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一、應(yīng)用背景：

    鍋爐是生產(chǎn)蒸汽或加熱水的設(shè)備。生產(chǎn)蒸汽的鍋爐叫蒸汽鍋爐，加熱水使其升溫但不汽化的鍋爐叫熱水鍋爐。鍋爐在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中起著重要作用，廣泛應(yīng)用于電力、機(jī)械、冶金、化工、輕工等行業(yè)及日常生活中。火力發(fā)電中用以產(chǎn)生高溫高壓蒸汽的鍋爐叫電站鍋爐，其他工業(yè)企業(yè)及供暖使用的鍋爐統(tǒng)稱為工業(yè)鍋爐。我國礦石燃料產(chǎn)量的一半以上都被鍋爐消耗，轉(zhuǎn)化為電能或熱能，供生產(chǎn)或生活使用。

二、工作原理：

1、鍋爐結(jié)構(gòu)和工作原理

    鍋爐是由：鍋爐本體、燃燒設(shè)備（包括爐膛和煙道）、控制系統(tǒng)三部分組成。鍋爐本體由受壓部件組成汽水系統(tǒng)。它吸收燃燒設(shè)備燃料所放出的熱量，將鍋爐給水加熱為需要的熱水（符合熱水鍋爐額定參數(shù)）或蒸汽（符合蒸汽鍋爐額定參數(shù)）。燃燒設(shè)備是由爐膛、煙道組成的風(fēng)、燃料、煙系統(tǒng)，燃料與空氣混合燃燒把熱量傳遞給汽水系統(tǒng)，而煙氣自身溫度逐漸降低，直至經(jīng)除塵器、引風(fēng)機(jī)由煙囪排入大氣。

2、鍋爐工作過程

    下面以雙爐筒橫置式鏈條爐排水管鍋爐（SHL型鍋爐）為例，簡要介紹鍋爐的工作過程。

將鍋爐所需要的煤通過上煤機(jī)送入加煤斗然后落入爐排，爐排由減速箱帶動鏈輪以一定的速度將爐排向爐后移動，爐排上的煤進(jìn)入爐膛后受到高溫?zé)煔獾膹?qiáng)烈輻射，又得到爐排下面風(fēng)倉送來的空氣（該空氣先由鼓風(fēng)機(jī)鼓入空氣預(yù)熱器，被加熱的空氣送入爐排下的風(fēng)倉內(nèi)）混合進(jìn)行燃燒放熱，煤**燃燼成爐渣進(jìn)入灰渣斗排出爐外。在爐排上燃燒的煤產(chǎn)生高溫?zé)煔?，在引風(fēng)機(jī)的抽吸作用下以一定的流速依次經(jīng)爐膛、對流煙道，煙氣不斷將熱量傳遞給爐膛和對流受熱面，而煙氣本身溫度逐漸下降，**經(jīng)引風(fēng)機(jī)、省煤器、除塵器、煙囪排入大氣。

三、存在問題

1、鼓引風(fēng)機(jī)啟動時為降壓啟動，啟動電流對電網(wǎng)沖擊大；

2、原有風(fēng)機(jī)在工作時缺少**的電氣保護(hù)，不能完全保證安全運行，增加了設(shè)備維護(hù)量；

3、原有風(fēng)機(jī)工作時噪音大，對現(xiàn)場工作人員影響較大；

4、原有風(fēng)機(jī)靠手動調(diào)整風(fēng)門的開口大小來調(diào)節(jié)用風(fēng)量，對鍋爐的壓力控制方式是頻繁起停引風(fēng)機(jī)來實現(xiàn)的,這樣對整個電網(wǎng)、電機(jī)及其它設(shè)備縮短了正常的使用壽命,即浪費了大量的電能，操作也很不方便。

5、鍋爐燃燒需要合理的風(fēng)煤比，如果風(fēng)量不足則燃燒不充分，風(fēng)量過大則帶走大量的熱量，都是不經(jīng)濟(jì)的。合理的風(fēng)煤比，需要操作工合理調(diào)整風(fēng)量，但由于操作人員在工作經(jīng)驗及技能上存在的差異，導(dǎo)致鍋爐不能在**合理的風(fēng)煤比狀態(tài)下運行；造成資源的嚴(yán)重浪費。

四、改造方案：

    鍋爐的鼓、引風(fēng)機(jī)的作用是用來保障燃料充分燃燒并維持爐膛微負(fù)壓。鍋爐風(fēng)機(jī)一般采用離心式風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)實際應(yīng)用做如下分析：

1、鼓、引風(fēng)機(jī)工頻啟動電流大，兩者之間沒有聯(lián)系，啟動先后順序沒保障，不具備風(fēng)機(jī)報警功能。為了實現(xiàn)鼓、引風(fēng)自動化合理運行，風(fēng)機(jī)要有以下改進(jìn)：

（1）先啟動引風(fēng)機(jī)再自動啟動鼓風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)無法單獨開啟；若引風(fēng)機(jī)停止，鼓風(fēng)機(jī)應(yīng)立即停機(jī)。

（2）采用變頻器對鼓、引風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制，當(dāng)變頻器或風(fēng)機(jī)電機(jī)出現(xiàn)故障時，會有聲光報警，自動斷開風(fēng)機(jī)驅(qū)動電源。

