摘要：变频器在电气传动中具有无冲击启动和软停机的优良控制特性，因此他被广泛的运用到了锅炉的电气控制系统当中。本文作者简要介绍了变频器的基本工作原理，并分析了变须器在锅炉电气系统节能中的应用。
关健词：变频器；节能；调速系统
在我国北方，锅炉是比较常见的用于集中供热设备。冬季供暖所消耗的成本占整个企业生产成本的比例很大，其中水泵风机所消耗的电能占整个锅炉消耗电能的95％以上。通常情况下，由于气温和负荷的变化，需对锅炉燃烧情况进行调节，传统的调节方式是，水泵采用调节阀门来控制流量，风机采用调节风门挡板开度的大小。
1变频器的基本原理
变频调速技术，是一种先进的电动机调速方式，不仅能够方便操作的进行，而且在节能降耗方面有着突出的表现。一般情况下，我们需要对锅炉的燃烧情况进行适当的调节以适应气温、负荷等环境因素带来的变化。通常我们采用水泵来调节阀门对流量进行控制，采用风机调节风门来调整挡板开度的大小，并进而控制风量的大小。这种调节方式的缺点是，无论供热需求的大小，水泵和风机都需要满负荷进行运转，这样的话，电动机的消耗也就不会减少。这样一方面损耗了大量的能源，另一方面也加大了设备的损耗，导致设备维护费用的上升。因此，这里我们在锅炉的电气系统中引人了变频器，它能够随着负荷的变化而控制电动机自动地改变速度。变频器调速方式的范围比较宽、精度比较高，是一种理想的电动机调速方式。同时，也可以节约大量的电能。这对促进企业节能降耗，降低生产成本，提高企业效益具有重要的意义。
2 变频器在锅炉电气系统中的主要应用
2.1 应用变频器的必要性
风机、水泵等设备被广泛应用于能化企业的各个方面，是电动机拖动机械设备中应用最广泛的设备。该设备在通过传统的调节方式进行调节时，能量浪费较大。通过引入变频调速技术使得调速方式发生了根本的改变，电动机的转速由原来的不可变转为可变。电动机可以根据实际需求量进行自动调节转速，该装置的转换效率高，节能效果相对于其他控制方式也更好。通过应用变频调速技术，可以降低电机水泵的转速进而减少轴承的磨损及发热，这样不仅能节约维修成本，而且还能延迟设备的使用寿命。此外，变频调速技术可以实现自动控制，避免了操作人员频繁操作，降低了员工的劳动强度，同时还能减少设备运行的噪音，优化工作环境。变频调速器还具有故障检测、诊断、数字显示功能，这样更加提升了锅炉的运行安全性。
2.2 锅炉系统改造方案
由于锅炉的引风机和鼓风机的风量控制主要是通过调节风门的大小来实现的，而带动风机的电动机转速却不可调整，故此，造成了大量的调节损失和电量浪费。锅炉水泵的调节也存在浪费电量的现象，因此通过利用变频器可以实现以下方面的自动控制。
1）自动控制炉膛负压。传统的人工调节方式，往往负压忽大忽小难以掌握，负压过大会使漏风损失和排烟热损失加大，增加引风机电能损耗，负压过小的话，炉膛正压向外扑火，造成安全隐患且污染环境。变频器具有内置调节功能通过炉膛负压传感器的测量值，进行自动调节引风机转速，维持炉膛负压稳定。
2）自动控制蒸汽压力。蒸汽压力是锅炉运行中的重要参数，蒸汽压力不稳定的话会对各用汽车间的产量和质量造成极大影响。变频期采集蒸汽压力传感器的测量值，利用内置自动调节功能对炉排和鼓风机的转速进行跟踪并根据压力的变化，做到精确控制。
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3）自动控制汽包液位。水位影响蒸发效果和锅炉安全：水位过高，蒸汽含水率大，影响产品质量；水位过低，威胁锅炉安全。跟上述方式相同，变频器可以通过测量到的汽包液位置，利用自动调节功能进行有效调节，进而保证汽包水位的稳定性。
3 变频器系统配置设计要点
3.1 通过接触器来控制变频器启、停时，接触器必须放在变频器后.因变频器带电初始化需要一段时间，如果接触器在变频器前.在接触器吸合并给变频器启动信号的同时.变频器还没有初始化完毕.致使变频器不能正确启动，在进行锅炉埋刮板给煤机调试时.初期就是将接触器放在变频器前.结果变频器没有正常启动.后来将接触器放在变频器后就正常了。
3.2 在设备排列布置时.应该注意将变频器单独布置.尽量减少可能产生的电磁辐射千扰在实际工程中.由于受到房屋面积的限制往往不可能有单独布置的位置.应尽量将容易受干扰的弱电控制设备与变频器分开。
3.3 变频器电源输入侧可采用容量适宜的空气开关作为短路保护.但不可频繁操作，因为变频器内部有大电容.其放电过程较为缓慢.频繁操作将造成过电压而损坏内部元件。
3.4 控制变频调速电机启动、停止.如果由接触器来控制时.切记频繁的操作有可能损坏变频器内部元件：
3.5 尽量减少变频器与控制（DCS）系统不必要的连线.以避免传导千扰除了控制系统（DCS）与变频器之间必须的控制线外.其它如控制电源等应分开，由于控制系统及变频器均需要24V 直流电源.有时变频器会通过直流电源对控制系统（DCS）产生传导干扰.所以在设计中或订货时要特别加以说明.要求用两个直流电源分别对两个系统供电。
3.6 注意变频器对电网的干扰，变频器在运行时产生的高次谐波会对电网产生影响.使电网波型严重畸变.可能造成电网电压降很大、电网功率因数很低.大功率变频器应特别注意，解决的方法主要有采用无功自动补偿装置以调节功率因数.同时可以根据具体情况在变频器电源进线侧加装电抗器以减少对电网产生的影响。
3.7 变频器柜内除本机专用的空气开关外.不宜安置其它操作性开关电器.以免开关噪声入侵变频器.造成误动作。
3.8 应注意限制最低转速，在低转速时.电机噪声增大.电机冷却能力下降.若负载转矩较大或满载.可能烧毁电机。
3.9 注意防止发生共振现象，由于定子电流中含有高次谐波成分.电机转矩中含有脉动分量.有可能造成电机的振动与机械振动产生共振.使设备出现故障应在预先找到负载固有的共振频率后.利用变频器频率跳跃功能设置.躲开共振频率点。
4 结语
随着我国经济的不断发展，国家对企业节能减排的要求也越来越严格，变频器技术在工业锅炉运行中，具有调速性能好、节能效果明显、保障运行安全性及稳定性的众多功能。通过利用该技术对锅炉系统进行技术改造，不仅起到了节能减排的功效，且极大提高了企业的生产率及经济效率。
参考文献：
[1] 车长源． 锅炉风机节能技术［M］． 北京：中国电力出版社，1999．
[2] 赵斌，莫桂强． 变频调速器在锅炉风机节能改造中的应用［J］． 广西电力，2003（3）．
[3] 周谟仁.流体力学泵与风机 [M]，北京：中国建筑工业出版社，1994.
论文作者:宋杰彬
论文发表刊物:《电力设备》2018年第9期
论文发表时间:2018/7/3
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