(内蒙古锡林浩特市集中供热中心，内蒙古 锡林浩特 026000)
摘 要： 文章以锡林浩特市集中供热中心的沸腾式热水锅炉为例，介绍了变频器在锅炉自动控 制系统中的应用。
关键词：变频器；循环泵；供热；节能
中图分类号：TK223.7 文献标识码：B 文章编号：1007—6921(2009)20—0099—02
集中供热系统降低成本增加效益的办法就是节约能量。集中供热作为北方建筑内部重点耗能 设备，它的耗电一般要占整座建筑电耗的45%以上。而集中供热机组是以满足使用场所的最 大热量来进行设计的，而在实际应用中绝大多数用户在使用时，冷热负荷是变化的，一般与 最大设计供热量存在着很大的差异，系统各部分90%以上运行在非满载额定状态。传统的集 中供热采用调节阀门开度的方式来调节热水量和采用挡风板的开度来调节风量，这种调节方 式的缺点不仅是消耗大量能量，而且调节品质难以达到理想状态。在我国，电动机用电量几 乎占到全国电量的2/3，而其中，水泵、风机的用电量又占了电动机总用电量的1/2。
应用交流变频技术通过对集中供热的末端如锅炉风机、热水的循环泵、补水泵等进行控制调 节，从而使供热系统风量、热水流量等负荷工况参数按负荷情况得到适时调节，不但能改善 系统的调节品质，达到阀门、风门/回流调节、变极调速等落后调节方式所不能相比的调节 性能，更能达到节约大量电能。对集中供热系统进行变频节能改造是降本增效的一条捷径。
1 应用变频的必要性
对风机、水泵一类的设备，被广泛应用于工矿企业的各个方面，是电动机拖动的机械设备中 应用最为广泛的一类机械。对这类设备的调节，历来的方法是通过调节风门、挡板或阀门的 开度来完成。在调节过程中，由于电机的转速是不可变的，因此大部分的能量都消耗在了挡 板及阀门上，造成了能量的浪费。变频调速技术的引入使以往的调节方式发生了根本性的变 化。电动机的速度由原来的不可变，变为可变，电动机可以根据实际需求量实时的调节转 速，加之这一类负载电动机的轴功率输出P与电动机转速N的立方成正比，例如：运行速度为 80%时的耗电功率为0.8的立方即为51.2%，节能效果比其他控制方式好，装置的转换效率也 好，因此获得巨大的节能效果。图1为变频器在风机上应用变频调节与挡板调节电能消耗对 比图表。
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2 控制方案
我们单位的锅炉是沸腾式的热水锅炉，用阀门调节循环水泵的开度，有的循环水泵的开度为 2/3。用挡板调节鼓风机和引风机的开度，风机的开度为2/3。浪费大量的电能的同时容易烧 坏电机。
针对以上情况，采用以下控制方案：①以往由于运行管理水平的限制，集中调节习惯进行单纯的质调节既供热系统在整个 运 行期间，循环流量固定不变（为设计流量即最大流量）。随着变频调速技术的发展，供热系 统的变流随调节。对于室内双管系统或单管系统，其最佳调节方式都为质量并调方式：即调 供回水温度又调系统循环流量。如果用变频器调节循环水泵的话节约大量电能的同时调节品 质达到理想状态而且能自动保护电机(见图2)。②燃煤锅炉一般配套鼓风机，为适应锅炉热负荷的变化和高效率下燃烧，鼓、引风机的 风量要根据燃料消耗量进行调节。传统的风量调节，是在功频运转下，改变风门的开度，这 种调节大量电能消耗在挡板上。如果锅炉鼓风机和引风机采用变频调速方法控制风量节约能 量的同时根据炉膛温度的变化和烟气含氧量的变化自动调风——煤比至最佳或次最佳，达到 经 济燃烧。图3为鼓风机、引风机变频调速系统的原理图。燃料在锅炉中燃烧，需要一定比例 的氧气。鼓风机的作用是向炉膛输送一定量空气，满足燃料燃烧所需氧气。送入空气量与燃 料量比例必须合适，过大、过小，都影响燃料的正常燃烧和锅炉效率。鼓风要调频变风量的 控制过程为：按照不同的燃料种类，给定过量空气系数，当负荷变动，引起燃料量的变动， 此时为维持给定的过量空气系数，送风量必须变动。根据含氧量的测定或炉膛温度的测量， 调节器进行实测值与设定值的比较，由变频器控制鼓风机变频调速，完成送风量的调节。
引风机的作用是排出烟气，并使炉膛能在3mm～5mm水柱的负压下运行。引风机和鼓风机应连 动操作，在锅炉启动时，先启动引风机，后启动鼓风机；锅炉停运时，先停鼓风机，后停鼓 风机。引风机在变风量调节过程中，是把炉膛3mm～5mm水柱负压作为设定值。引风机风量过 大，炉膛负压过高；引风机风量过小，炉膛负压偏小，甚至出现炉膛正压，炉膛向外喷火。 当锅炉负荷增大时，燃料量增加，送风量增加，此时炉膛实际负压减少，调节器指令变频器 增品增速，加大引风机风量，保证炉膛维持给定负压。负荷减少，反之依然。
风机的工作特性与水泵类似，风压与频率、转速的平方成正比，功率与频率、转速的立方成 正比。在风机变频调速的过程中，由于避免了风门的节流损失，节电显著，同时，因实现了 自动调节，改善了燃烧过程，提高了锅炉效率，深受用户欢迎。由于送风量的调节比较复杂 ，有的用户采用人工方法进行变频器的频率设定工作，当然不如自动调节理想，但也能起到 满意的效果。由于鼓风机、引风机常常与锅炉是一机一炉配置，因此，变频器与鼓风机、引 风机也宜一对一配置(如图3)。
1－锅炉；2－鼓风机；３－引风机 ；
４－引风机变频控制柜 ； ５－炉膛温度传感器；
６－微压差传感器 ；７－鼓风机变频控制柜 ；８－测氧计
3 变频器的性能描述
保护电机，采用变频调速技术后，电机水泵的转速普遍下降，减少了轴承的磨损和 发热，延长泵和电动机的机械使用寿命。降低了设备的维修费用。同时，变频器具有手动/ 自动转换功能，可根据实际情况进行转速的变化，由于变频器启动和调速平稳，减少了对电 网的冲击。
因实现自动控制，不需要操作人员频繁操作，克服了平常因调节阀门故障对生 产带来的影响，降低了员工的劳动强度。同时减少了电机运行时的噪音，消除了阀门因节流 而产生的噪音，改善了员工的工作环境。系统采用闭环控制，参数超调波动范围小，偏差能 及时进行控制。控制精度高，能保证生产工艺稳定，提高了产品的质量和产量。由于变频调 速器具有十分灵敏的故障检测、诊断、数字显示功能，提高了锅炉运行的可靠性。
4 结束语
变频调速技术用于锅炉控制系统中，具有调速性能好、节能效果显著、运行工艺安全可靠 等多项优点。在大力提倡节约能源的今天，推广使用这种集现代先进电力电子技术和计算机 技术于一体的高科技节能装置，对于提高劳动生产率、降低能耗具有重大的现实意义。
［参考文献］
［1］ 周光华，李显热网运行调度检修规程与节能计量技术使用手册［M］.
［2］ 罗大海，诸葛茜液体力学简明教程［M］.