2、由于電機(jī)距控制室較遠(yuǎn)，變頻器到電機(jī)的電纜接線較長，線路上的分布電容會在電機(jī)運行的過程中產(chǎn)生較大的尖峰電流，這**要求變頻器具有很好的抑制尖峰電流的能力。

3、一般離心式風(fēng)機(jī)的葉片直徑較大，電機(jī)在停止時產(chǎn)生的慣量非常大，利用變頻器減速停止電機(jī)**必須要求變頻器具有很好的抑制由于慣量大而產(chǎn)生的直流母線電壓提升過高的能力。

4、在控制系統(tǒng)中，應(yīng)加裝變頻器與原自耦降壓啟動柜的手動切換裝置，以防止當(dāng)變頻器發(fā)生不可恢復(fù)的故障或定期保養(yǎng)時影響鍋爐的正常運行。

5、變頻控制系統(tǒng)應(yīng)有清晰準(zhǔn)確的電流、電壓、電機(jī)轉(zhuǎn)速、頻率等顯示功能，若為全自動控制系統(tǒng)還要有鍋爐爐膛風(fēng)量、風(fēng)壓的指示和鍋爐燃燒情況的三維動畫顯示，以便于鍋爐操作及運行人員監(jiān)視和操作。

五、改造后性能

    節(jié)電控制系統(tǒng)在鍋爐上應(yīng)用實現(xiàn)了以下功能：

1、節(jié)電效果明顯，節(jié)電率平均可達(dá)35%以上；

2、采用變頻器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，取消擋板調(diào)節(jié)，降低了設(shè)備的故障率，節(jié)電效果顯著；

3、采用變頻器控制電機(jī)，實現(xiàn)了電機(jī)的軟啟動，延長了設(shè)備的使用壽命，避免了對電網(wǎng)的沖擊；

4、電機(jī)將在低于額定轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下運行，減少了噪聲對環(huán)境的影響；

5、具有過載、過壓、過流、欠壓、電源缺相等自動保護(hù)功能及聲光報警功能；具有電源指示、運行指示、頻率顯示等功能。

6、操作簡單，具有電氣聯(lián)鎖、變頻聯(lián)鎖、故障聯(lián)鎖等保護(hù)功能，實現(xiàn)鍋爐風(fēng)機(jī)的自動保護(hù)。

7、預(yù)留通訊接口，可以與原系統(tǒng)或后期系統(tǒng)聯(lián)系。

六、節(jié)電原理

1、變頻調(diào)速節(jié)電原理參見**節(jié)第五部分，這里不再贅述。

2、風(fēng)門及閥門特性及變頻調(diào)速節(jié)能原理風(fēng)門的開啟角度與管網(wǎng)壓力，流量的關(guān)系如圖示：

    當(dāng)電機(jī)以額定轉(zhuǎn)速n0運行，風(fēng)門角度以a0（全開），a，a1變化時管道壓力與流量只能是沿A，B，C，點變化。即若想減小管道流量到Q1，則必須減小風(fēng)門開度到a1，這使得風(fēng)門前壓力由原來的P0提高到Pq，實現(xiàn)調(diào)速控制后，風(fēng)門后壓力由原來的P0降到Ph。風(fēng)門前后存在一個較大的壓差△P=Pq-Ph。

    風(fēng)門前壓力由原來的P0提高到Pq，實現(xiàn)調(diào)速控制后，風(fēng)門后壓力由原來的P0降到Ph。風(fēng)門前后存在一個較大的壓差△P=Pq-Ph。

如果讓風(fēng)門全開（開度為a0），采用變頻調(diào)速，使風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速至n1，且流量等于Q1，壓力等于Ph，那么在工藝上則與風(fēng)門調(diào)節(jié)一樣，達(dá)到燃燒控制的要求。而在電機(jī)的功耗上則大不一樣。風(fēng)機(jī)的軸功率與流量和揚程或壓力的成績成正比。在流量為Q1，用風(fēng)門節(jié)流時，令電動機(jī)的功率為Nf=KPhQ1。用變頻調(diào)速比風(fēng)門節(jié)流節(jié)省的電能為：

Nj-Nf =K（Pq-Ph）Q1=Q1△P。

    由圖可見，流量越低，風(fēng)門前后壓差越大，也**是說用變頻調(diào)速在流量小，轉(zhuǎn)速低時，節(jié)能效果更好。

    目前絕大多數(shù)風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)中的風(fēng)量調(diào)節(jié)都是通過調(diào)節(jié)風(fēng)門擋板實現(xiàn)的，這種風(fēng)量調(diào)節(jié)方式不但使風(fēng)機(jī)的效率降低，也使很多能量白白消耗在擋板上。為了節(jié)約電能，提高燃燒控制水平，增加經(jīng)濟(jì)效益，采用變頻調(diào)速系統(tǒng)取代低效高能耗的風(fēng)門擋板，已成為風(fēng)機(jī)節(jié)能改造的重點。

七、產(chǎn)品小結(jié)

    通過以上的分析可以看出，鼓引風(fēng)機(jī)經(jīng)過改造以后不僅可以節(jié)約用電，而且可以通過減小爐膛內(nèi)的負(fù)壓來提高燃煤的熱效率。燃鍋爐安裝節(jié)電系統(tǒng)后，節(jié)電效果一般在30%～50%，節(jié)電率很高，投資回收期短，可以為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

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