1、引言 
    廣東某紙業(yè)有限公司瓦楞紙生產(chǎn)過程中所需蒸汽由一臺(tái)4噸及一臺(tái)6噸的燃油鍋爐供給，其中4噸鍋爐的引風(fēng)機(jī)配置一臺(tái)7.5KW的三相異步電機(jī)，6噸鍋爐的引風(fēng)機(jī)配置一臺(tái)15KW的三相異步電機(jī)。兩個(gè)鍋爐均通過調(diào)節(jié)入口風(fēng)門檔板的開度調(diào)節(jié)其引風(fēng)量，在實(shí)際運(yùn)行過程中常因引風(fēng)量過小導(dǎo)致爐膛正壓而使鍋爐熄火；或因引風(fēng)量太大導(dǎo)致爐內(nèi)燃油燃燒不充分而產(chǎn)生大量黑煙，浪費(fèi)燃油資源。為此我們對(duì)鍋爐的引風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速技術(shù)改造，以達(dá)到節(jié)能降耗及提高鍋爐的自動(dòng)化運(yùn)行水平。
2、風(fēng)機(jī)調(diào)速原理
2.1 風(fēng)機(jī)是一種平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其基本參數(shù)有：
    ①風(fēng)量Q：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過風(fēng)機(jī)的空氣量；
    ②風(fēng)壓H：當(dāng)空氣流過風(fēng)機(jī)時(shí)，風(fēng)機(jī)給予每立方米空氣的總能量稱為風(fēng)機(jī)的全壓Ht（Pa）,其由靜壓Hd和動(dòng)壓Hg組成，即Ht=Hd+Hg；
    
    ③功率P：風(fēng)機(jī)工作有效的總功率，Pt=Q•Ht；
    
    ④效率η：風(fēng)機(jī)空氣功率除以風(fēng)機(jī)軸功率。
    
2.2 風(fēng)機(jī)特性曲線
    H-Q曲線：當(dāng)轉(zhuǎn)速恒定時(shí)，風(fēng)壓與風(fēng)量間的關(guān)系特性；
    
    P-Q曲線：當(dāng)轉(zhuǎn)速恒定時(shí)，功率與風(fēng)量間的關(guān)系特性；
    
    η-Q曲線：當(dāng)轉(zhuǎn)速恒定時(shí)，風(fēng)機(jī)的效率特性。
    
    在不同轉(zhuǎn)速控制時(shí)的H-Q曲線如圖一所示：
    
    由流體力學(xué)可知：P（功率）=Q（流量）×H（壓力）
    
    而 Q/Qe=n/ne
    
    H/He=（n/ne）2
    
    P/Pe=（n/ne）3
    
    Qe: 風(fēng)機(jī)的額定流量
    
    He: 風(fēng)機(jī)的額定壓力
    
    Pe：風(fēng)機(jī)的額定功率
    
    ne：風(fēng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速
    
    由上述公式可知：如果風(fēng)機(jī)的效率一定，當(dāng)要求調(diào)節(jié)流量Q下降時(shí)，轉(zhuǎn)速n可成比例下降，此時(shí)風(fēng)機(jī)的軸輸出功率P是成立方關(guān)系下降。即風(fēng)機(jī)電機(jī)的耗電功率P與其轉(zhuǎn)速n近似成立方關(guān)系。
    
2.3 管網(wǎng)的風(fēng)阻特性
    當(dāng)管網(wǎng)的風(fēng)阻特性保持不變時(shí)，風(fēng)量與通風(fēng)阻力之間的關(guān)系為：
    K=R·Q2
    
    K：通風(fēng)阻力，單位（Pa）
    
    R:風(fēng)阻，單位（kg/ m3）
    
    Q:風(fēng)量，單位（m3/s）
    
    由風(fēng)量與通風(fēng)阻力之間的關(guān)系式可知：風(fēng)阻特性曲線為拋物線（如圖一中的R曲線所示）。
    
2.4風(fēng)機(jī)的節(jié)能原理
    
    三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)速與頻率的關(guān)系為
    
    n=60f（1-s）/P
    
    當(dāng)改變定子繞組的電源頻率時(shí)，就可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，即可調(diào)節(jié)風(fēng)量的大小，因此調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速就可相應(yīng)地調(diào)節(jié)輸入風(fēng)機(jī)的功率，這樣就避免了風(fēng)門調(diào)節(jié)風(fēng)量時(shí)消耗在風(fēng)門上的功率。
    
