蒸汽锅炉给水泵变频器改造

摘 要：蒸汽锅炉是化工企业一期生产装置中的主要动力源。其生产的高温高压蒸汽被送入工艺管网供各系统使用，而给水泵是蒸汽锅炉系统的关键设备。本文就我公司5#锅炉采用富士电机株式会社的G11变频器传动取得的节能效果做一介绍，便于同行交流。

关键词：蒸汽锅炉；给水泵；压力；变频器

中图分类号：TK223 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）18-0219-01

蒸汽锅炉是化工企业一期生产装置中的主要动力源。其生产的高温高压蒸汽被送入工艺管网供各系统使用，而给水泵是蒸汽锅炉系统的关键设备。兖矿国宏化工有限公司现有6台蒸汽锅炉，共有20台给水泵分套供水，给水泵电机功率45kW，连续运转，给水压力1MPa，由于供水量波动大，不能选用小容量水泵，所以大多数时间50%以上的水由阀门控制返回储水器，造成大量电能浪费。

考虑到大多数给水泵电机虽然额定功率选的较大，但实际负载小、节流多、效率低，运行中电机的实际功率也较小，近年来，我公司诸如给水泵电机等大多数电动机控制采用变频器控制，节能效果比较明显。下面就我公司5#锅炉采用富士电机株式会社的G11变频器传动取得的节能效果做一介绍，便于同行交流。

我们将5#锅炉4台给水泵全部选用G11变频器，通过变频器运行控制水泵的运行工况，大多数时间要求水量平稳，压力均衡。而且水泵在运行时，把变频器的频率设定在35～45Hz之间，闭环控制，根据电动机运行时频率降低，电动机的转速下降，电动机会噪声降低，而且发热明显会降低，很多设备采用变频器后，水泵的寿命大大延长了，这就减少了工人的维护工作量，水压会在设定的范围内稳定运行，6台蒸汽锅炉给水泵电机年节电量十万kWh，节能效果显著。变频器接法如图1所示。

本原理图可以满足变频器面板控制及外部手/自动控制的需要。手动控制就是我们所说的现场控制，自动控制就是目前所说的自动化控制系统通过程序控制，也可以通过设定到变频器的面板控制，如果设定到面板控制，其他控制同时失效。在我们公司应用中，现主要采用现场自动化控制，手动控制和变频器面板控制只是在试车或者检修的时候临时使用。所以在现场操作柱只有启动和停止按钮，而没有调速电位器。现场自动控制系统通过程序控制启动、停止，并根据程序控制电动机转速，还能有4-20MA电流信号。图中1-HR刀熔开关；2-QF断路器；3-M电动机；4-VR电位器；5-ZJ加减速时间选择；6-BU变频器故障输出；7-QA3复位按钮；8-C1，COM压力节点；根据变频器工作原理可知，变频器运行时，高次谐波很多并叠加，产生了很多的无用功，所以变频器输入电路的无功功率主要是由高次谐波电流产生的，高次谐波电流的成分越大，功率因素就越低。很多时候，为了改善功率因数，所以在电路中串入交流电抗器。可以改善功率因，还能起到抑制输入电路浪涌电流的作用，也有削弱电流电压不平衡的作用。一般情况下，电流信号和转速反馈信号接到变频器输入端（11、12、13、C1）端子。启动和停止信号可以通过变频器参数设定。目前都是給定为4～20mA模拟信号，输出基本为为0～20mA电流信号。自动化控制系统通过程序控制变频器启动后，然后根据生产的实际需要通过程序输入调速信号。压力信号是取动过压力表的结点取信号，接在变频器的C1与COM端子，变频器启动后，变频器就按照程序设定的频率运行，水泵输出的水压会根据设定变化。达到设定的控制压力后，变频器C1与COM端子导通，变频器会按照设定频率的降低转速，这样水泵的转速就会降低，水压会下降，变频器C1与COM端子会断开，转速又循环增减，这样供水压力就在小范围内波动，实现调速功能。

根据生产需要，还可以在变频器的电源端加接触器控制，而变频器的输出端则不允许，建议电接点压力表装于靠近泵出口受水量影响小的主管路上。总之，变频调速在生产系统应用愈加广泛，采用变频调速，可实现软启动，电动机的启动电流不超过额定电流，对电网和负载的机械冲击都大大减小，同时延长电机检修周期和寿命。我们将在下一步生产中根据运行情况对其它风机和泵类负载逐步彻底改造。

收稿日期：2018-5-21

作者简介：李庆贺（1968-），男，山东滕州人，电气工程师。

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