有因調(diào)速帶來的附加轉(zhuǎn)差損耗，調(diào)速的范圍大，精度高、無級調(diào)速。容易實現(xiàn)協(xié)調(diào)控制和閉環(huán)控制，由于可以利用原鼠籠式電動機，所以特別適合于對舊設(shè)備的技術(shù)改造，它既保持了原電動機結(jié)構(gòu)簡單、可靠耐用、維護(hù)方便的優(yōu)點，又能達(dá)到節(jié)電的顯著效果，是風(fēng)機水泵節(jié)能的最理想的方法。
四、爐排電機的變頻改造
原現(xiàn)場工況
爐排電機因為比較小，許多廠家都忽略了對其的改造。爐排電機是控制煤在爐內(nèi)的停留時間，其速度的快慢和煤的燃燒率息息相關(guān)。傳統(tǒng)的調(diào)速方式是機械換檔，精度低，煤燃燒后留碳份超標(biāo)嚴(yán)重。
現(xiàn)場其爐排三級調(diào)速檔已銹死，只有高速檔可以運行，煤渣出來呈黑灰色且腳踩有硬感，明顯沒有燃燒完全。
變頻改造效果
采用變頻調(diào)速后情況大為改觀，由于可實時調(diào)整，煤塊燃燒充分，熱效提高，煤渣出爐后呈灰白色，同時煙囪冒黑煙的現(xiàn)象也基本沒有，煤耗降低10%左右。綜上：使用普傳變頻調(diào)速器取代風(fēng)門、檔板、閥門控制流量，并控制爐排后，其整體改造效果如下：
1、綜合節(jié)電約35%，約9個月回收投資。
2、提高燃燒效率，節(jié)省用煤10%左右。
3、降低排煙濃度，避免冒黑煙的環(huán)境污染。
4、提高設(shè)備自動化程度，控制更精確、更方便、更及時。
5、實現(xiàn)電機軟起動，減小沖擊電流。
6、降低設(shè)備運行損耗，延長設(shè)備使用壽命。
五．總結(jié)：
日普變頻調(diào)速的特點是效率高，沒有因調(diào)速帶來的附加轉(zhuǎn)差損耗，調(diào)速的范圍大，精度高、無級調(diào)速。容易實現(xiàn)協(xié)調(diào)控制和閉環(huán)控制，由于可以利用原鼠籠式電動機，所以特別適合于對舊設(shè)備的技術(shù)改造，它既保持了原電動機結(jié)構(gòu)簡單、可靠耐用、維護(hù)方便的優(yōu)點，又能達(dá)到節(jié)電的顯著效果，是風(fēng)機水泵節(jié)能的最理想的方法。
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