3、引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
    在此鍋爐引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速控制中，利用變頻器的段速功能根據(jù)鍋爐的不同工作狀態(tài)自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)頻率，從而達(dá)到調(diào)節(jié)引風(fēng)量的目的。
    
    此鍋爐為負(fù)壓燃燒的鍋爐，如爐膛壓力偏高，火焰就可能噴出，損壞設(shè)備或燒傷人員；而如果爐膛負(fù)壓過大，則會(huì)吸入過多的冷空氣，致使?fàn)t膛溫度降低，增加熱損失。
    
    鍋爐的啟動(dòng)應(yīng)緩慢進(jìn)行，其啟動(dòng)過程為：
    
    ①水系統(tǒng)檢查
    
    ②啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)
    
    ③啟動(dòng)鍋爐，此時(shí)鍋爐自控系統(tǒng)先啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)對(duì)爐膛和風(fēng)道進(jìn)行吹掃
    
    ④點(diǎn)燃過程，電極產(chǎn)生高壓電火花，燃油助燃器開始點(diǎn)燃，燃燒器電磁閥開通，點(diǎn)小火，火焰監(jiān)測(cè)器開始工作，如燃燒正常，延遲一分鐘，啟動(dòng)大火電磁閥點(diǎn)大火，經(jīng)監(jiān)測(cè)大火正常后，轉(zhuǎn)為正常燃燒階段
    
    ⑤根據(jù)蒸氣用量情況鍋爐在大火、小火之間反復(fù)切換
    
    在鍋爐的運(yùn)行過程中，鍋爐自控系統(tǒng)根據(jù)大、小火電動(dòng)閥的不同工作情況自動(dòng)調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)入口檔板的開度調(diào)節(jié)鼓風(fēng)量大小，而引風(fēng)機(jī)則是通過人工調(diào)節(jié)其風(fēng)門的大小調(diào)節(jié)其引風(fēng)量，考慮到鍋爐實(shí)際運(yùn)行情況及投資成本，我們運(yùn)用變頻器的段速功能對(duì)鍋爐引風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速改造，其電氣原理如圖三所示：
    
    該調(diào)速系統(tǒng)所用的變頻器為丹佛斯變頻器VLT2800系列7.5KW及15KW變頻器各一臺(tái)，以4噸鍋爐7.5KW引風(fēng)機(jī)為例說明：
    
    先按電機(jī)銘牌設(shè)變頻器相關(guān)電機(jī)參數(shù)，其它參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試設(shè)置如下：
    
    214=2（外部/預(yù)置）
    
    215=64（32Hz,50＊64%）
    
    216=72（36Hz,50＊72%）
    
    217=80（40Hz,50＊80%）
    
    302=7（18輸入端子啟動(dòng)）
    
    304=24（27輸入端子預(yù)參考值作用）
    
    305=22（預(yù)置參考值，zui低位）
    
    307=23（預(yù)置參考值，zui高位）
    系統(tǒng)工作原理：
    
    ①當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，中間繼電器KA1吸合，變頻器啟動(dòng)，同時(shí)27輸入端子得電預(yù)置參考值起作用，變頻器輸出32Hz；
    
    ②當(dāng)鍋爐鼓風(fēng)完成后進(jìn)入大火燃燒階段，33輸入端子得電，變頻器輸出40Hz；
    
    ③當(dāng)需要小火時(shí)，29端子得電，33端子失電，變頻器輸出36Hz；
    
    ④鍋爐根據(jù)生產(chǎn)蒸汽用量在大火與小火之間切換。
    
    6噸爐的工作原理與4噸爐的工作原理相同，只是各段速設(shè)置不同。
4、結(jié)束語
    
    對(duì)4噸及6噸鍋爐的引風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速改造后，其節(jié)能效果相當(dāng)明顯：
    
