企业节能降耗方案 应用变频技术提高供热效率实现节能降耗

　　摘要:集中供热方式,既利于环境的保护又方便了对设备的统一管理和维护。随着科学技术的进步,变频技术的日趋成熟。本文就在采暖系统中采用变频技术对锅炉辅机设备进行合理的改造可以达到节约能源、人力及维修费用,降低生产成本目的进行阐述。
　　关键词:锅炉辅机设备 应用变频技术 节能降耗
　　1、补水与循环系统
　　在锅炉系统运行中,由于管网失水,蒸汽汽化的损耗,造成系统压力的变化,压力过高或过低将对锅炉的安全运行产生很大的影响。而现行的锅炉补水方式多采用人工值守配合电接点压力表的方式来控制和监视水位的变化。由于系统压力不稳和管网失水等多方面原因,补水泵需要根据系统压力对系统进行补水或停止供水,如果采用电接点压力表来控制补水泵的运行状态,电接点压力表将会在高低水位之间频繁动作,导致了补水泵电机的频繁起动和停止,由于补水系统采用的是直接起动或降压起动的工频工作方式,频繁起动产生的大电流及机械冲击,增加了电接点压力表、水泵、接触器、电机等设备的维修量,降低了设备的使用寿命。另外补水系统由于高低水位的压差而产生的系统集气现象,将直接影响整个系统的供暖质量。如果在补水系统中采用变频技术循环控制,通过安装在管网出口的远传压力表,将采集到的系统静压和动压信号转换成0-20mA的模拟信号,经变频器内置PID与给定值进行运算比较,控制变频器的输出频率,从而改变补水泵的工作状态,有效的保持系统压力的稳定。如果利用现有设备进行改造,一般可采用原有补水泵组,对原有的控制柜进行变频改造,采用一台变频器控制二台补水泵 ,在系统需要大量补水时,以变频方式起动第一台补水泵,达到工频运转后,切换至工频方式工作,然后再起动第二台补水泵。当系统压力达到给定值后工频运行停止,一台水泵以变频方式运行,对系统进行补水,当系统不需补水时,变频器可自动进入休眠状态,使补水泵停止运行进入待命状态,这种工作方式使整个系统的压力保持恒定,真正的达到了恒压补水的目的。
　　由于变频器的零阻力起动方式,没有起动时的大电流,对电机、水泵的机械冲击和磨损减少到最小,从而大大减轻了维修的工作量,变频装置的节能效果也相当明显,另外,变频装置的自动化程度较高,可排除原来由于人工值守等人为因素所造成的系统压力过高或过低对锅炉系统造成的危害,对保证整个供热系统的压力、供热质量和锅炉的安全经济运行会起到了积极促进的作用。
　　锅炉采暖过程中,将热能传输到系统管网中是依靠循环泵的转动来实现的,循环泵是整个系统中传递热能的动力源,为了使热量传送至管网末端,就需要加大循环量,而加大循环量就一定要增加循环泵的数量来控制水的流量,这样就会有一部分余热被白白的浪费。现在循环泵电机的工作方式都是以降压起动为主的工频运行方式进行工作的,如果循环泵组采用变频工作的方式,将系统的流量参数与温度参数利用传感器将信号传送至PC或控制器,然后由PC来控制循环泵的转速与数量,整个循环系统以多台电机协同工作,配合一台变频器,用变频方式起动第一台循环泵,如果循环量达不到要求,将第一台泵切换成工频,然后起动第二台泵,依次类推,当系统循环量达到要求时,由最后起动的一台循环泵以变频方式来调节余量。这样做的好处:一是对电机冲击,磨损将会减少到最小,二是循环泵流量调节的自由度较大,系统的温度可有效地被控制,锅炉的余热,不会被白白的浪费,从而使整个供暖系统的温度可以自由的被我们掌握和调节。但是,现有的循环系统采用水泵多台并联运行运行效率会降低很多,经过实际运行对比,不推荐超过三台循环泵并联运行,近年来我公司采取改造大功率循环泵,采用单台大功率循环泵,配合变频控制转速来调整循环泵的流量,使系统效率大大提高,在供暖初末期节电效果明显。达到满意的循环效果。
