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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(jī)械調(diào)速來(lái)控制鼓（引）風(fēng)機(jī)、給水泵、循環(huán)泵的流量及爐排的運(yùn)行速度，其設(shè)計(jì)上并未考慮節(jié)能目的，同時(shí)，工藝及生產(chǎn)任務(wù)的不同，蒸汽需求量變化時(shí)，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(yáng)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(jī)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(dòng)機(jī)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(yùn)行的，且流量的控制是通過(guò)調(diào)節(jié)管路中調(diào)節(jié)閥和支路回流實(shí)現(xiàn)的，采用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)時(shí)，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(fèi)同時(shí)還易損害閥門和軸承的磨損；采用支路回流調(diào)節(jié)時(shí)，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(diǎn)連延時(shí)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(yùn)行，同時(shí)控制室聲、光報(bào)警，提示操作人員及時(shí)排除問(wèn)題；變頻器設(shè)下限頻率，保證鍋爐給水量在安全值以上運(yùn)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(shí)時(shí)對(duì)變頻器進(jìn)行頻率調(diào)整，滿足蒸發(fā)量和給水量的同時(shí)力求變頻器運(yùn)行在最佳經(jīng)濟(jì)狀態(tài)。
現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)：給水泵相對(duì)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(zhǎng)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(chǎng)工況
鍋爐的鼓（引）風(fēng)機(jī)的風(fēng)量隨汽量變化而經(jīng)常產(chǎn)生變化的，原現(xiàn)場(chǎng)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(guò)大，空氣含氧量超標(biāo)，浪費(fèi)了熱能；風(fēng)量調(diào)節(jié)過(guò)小，煤渣殘留碳份超標(biāo)燃燒不盡又增加了煤耗；高速運(yùn)行的風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的噪音對(duì)環(huán)境也產(chǎn)生極大的污染；由于長(zhǎng)時(shí)間高速運(yùn)行，風(fēng)機(jī)軸承和電機(jī)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(shí)調(diào)整鼓（引）風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，減少了噪音對(duì)環(huán)境的污染（電機(jī)均運(yùn)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(jī)長(zhǎng)期低于額定轉(zhuǎn)速的狀態(tài)之下運(yùn)行電機(jī)及風(fēng)機(jī)的軸承不易損壞，延長(zhǎng)了使用壽命，電機(jī)的發(fā)熱量也減少了，維修量下降。
停機(jī)時(shí)間減少，節(jié)約了大量的維修費(fèi)用。
節(jié)能效果
一般設(shè)計(jì)中風(fēng)機(jī)、水泵設(shè)備額定的風(fēng)量、流量通常都超過(guò)實(shí)際需要的風(fēng)量、流量，且運(yùn)行中風(fēng)量、流量都是實(shí)時(shí)變化的，而目前，采用檔板或閥門來(lái)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(jiǎn)單，但實(shí)際上是通過(guò)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(fèi)大量電能，回收這部分電能損耗會(huì)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(yáng)程）P－軸功率n－轉(zhuǎn)速
當(dāng)風(fēng)量減少風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降時(shí)，其電動(dòng)機(jī)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(shí)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(shí)調(diào)整鼓（引）風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，減少了噪音對(duì)環(huán)境的污染（電機(jī)均運(yùn)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(jī)長(zhǎng)期低于額定轉(zhuǎn)速的狀態(tài)之下運(yùn)行電機(jī)及風(fēng)機(jī)的軸承不易損壞，延長(zhǎng)了使用壽命，電機(jī)的發(fā)熱量也減少了，維修量下降。
停機(jī)時(shí)間減少，節(jié)約了大量的維修費(fèi)用。
節(jié)能效果
一般設(shè)計(jì)中風(fēng)機(jī)、水泵設(shè)備額定的風(fēng)量、流量通常都超過(guò)實(shí)際需要的風(fēng)量、流量，且運(yùn)行中風(fēng)量、流量都是實(shí)時(shí)變化的，而目前，采用檔板或閥門來(lái)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(jiǎn)單，但實(shí)際上是通過(guò)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(fèi)大量電能，回收這部分電能損耗會(huì)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(yáng)程）P－軸功率n－轉(zhuǎn)速
當(dāng)風(fēng)量減少風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降時(shí)，其電動(dòng)機(jī)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(shí)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(duì)風(fēng)量、流量調(diào)節(jié)范圍較大的風(fēng)機(jī)水泵，采用變頻調(diào)速控制來(lái)代替風(fēng)門或閥門調(diào)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)節(jié)能的有效途徑。
變頻調(diào)速的特點(diǎn)是效率高，沒(méi)有因調(diào)速帶來(lái)的附加轉(zhuǎn)差損耗，調(diào)速的范圍大，精度高、無(wú)級(jí)調(diào)速。容易實(shí)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(dòng)機(jī)，所以特別適合于對(duì)舊設(shè)備的技術(shù)改造，它既保持了原電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠耐用、維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)，又能達(dá)到節(jié)電的顯著效果，是風(fēng)機(jī)水泵節(jié)能的最理想的方法。
四、爐排電機(jī)的變頻改造
原現(xiàn)場(chǎng)工況
爐排電機(jī)因?yàn)楸容^小，許多廠家都忽略了對(duì)其的改造。爐排電機(jī)是控制煤在爐內(nèi)的停留時(shí)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(jī)械換檔，精度低，煤燃燒后留碳份超標(biāo)嚴(yán)重。
現(xiàn)場(chǎng)其爐排三級(jí)調(diào)速檔已銹死，只有高速檔可以運(yùn)行，煤渣出來(lái)呈黑灰色且腳踩有硬感，明顯沒(méi)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(shí)時(shí)調(diào)整，煤塊燃燒充分，熱效提高，煤渣出爐后呈灰白色，同時(shí)煙囪冒黑煙的現(xiàn)象也基本沒(méi)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(gè)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(dòng)化程度，控制更精確、更方便、更及時(shí)。
5、實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟起動(dòng)，減小沖擊電流。
6、降低設(shè)備運(yùn)行損耗，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。
五．總結(jié)：
日普變頻調(diào)速的特點(diǎn)是效率高，沒(méi)有因調(diào)速帶來(lái)的附加轉(zhuǎn)差損耗，調(diào)速的范圍大，精度高、無(wú)級(jí)調(diào)速。容易實(shí)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(dòng)機(jī)，所以特別適合于對(duì)舊設(shè)備的技術(shù)改造，它既保持了原電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠耐用、維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)，又能達(dá)到節(jié)電的顯著效果，是風(fēng)機(jī)水泵節(jié)能的最理想的方法。
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