    ①不需再由人工調(diào)節(jié)風(fēng)門檔板，提高了鍋爐自動(dòng)化運(yùn)行水平；
    
    ②提高了鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定性，降低了燃油損耗；
    
    ③引風(fēng)機(jī)速度平均下降30%左右，從而節(jié)省了大量電能。

1、引言 
    廣東某紙業(yè)有限公司瓦楞紙生產(chǎn)過程中所需蒸汽由一臺(tái)4噸及一臺(tái)6噸的燃油鍋爐供給，其中4噸鍋爐的引風(fēng)機(jī)配置一臺(tái)7.5KW的三相異步電機(jī)，6噸鍋爐的引風(fēng)機(jī)配置一臺(tái)15KW的三相異步電機(jī)。兩個(gè)鍋爐均通過調(diào)節(jié)入口風(fēng)門檔板的開度調(diào)節(jié)其引風(fēng)量，在實(shí)際運(yùn)行過程中常因引風(fēng)量過小導(dǎo)致爐膛正壓而使鍋爐熄火；或因引風(fēng)量太大導(dǎo)致爐內(nèi)燃油燃燒不充分而產(chǎn)生大量黑煙，浪費(fèi)燃油資源。為此我們對(duì)鍋爐的引風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速技術(shù)改造，以達(dá)到節(jié)能降耗及提高鍋爐的自動(dòng)化運(yùn)行水平。
2、風(fēng)機(jī)調(diào)速原理
2.1 風(fēng)機(jī)是一種平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其基本參數(shù)有：
    ①風(fēng)量Q：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過風(fēng)機(jī)的空氣量；
    ②風(fēng)壓H：當(dāng)空氣流過風(fēng)機(jī)時(shí)，風(fēng)機(jī)給予每立方米空氣的總能量稱為風(fēng)機(jī)的全壓Ht（Pa）,其由靜壓Hd和動(dòng)壓Hg組成，即Ht=Hd+Hg；
    
    ③功率P：風(fēng)機(jī)工作有效的總功率，Pt=Q•Ht；
    
    ④效率η：風(fēng)機(jī)空氣功率除以風(fēng)機(jī)軸功率。
    
2.2 風(fēng)機(jī)特性曲線
    H-Q曲線：當(dāng)轉(zhuǎn)速恒定時(shí)，風(fēng)壓與風(fēng)量間的關(guān)系特性；
    
    P-Q曲線：當(dāng)轉(zhuǎn)速恒定時(shí)，功率與風(fēng)量間的關(guān)系特性；
    
    η-Q曲線：當(dāng)轉(zhuǎn)速恒定時(shí)，風(fēng)機(jī)的效率特性。
    
    在不同轉(zhuǎn)速控制時(shí)的H-Q曲線如圖一所示：
    
    由流體力學(xué)可知：P（功率）=Q（流量）×H（壓力）
    
    而 Q/Qe=n/ne
    
    H/He=（n/ne）2
    
    P/Pe=（n/ne）3
    
    Qe: 風(fēng)機(jī)的額定流量
    
    He: 風(fēng)機(jī)的額定壓力
    
    Pe：風(fēng)機(jī)的額定功率
    
    ne：風(fēng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速
    
    由上述公式可知：如果風(fēng)機(jī)的效率一定，當(dāng)要求調(diào)節(jié)流量Q下降時(shí)，轉(zhuǎn)速n可成比例下降，此時(shí)風(fēng)機(jī)的軸輸出功率P是成立方關(guān)系下降。即風(fēng)機(jī)電機(jī)的耗電功率P與其轉(zhuǎn)速n近似成立方關(guān)系。
    
2.3 管網(wǎng)的風(fēng)阻特性
    當(dāng)管網(wǎng)的風(fēng)阻特性保持不變時(shí)，風(fēng)量與通風(fēng)阻力之間的關(guān)系為：
    K=R·Q2
    
    K：通風(fēng)阻力，單位（Pa）
    
    R:風(fēng)阻，單位（kg/ m3）
    
    Q:風(fēng)量，單位（m3/s）
    
    由風(fēng)量與通風(fēng)阻力之間的關(guān)系式可知：風(fēng)阻特性曲線為拋物線（如圖一中的R曲線所示）。
    
2.4風(fēng)機(jī)的節(jié)能原理
    
    三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)速與頻率的關(guān)系為
    
    n=60f（1-s）/P
    
    當(dāng)改變定子繞組的電源頻率時(shí)，就可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，即可調(diào)節(jié)風(fēng)量的大小，因此調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速就可相應(yīng)地調(diào)節(jié)輸入風(fēng)機(jī)的功率，這樣就避免了風(fēng)門調(diào)節(jié)風(fēng)量時(shí)消耗在風(fēng)門上的功率。
    