　　2、鼓引风系统
　　现在我们使用的锅炉系统在燃烧时需要鼓引风的工作才能使锅炉正常燃烧,在锅炉运行时通过改变炉膛的进风与引风量时炉膛在1-3负压范围内运行,同时为了使煤在炉膛内燃烧的更充分,需要调节鼓引风的进风量,而风量的调节是通过电动执行机构或手工方式来调节风门挡板来实现,而在实际工作中风门挡板的开启范围是在50%～70%范围内调节就可以满足炉膛燃烧的需要,这样就会使一部分能量消耗在挡板上,同时电动执行机构的频繁动作,鼓引风机在启动时所产生的大电流形成的对供电系统和机械系统的冲击,导致了机械部分故障的提高和维修量的增加,如果采用变频方式,将风门挡板取消或开启至最大,通过电位器的手动调节或锅炉负压变送器传送的信号送到PC控制器来自动的调节鼓引风机的转速,从而达到调节鼓引风风量的目的。另外,通过变频改造后较改造前平均节电率为20%~50%。由于软启动、软停止对机械的磨损小、无冲击、降低了设备的维护费用,且投资回收期较短,一般在6~12个月即可收回投资。
　　3、节能降耗效益
　　变频调速的特点是效率高,没有因调速带来的附加转差损耗,调速范围大,精度高,容易实现协调控制和死循环控制,由于可利用原来的鼠笼式电动机,所以特别适合于旧设备的技术改造。既保留了原电动机的结构简单、可靠耐用、维护方便的优点,又能达到节约电能的显著效果,是风机水泵交流调速的理想方法。采用变频调速后,可根据实际用风量对风机的转速进行精确的调节,达到供求平衡,从而节约能源。由于风机属于平方转矩负载,选择变频器采用V／f输出模式,当风量减少、风机转速下降时,其电动机输出功率迅速下降,例如风量下降到90%,转速也下降到90%,其轴功率则下降至73%;若风量下降到80%,转速也下降到80%,其轴功率则下降至51%,所以利用变频调速节电潜力是很大的。以上原理也适用于泵类,对于流量调节范围较大的风机水泵,采用变频调速的方法来代替风门或阀门的调节,是实现节能的有效途径,其耗电量一般平均可减至额定功率的60%-70%。另外,由于鼓引风机及泵类电机长期在低于额定转速的状态下运行,电机及风机轴承不易损坏,电机的发热量也减小了,而变频起动方式是零阻力起动,对电机等设备在起动时没有大电流的冲击,这样就延长了设备的使用寿命,对于维修和养护的工作量也随之下降,从而节约了大量的维修费用。
　　4、节能效果经济分析
　　下面以20吨锅炉为例,仅对其鼓引风机进行变频调速控制。鼓风机45KW,引风机90KW。对节能效果进行对比。
　　在实际用风流量60%,电机功率分别为45KW和90KW为例,以每天运行16小时,每供暖期按183个工作日计算,每度电按0.631元计算变频调速后节能效果如表1所示。
　　综上所述,变频调速技术的应用具有明显的节能效果,对整个锅炉系统进行改造节能效果最显著的就是鼓引风系统,通过节电一项很快即可收回设备投资。若再考虑应用变频调速的完善保护等功能,延长了设备使用寿命,减少维护、损坏、停产等问题,其间接效益就更大了。
　　参考文献
　　[1]曾宪德.变频调速装置对水泵电机的节能分析与应用,建筑电气技术文集.北京:中国电力出版社,2001.9.
　　[2] 郭凤雷.变频调速在工程技术中的应用,建筑电气技术文集.北京:中国电力出版社,2001.9.

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