广州智光高压变频器在锅炉引风机上的应用

摘 要：本文首先分析了引风机采用高压变频调速技术的理论依据，以兆丰铝业氧化铝热电厂引风机为例，提出基于广州智光高压变频调速系统的装置设计，并对采用高压变频调速的经济效益进行了分析，给出相关参数及数据，可供参考。

关键词：高压变频器；引风机；调速技术

本文介绍了山西兆丰铝业氧化铝分公司4#炉的引风机采用广州智光高压变频调速技术的理论依据及其调速系统的设计，高压变频器在使用中应注意的一些问题，以及产生的较好的运行效果和显著的经济效益。

众所周知，氧化铝行业是耗能大户，兆丰铝业公司长期以来都非常重视大功率高耗能设备的节能工作，公司规定45KW以上电机都必须加装单独的电表以此来做计量考核。尤其对锅炉引风机这种大功率的用电设备，更是从设计、安装、使用等各方面考虑其节能问题，因为四台引风机功率合计为3600KW，占热电厂总功率12000KW的30%。因此兆丰铝业公司在安装锅炉引风机时选择了高压变频调试技术。

为了满足集中供热的需求，大容量热水锅炉被越来越多的采用，其主要的工作原理和蒸汽锅炉类似，动力都是来自于上升管与下降管中工质的重度差。但是相比较而言，热水锅炉的有效压头比较小，这就在一定程度上影响了循环水速。对于自然热水锅炉来说，如果上升管水速过低将极有可能引发过冷沸腾以及氧腐蚀等现象，进而威胁到锅炉的安全性。经过长期的实践探索和总结分析，设计出了可以有效提升循环安全系数的方法，即：将下降管流通截面积适当的增大，在一定程度上降低上升管与下降管之间的流动阻力以及对热偏差加以控制等。笔者在此基础之上，提出混合循环这一全新的循环方式。

1 引风机采用高压变频调速技术的理论依据

通过铝业公司多位技术人员的论证，认为对引风机的高压电机进行有效的调速控制，是节约引风机电量的最佳途径。因为，由流体力学的基本定律可知，使用三相异步电机驱动的风机负载属于平方转矩负载，其转速N与风量Q、压力H和轴功率P有如下关系：风量Q与转速N成正比，压力H与转速N的平方成正比，轴功率P与转速N的立方成正比，而电机的转速N与电源频率成正比，通过高压变频器来改变电源输出的频率，从而调节电机的转速，实现风机的平滑无极调速。离心式风机在变频调速的过程中，如果不考虑管道系数阻力的影响，且压力H与风量Q成平方规律的变换，则风机的效率可保持在最高效率的85%左右。

2 引风机采用高压变频调速技术的设计与改造

要在引风机系统中进行增效节能的改造，我们首先应该对系统的设计情况进行实地的考察，获得现场分析的精确结果，再对比国家相关的安全质量标准选择经济又高效的改造办法。在充分考虑到工程的基本情况、处理方法的技术可靠性和可操作性、处理方法的运行保障性等问题后，可以对于系统整体设计进行分析，以PLC为核心部分的，PLC主机与操纵盘、呼梯盘、井道及安全保护信号连接后，将PLC所需数据输入存储器以备运算时进行使用，然后再通过输出接口向各个指层器及召唤指示灯发出信号，根据信号，节能系统开始进行开关门和拖动的控制和运作。整个系统的设计就是采用的是安川VS-61665型全数字变频器，由于节能系统的要求与其他的工业设备有显著的不同，除了要体现安全性能以外，还有要舒适度的配置，所以节能系统设计中拖动调速往往是系统的关键，另外，现代社会还要求节能，那么优化节能系统的用电量也要有所控制，其耗电量的多少也与交流变频调速系统有着紧密的关系，所以本研究考虑了各种问题以后选择了上述的全数字变频器。这种变频器具有磁通矢量控制、转差补偿、负载转矩自适应等一系列先进功能，很适合本研究中提出的安全性、舒适度和节能性质。

2.1 硬件模块

本研究选择的PLC的要求较高，因为节能系统都是双向运行的，可上可下，所以对于PLC的选择必然是要带有可逆计数器的，而且PLC上应该带有高数可逆计算器，在节能系统的应用中，往往精读在O.OO1S的计算时间。综合考虑后，日本OMRON公司生产的C系列P型机是这个设计的最佳选择，这款机型体积小，较为灵活，在编程结构上也可以简单实现，不复杂，易于掌握。硬件的设置考虑方面，主要是针对设备的52个输入点、34个输出点进行连接控制，要对其留置出10%-15%的量，以备有其他的用途时可以扩容。

2.2 软件模块

在整个系统中，标准软件包的应用是最基本的一个环节，本研究中运用了2STEP7。这种标准软件包是SIMATIC工业软件的组成部分，可以允许结构化的用户程序，将这些程序一一分解，并且更加容易被理解，这样一来，在标准化程序的编译过程就显得非常的准确，一旦程序有必要升级时，对其的修改更容易。

在整个系统中，软件模块可以分成为调用操作系统和用户程序接口的组织块（OB），用户自己编程的块功能的功能（FC）逻辑块。另外还有软件标准中自带的系统功能块（SFB）和系统功能（SFC），这两个模块经过测试集成在CPU中的功能程序库SFB作为操作系统的一部分并不占用程序空间，是具有存储能力的块，它需要一个背景数据块，并须将此块作为程序的一部分安装到CPU中。压控振荡器VCO为频率可调的振荡器，输出信号的频率随着输入控制电压的变化发生变化。主要构成方式包括调谐振荡器、多谐振荡器两种。

3 结论

随着我国机械技术水平的提高，虽然引风机在效率和可靠性上有所提高，但是，在引风机中仍然引发较多的故障。除了振动和高温以外，还有其它故障的发生。例如：旋转失速和喘振、引风机轴承室漏油等都会导致引风机出现故障，为了能够提高引风机安全稳定的运行，采取高压变频器是可靠，而且安全的，通过高压变频器的使用，可以令锅炉引风机的使用效率更高效。

参考文献：

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