3、引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
    在此鍋爐引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速控制中，利用變頻器的段速功能根據(jù)鍋爐的不同工作狀態(tài)自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)頻率，從而達(dá)到調(diào)節(jié)引風(fēng)量的目的。
    
    此鍋爐為負(fù)壓燃燒的鍋爐，如爐膛壓力偏高，火焰就可能噴出，損壞設(shè)備或燒傷人員；而如果爐膛負(fù)壓過大，則會(huì)吸入過多的冷空氣，致使?fàn)t膛溫度降低，增加熱損失。
    
    鍋爐的啟動(dòng)應(yīng)緩慢進(jìn)行，其啟動(dòng)過程為：
    
    ①水系統(tǒng)檢查
    
    ②啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)
    
    ③啟動(dòng)鍋爐，此時(shí)鍋爐自控系統(tǒng)先啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)對(duì)爐膛和風(fēng)道進(jìn)行吹掃
    
    ④點(diǎn)燃過程，電極產(chǎn)生高壓電火花，燃油助燃器開始點(diǎn)燃，燃燒器電磁閥開通，點(diǎn)小火，火焰監(jiān)測(cè)器開始工作，如燃燒正常，延遲一分鐘，啟動(dòng)大火電磁閥點(diǎn)大火，經(jīng)監(jiān)測(cè)大火正常后，轉(zhuǎn)為正常燃燒階段
    
    ⑤根據(jù)蒸氣用量情況鍋爐在大火、小火之間反復(fù)切換
    
    在鍋爐的運(yùn)行過程中，鍋爐自控系統(tǒng)根據(jù)大、小火電動(dòng)閥的不同工作情況自動(dòng)調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)入口檔板的開度調(diào)節(jié)鼓風(fēng)量大小，而引風(fēng)機(jī)則是通過人工調(diào)節(jié)其風(fēng)門的大小調(diào)節(jié)其引風(fēng)量，考慮到鍋爐實(shí)際運(yùn)行情況及投資成本，我們運(yùn)用變頻器的段速功能對(duì)鍋爐引風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速改造，其電氣原理如圖三所示：
    
    該調(diào)速系統(tǒng)所用的變頻器為丹佛斯變頻器VLT2800系列7.5KW及15KW變頻器各一臺(tái)，以4噸鍋爐7.5KW引風(fēng)機(jī)為例說明：
    
    先按電機(jī)銘牌設(shè)變頻器相關(guān)電機(jī)參數(shù)，其它參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試設(shè)置如下：
    
    214=2（外部/預(yù)置）
    
    215=64（32Hz,50＊64%）
    
    216=72（36Hz,50＊72%）
    
    217=80（40Hz,50＊80%）
    
    302=7（18輸入端子啟動(dòng)）
    
    304=24（27輸入端子預(yù)參考值作用）
    
    305=22（預(yù)置參考值，zui低位）
    
    307=23（預(yù)置參考值，zui高位）
    系統(tǒng)工作原理：
    
    ①當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，中間繼電器KA1吸合，變頻器啟動(dòng)，同時(shí)27輸入端子得電預(yù)置參考值起作用，變頻器輸出32Hz；
    
    ②當(dāng)鍋爐鼓風(fēng)完成后進(jìn)入大火燃燒階段，33輸入端子得電，變頻器輸出40Hz；
    
    ③當(dāng)需要小火時(shí)，29端子得電，33端子失電，變頻器輸出36Hz；
    
    ④鍋爐根據(jù)生產(chǎn)蒸汽用量在大火與小火之間切換。
    
    6噸爐的工作原理與4噸爐的工作原理相同，只是各段速設(shè)置不同。
4、結(jié)束語
    
    對(duì)4噸及6噸鍋爐的引風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速改造后，其節(jié)能效果相當(dāng)明顯：
    
    ①不需再由人工調(diào)節(jié)風(fēng)門檔板，提高了鍋爐自動(dòng)化運(yùn)行水平；
    
    ②提高了鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定性，降低了燃油損耗；
    
    ③引風(fēng)機(jī)速度平均下降30%左右，從而節(jié)省了大量電能。