引言   

    变频技术的产生和发展解决了锅炉运行中控制的难题，不仅节约能源，降低运行成本，同时使锅炉对大气的污染大大减轻，司炉工强度大大改善，也为实现自动化控制提供了良好的帮助。

    1、变频技术   

    变频技术是一种电子技术。变频器是在变频技术上产生的，它能够应用在大部分的电机拖动场合，由于它能提供精确的速度控制，因此可以方便地控制机械传动的升、降和变速运行。变频器经常被用于系统复杂、工作环境恶劣、高负荷、长时间运行的工况中。由于采用了通讯方式，可以通过PC机来方便地进行组态和系统维护，包括上传、下载、复制、监控、参数读写等。简单来讲变频器是由三绕组输人变压器、整流电路、合成母线、逆变电路、合成滤波电路、控制柜等组成。   

    多年来，国家经贸委一直会同国家相关部门致力于变频调速技术的开发及推广应用，并把推广应用变频调速技术作为风机、水泵节能技改专项的重点投资方向。
   
    2、变频器在风机控制系统中的应用

    如图1为变频器控制风机电动机系统框图。

图1 系统框图

    风压设定通过变频器的输人端子设定；压力传感器将压力信号传送给变频器；变频器通过预编程序进行运算，对应不同压力输出控制信号，从而控制电动机使风机改变转速来调节炉膛风压，炉膛内风压通过风压传感器将信号传送给变频器，实现自动控制。   

    在变频状态下，应用变频器改变风机电机输入电压的频率，从而控制电机的转速。电机的转速可以用下面公式表示：

   

    n为转速、f为频率、p为电机级数（2、4、6...）   

    风机的变速运动是利用改变风机转速来改变风机曲线这种变化关系可以用一组公式来表达：

   

    式中，n－风机转速；Q－风量；P－风压；N－功率。值得注意的是：将风量公式（1）与（2）相结合，其结果恰好符合系统曲线公式：

   

    一般使用的风机，其选用风量、风压通常都超过实际需要。（风量裕量5%－15%，压力裕量为10%－30%），传统控制裕量方法大多采用挡板式阀门来调节，用这些方法节流。虽然方法简单，但实际上是通过人为增加阻力的办法来达到调节的目的。不仅造成了浪费，还增加了噪音污染。   
   
    经过对变频器的改造具有以下优点：   

    （1） 实现了自动控制，揭开了锅炉运行自动化的新篇章。使难以控制的燃烧过程实现了自动化，减少劳动强度。在网络化日益普及的今天，与普通的点对点硬线连接方式而言，通过高速通讯连接的变频器系统可以最大程度上降低系统维护时间、提高生产效率、减少运行成本。   

    （2） 控制电机的启动电流。当电机通过工频直接启动时，它将会产生7到8倍的电机额定电流。这个电流值将大大增加电机绕组的电应力并产生热量，从而降低电机的寿命。而变频调速则可以在零速零电压启动（当然可以适当加转矩提升）。一旦频率和电压的关系建立，变频器就可以按照WF或矢量控制方式带动负载进行工作。使用变频调速能充分降低启动电流，提高绕组承受力，用户最直接的好处就是电机的维护成本将进一步降低、电机的寿命则相应增加。   

    （3） 降低电力线路电压波动。在电机工频启动时，电流剧增的同时，电压也会大幅度波动，电压下降的幅度将取决于启动电机的功率大小和配电网的容量。电压下降将会导致同一供电网络中的电压敏感设备故障跳闸或工作异常，如咒机、传感器、接近开关和接触器等均会动作出错。而采用变频调速后，由于能在零频零压时逐步启动，则能最大程度上消除电压下降。   

    （4） 可对风机的风量作平滑的无级调速，风机工作在最佳工作点，工况曲线更符合系统，可提高风机效率，避免了“喘振”现象。稳定了炉膛压力，满足工作环境的要求。 
 
    （5） 低速运行可以减少磨损，降低噪音，有利于延长电机和风机的使用寿命。
   
    （6） 节能效果显著。由于最终的能耗是与电机的转速成立方比，所以采用变频后，大大地节约了成本，投资回报更快，用户也愿意接受。

    3、效益与回报

    哈尔滨工程大学02年新安装了四台02吨刨燃煤供暖锅炉，其中保持二台锅炉每天24小时间断供暖，每年供暖期6个月，鼓风机功率37kw，引风机为110kw。在锅炉运行中，电力线路波动较大，经常损毁附近校舍电器，引风机风量偏大，使用档风插板调节风量，电机功耗基本不变，电能浪费大。根据以上缺点，决定安装变频器。安装变频调速装置后风机起动平稳无冲击电流，运行稳定。据区技术监督局委托哈尔滨红光锅炉总厂现场测定，为了便于对比分析，对引风机的两种调节方式进行了数据测量如表1。

表1 鼓引风机测量参数表

    对于刚投人运行的锅炉，一般因各种原因负荷未达到70%以上时，采用变频器控制效果更加明显。太平供热项目是哈尔滨市政府批准的新型项目，两台卯T锅炉鼓、引风机都采用变频器控制，引风机电动机3sokw，鼓风机电动机1印kw，两台锅炉鼓、引风机变频器一次投人50万元，结果2（X）5年，2（X巧年负荷分别为30%、印%，在此情况下，锅炉在低负荷运行，鼓、引风都在低负荷下运转，两个采暖期下共用电613725k琪飞。如果不用变频器控制约用电18以X洲）k不飞，估计两个采暖期节约1186275k从飞，按每度电0.7元计算，共计节约83万元。  
 
    下面是其锅炉系统两种方式实际运行费用对比：

表2 实际运行费用表

    一年共节省2万元，一次性投人控制系统共计40万元。两年收回成本。

    4、结束语   

    工业锅炉风机采用变频器调速实现风量控制，稳定性和可靠性高，调节特性好。由于变频器可以非常平滑稳定地调整风量，运行人员可灵活地调控燃烧状况，提高了锅炉效率，减少工作强度。变频调速使电机运行明显改善，维护量明显减少，同时大大减少和机械系统变速机构和控制机构。使系统更加方便操作，设备工作效率明显提高，系统采用过流、过压、瞬时断电、短路、欠压、缺相等多种保护，避免了因此赞成电机烧损而影响生产所带来的直接和间接经济损失，更为重要是它的节能效果取得了可观的经济效益。