刘荷英

【摘要】：交流变频调速是现代的高新技术之一，包含了电机学、微电子学、电力电子学等多种学科内容，变频调速技术完美融合了传统行业和信息通讯顶尖技术，降低了能源消耗，为企业创造了巨大的经济效益，为企业健康发展提供了充分的保障。因此风机使用企业为使风机的电力消耗最小，采用变频控制技术，整合传统的电机调速原理、计算机控制技术、现代电力电子技术。当实际使用风量低于风机在额定转速下产生的风量时，降低风机的运行转速，降低风机的功率消耗，同时使电机以最经济的方式运行，使该系统的节能达到最大。本研究利用变频技术对风机控制系统进行技术改造，极大地降低了电力行业厂用电的消耗，对其它的风机使用场合也值得借鉴。

【关键词】：风机控制系统；节能技术；改造；变频器；应用

【分类号】：TP391.72

众多的文献资料及工程实践表明，发电厂中发电机组消耗了全厂用电总量的80%左右，其中尤以一些辅助设备，如风机、水泵等的用电消耗占总用电消耗量的主要部分。往往上述设备因为自身能力有限，还要承受过重的生产负荷，以致能源消耗过大，极大提高了企业生产成本。在风机控制系统中应用变频节能技术，全面优化风机控制系统各项技术参数，使风机运行平稳可靠，操作更加便捷，减少人力及电能的消耗，缓解了维修人员的工作强度，解决了能源消耗过多的实质性问题。所以，对电厂风机控制系统采取节能改造技术极具现实意义。本文分析了利用变频技术对风机控制系统进行技术改造，笔者结合自身多年的工作经验，对风机控制系统节能技术有深刻的体会，现将实际的改造的研究过程作一汇报。

一、生产工艺

（一）风机作用

在锅炉的运行系统中，风机是其重要组成部分，起到送风供氧的作用，促使炉内燃料燃烧速度加快并燃烧充分，减少不必要的能源消耗，以减少整个运行系统燃料的浪费。鼓风机往炉膛内输送空气，为燃料燃烧输送必需的氧气，让燃料燃烧更加充分，并确保高强度的燃烧速率，以获得一定的炉膛温度。引风机将燃烧后的多余废气，从炉内抽出经烟囱排至大气，并保持炉内压力达到运行要求。

（二）变频技术介绍

随着信息技术发展，一些新兴技术不断涌入人们生产及生活中，如变频技术就是此类新兴技术之一。交流变频调速技术是近些年兴起的电力传动调速技术，综合多个领域的学科技术，如现代通信技术、计算机控制技术、电力电子技术等，相比其它调速方式，无论是性能、还是技术均十分优越，变频调速具有极高的调速效率，所能源的综合消耗比较少，且调速范围广，可无级调速；此外，还具有灵敏的动态响应、便捷的操作、完善的保护功能、调速精度高等特点，给予工艺自动化提供更为方便的操作，在多个领域获得应用，是企业节能改造手段的重要选择之一。

相比普通交流电机调速，低压变频器是一种不错的选择，施耐德ATV71 系列变频器应用到本次课题研究，采用优化正弦波空间矢量控制技术及世界上最先进的第四代由德国公司生产的最新器件-IGBT 模块，科学的设计、紧凑的配置、抗潮、防腐、宽广的调速范围，齐全的保护功能、较强的电压变化适应能力，多应用于电网电压波动大的企业和区域，节电效果十分理想。

风机控制系统最好的节能方式就是经过技术改造的以变频器为核心的变频调速控制系统。基于变频器的变频调速控制系统，根据外部的信息反馈及系统运行的实际情况，提出系统实际所需的风机参数即风机风量、压力，依据风机的性能特性确定对应的频率（即风机实际需求转速）调节信号，并同步调整各个环节的输入与输出，使之整个系统平滑调节。根据测算，当风机转速由100%额定转速减少到70%额定转速，仅风机自身耗电就可降低50%左右，再加没有采用变频控制技术的调节方式的能耗增加，本技术方案的此时节能率大于60% ，因此，对于负荷经常性变化且变化大的电厂，尤其对一些发电厂长期运行处于低负荷、低转速情况，基于变频调速自动控制装置，增加风机控制系统，可有效降低发电厂综合能源消耗，实现节能目的[1]。

总之，采用变频调节技术，不仅可极大减少能源消耗，还有下述值得关注：将原有运行设备改造为变频控制，可充分避免了因大功率电动机启动时产生的启动电流对其它电机造成的冲击破坏；电机及管道检修周期进一步延长，使检修人员维护工作更加轻松；促使机组自动装置稳定性提高，优化了机组运行，更加经济可靠；优化了设备运行参数，运行效率极大提升。执行闭环自动控制，减少人工的误操作，并使工人的劳动强度大大降低，省去管理费用支出。变频调节性能突出，为系统的优化改造提供极其便利的条件，方便改造不断完善；变频调节应用后，降低了风机的实际运行转速，很大程度上降低了噪声污染。

（三）控制方案及系统配置

课题研究对象为1# 炉鼓风机，风机型号：G75-7F-16D电机型号为Y355M2-4-250kW， 适配的变频器为施耐德 ATV71HC25N4 ， 所需数量1 台，采用一拖一的拖动方式。

（四）系统控制方式

所有变频控制柜单独操控一台风机，具有变频及工频双向切换功能；变频柜控制电源采用隔离变压器分离主回路的方式，达到电气隔离的目的；风机供电以变频或工频的双回路方式供电，电气互锁配合机械互锁接触器执行，添加刀熔开关于变频器输入端，便于退出及维护变频器运行；变频控制柜具有远程及就地操作功能，如配置了远程控制室及就地变频控制柜，两大功能可切换使用；设置紧急停机功能，变频柜处任何控制状态下，如远程控制状态，就地控制状态抑或变频控制状态等，一旦接到紧急情况，便会马上停机；变频柜可标准模拟量输入，也可输出 AI/AO，开关量输入DI，输出DO，连接 DCS 系统，方便开启，停用及变频切换，也可轻松调节、风量、控制变频复位，可动态监控风机运行状况、运行频率、承受负荷及遇到的故障等[2]。

二、风机技术改造取得的成果

该风机应用变频技术对控制系统进行改造，对比原系统，改造后的控制系统可无级调速，自身电量损耗很小，减少了设备故障率，此外，有效结合了变频器、人机界面等，自动化调控风量，系统不仅实现了既定的节能目的，还符合了生产工艺要求。技术改造后，变频器变频调速应用到传统发电厂风机控制系统，实现了节能的目的，并可在短期内收回投入成本，因此在发电厂风机控制系统技术改造中采用变频调节技术具有相当大的潜力，还可提升电厂的系统综合控制水平。

三、结论

本文所作的上述论述具有一定的局限性，仅仅从风机控制系统节能技术改造这个层面略作论述，肯定还有许多方面需要涉及，只有在实际操作中及时发现问题，并制定切实可行的应对方案，才能使应用变频技术的控制系统运行更加安全可靠，有助于降低能源消耗的最大化，为我国能源建设做出必要贡献。

参考文献：

[1]王儒.基于PLC与变频器的发电厂风机节能控制系统研究[J].科技风，2011，（14）：113.

[2]张萍.变频器在风机控制系统节能技术改造应用[J].中文信息，2015，（8）：330-330，373.