变频技术在电厂泵与风机系统中应用的节能分析(二)

变频技术在电厂鼓风机系统中的应用

一浙江镇海电厂风机系统为例，目前该电厂的鼓风机为定流量系统，仅采用节流调节方式调节，存在耗电大、噪音大，且供风调节性能不良等问题，因此电厂决定对此鼓风系统进行变频改造。有原来的节流调节改造为采用PLC控制技术的变频恒压运行调节方式。设计参数如表2所示。

1 控制原理

变频运行时，利用PLC实现数据采集、过程控制和变频调节油泵的转速。过程参数送至PLC，在PLC内进行A/D转换。当实际压力低于设定压力时，根据偏差进行PID数据处理，通过D/A转换后发出指令，使变频器输出频率升高，增加鼓风机转速，两台鼓风机最大流量无法满足要求时，备用风机变频启动，并联运行，使实行压力达到设定压力要求；反之则逆运行，使压力在波动时保持稳定。其控制流程框图如图4所示。

2 运行方式

低负荷时，单台风机和双台风机运行，风机转速低，保持恒定出口压力、恒定小流量运行；负荷升高时，由于空气量的消耗，风机出口压力下降，此时PLC检测倒压力下降信号，通过变频器提高风机转速，恒压向锅炉送风。

3 改造方案的实施

（1）安装3台控制设备，控制箱内各安装变频器一只及其他控制设备，总费用为19.4万元；

（2）将风机电力电缆先接至变频器，而后通过变频器接至电动机，同时，变频控制箱内设置电动机的旁路控制，即当变频器发生故障时，可以通过旁路切换，在变频器隔离退出进行检修时，电动机能继续工频方式运行；

（3）接收风机管道出口压力、流量信号，并将压力信号和流量信号送至变频器控制柜。

4 设备配置及其功能

变频系统的主要设备包括变频器、可编程控制器（PLC）、变频柜等。

改造后，除具有变频器的变频调节功能外，还具有以下5中功能。

（1）通过压力和流量信号自动调节转速；在控制屏上安装手动装置，通过手动调节电动机转速，并在就地控制屏上安装转速表；实现电动机转速自动和手动调节的手动转换。

（2）机组负荷低于50%时，单台风机运行。

（3）当机组负荷超过50%时，变频系统能自动切换成双台风机运行，恒压向锅炉鼓风。

（4）实现对电动机运行的欠压、过流、缺相、过载、短路、失速等保护功能。

（5）3台鼓风机故障停机自动连锁，并在连锁解除的情况下，能实现单台机的启停。

5 改造效果分析

（1）该设备采用先进的变频器调速技术和PLC控制技术，由变频器实现无级平滑调速，动态响应快。调整灵活稳定，大大提高了系统的自动化程度，其风量调节性能也得到很大提高。

（2）实行变频调速后，通过改变变频器的频率来调节电动机的转速，大大简化了调节手段，变频器既是动力源，又是执行机构，取代了电动阀，解决了电动阀带来的问题。

（3）实行变频调速后，该设备的输出功率自动跟随负载的变化而变化，大大降低了电能的浪费。改造前后的能量消耗分别见表3和表4.

从表3和表4中可以看出，改造后全年运行费用节省了5.6（20.61-15.01=5.6）万元，而改造方案投资增加了19.4万元（变频器系统投资），投资回收年限约为3.5年（19.4/5.6=3.4），即运行不到3年半即可收回投资。而一半风机的使用寿命为15~20年，故采用变频调节在风机使用寿命期内可节约60~90万元，经济效益显著。

（4）改造后装置具有过流、过压、欠压、短路、过负荷等多项故障保护及报警功能。

（5）变频调速改造后，实现了电机的软启动，对电机和电网的冲击大幅度下降，延长了设备的使用寿命提高了电气保护质量。

（6）装置具有双变频切换功能，即在某一变频器出现故障时可自动切换到另一风机运行，可靠性大大提高。

（7）降低了风机的噪音。

结论

（1）电厂系统运行时，泵/风机采用变频变流量系统方案，节约能源，切实可行，效果明显，特别是适用与负荷相差较大的系统。本文例子中的风机采用变频调节控制可节电27.2%，在使用寿命期内可节约60~90万元，经济效益显著。

（2）采用变频调速技术后，由于电机、风机的转速普遍下降，减少了机械摩擦，延长了设备的使用寿命，降低了设备的维修费，同时也降低了风机的噪音。

（3）采用变频调速后，电机可以软启动，启动电压降减小，大幅度减小了对电网的冲击。

（4）采用变频调速装置时，需明确所有风机应同时参与变频调节，并对有关资料进行分析核对，确保电网的安全可靠。