蒸汽鍋爐給水泵變頻器改造

1 概述

蒸汽鍋爐是化工企業(yè)一期生產(chǎn)裝置中的主要?jiǎng)恿υ?。其生產(chǎn)的高溫高壓蒸汽被送入工藝管網(wǎng)供各系統(tǒng)使用，而給水泵是蒸汽鍋爐系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。兗礦魯南化肥廠現(xiàn)有6 臺(tái)蒸汽鍋爐，共有20臺(tái)給水泵分套供水，給水泵電機(jī)功率45 kW，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，給水壓力1 Mpa，由于供水量波動(dòng)大，不能選用小容量水泵，所以大多數(shù)時(shí)間50%以上的水由閥門(mén)控制返回儲(chǔ)水器，造成大量電能浪費(fèi)。

考慮到大多數(shù)給水泵電機(jī)雖然額定功率選的較大，但實(shí)際負(fù)載小、節(jié)流多、效率低，運(yùn)行中電機(jī)的實(shí)際功率也較小，近年來(lái)，我廠的給水泵電機(jī)等主要設(shè)備大量使用變頻器，取得了良好的節(jié)能效果。下面就我廠3#鍋爐采用富士電機(jī)株式會(huì)社的G11變頻器傳動(dòng)取得的節(jié)能效果做一介紹，便于同行交流。

2 變頻技術(shù)改造

我們將3# 鍋爐4 臺(tái)給水泵全部選用G11 變頻器對(duì)水泵做調(diào)速控制，實(shí)現(xiàn)了按需恒壓給水。大多數(shù)時(shí)間運(yùn)行時(shí)，頻率在30~40 Hz 之間自動(dòng)調(diào)整，由于轉(zhuǎn)速下降，噪聲、發(fā)熱顯著降低，機(jī)械磨損減少，近幾年的運(yùn)行結(jié)果證明水泵的機(jī)械壽命延長(zhǎng)，維護(hù)工作量減少了，水壓穩(wěn)定，6 臺(tái)蒸汽鍋爐給水泵電機(jī)年節(jié)電量十萬(wàn)kW·h，節(jié)能效果顯著。

變頻器接法如圖1 所示。這種接線可以滿足變頻器面板控制及外部手動(dòng)/自動(dòng)控制的需要。手動(dòng)控制即機(jī)旁控制，自動(dòng)控制即現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)控制，變頻器面板也可以在變頻器室進(jìn)行控制。在本設(shè)計(jì)中，現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)控制為主要控制方式，手動(dòng)控制只作為試車(chē)及檢修設(shè)備或其他特殊情況下使用。所以機(jī)旁只設(shè)啟、停按鈕，而不設(shè)調(diào)速旋鈕。現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)可進(jìn)行啟、停、調(diào)速控制并接入轉(zhuǎn)速、電流反饋。在圖1 中HR 為刀熔開(kāi)關(guān)，QF 為斷路器，M 為電動(dòng)機(jī)，VR 為電位器，ZJ 為加減速時(shí)間選擇，BU為變頻器故障輸出，QA3為復(fù)位按鈕，C1為COM壓力節(jié)點(diǎn)。由于變頻器在運(yùn)行中容易產(chǎn)生高次諧波，而高次諧波電流使電源與負(fù)載之間不間斷地進(jìn)行能量交換，并不真正做功，所以變頻器輸入電路的無(wú)功功率主要是由高次諧波電流產(chǎn)生的，高次諧波電流的成分越大，功率因數(shù)就越低。

改善功率因數(shù)的方法就是在電路中串入交流電抗器。交流電抗器除改善功率因數(shù)外，還能抑制輸入電路中的浪涌電流，并能削弱電流電壓不平衡的現(xiàn)象。電流、轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)連接到摸擬量輸入端(11、12、13、C1)，啟、停信號(hào)根據(jù)相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置為通、斷式信號(hào)，外部給定為4耀20 mA，模擬量輸出為0耀20 mA?，F(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)得到變頻器準(zhǔn)備信號(hào)后，發(fā)出啟動(dòng)命令，變頻器運(yùn)行后給一個(gè)運(yùn)行反饋信號(hào)到現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，然后根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)際需要由現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)準(zhǔn)確調(diào)速。壓力信號(hào)取自磁阻式電接點(diǎn)壓力表的動(dòng)點(diǎn)，接在變頻器C1 與COM 端，啟動(dòng)后，變頻器按設(shè)定的升速曲線運(yùn)行，泵輸出的水壓逐漸上升。達(dá)到控制壓力，C1 與COM 導(dǎo)通，變頻器按設(shè)定的降速曲線，使泵的轉(zhuǎn)速下降，壓力下降，壓力降低使電接點(diǎn)壓力表觸頭斷開(kāi)，C1 與COM 開(kāi)路，轉(zhuǎn)速重新按升速曲線運(yùn)行，這樣供水壓力就在小范圍內(nèi)波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能。

根據(jù)生產(chǎn)需要，還可以在變頻器的電源端加接觸器控制，而變頻器的輸出端則不允許，建議電接點(diǎn)壓力表裝于靠近泵出口受水量影響小的主管路上。

3 結(jié)語(yǔ)

變頻調(diào)速在生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)用中愈來(lái)愈廣泛，采用變頻調(diào)速，可實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流不超過(guò)額定電流，對(duì)電網(wǎng)和負(fù)載的機(jī)械沖擊都大大減小，同時(shí)延長(zhǎng)電機(jī)檢修周期和壽命。

我們將在下一步生產(chǎn)中根據(jù)運(yùn)行情況對(duì)其它風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載逐步進(jìn)行變頻技術(shù)改造。