BB公司CAS800變頻器在燃燒爐引風機中的節能應用研究

孫志賓等

摘要：由于人們對資源的無節制開采，目前能源的日益緊張已經成為了人們不得不面對的問題，與能源相關的供需矛盾也開始制約著我國目前以及以后的經濟建設。文章從變頻調速能夠節能的相關原理、變頻器以及它的調速原理以及燃燒爐上變頻器的應用等問題出發，對ABB公司CAS800變頻器在燃燒爐引風機中的節能應用進行相關的研究。

關鍵詞：CAS800變頻器；燃燒爐引風機；節能應用；調速原理；變頻器 文獻標識碼：A

中圖分類號：TK223 文章編號：1009-2374（2015）06-0098-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0476

近些年來，由于人們對資源的無節制開采，目前，能源的日益緊張已經成為了人們不得不面對的問題，相應的，與能源相關的供需矛盾也開始制約著我國目前以及以后的經濟建設。在各個行業中，造紙行業在自身的運營過程中會使用大量的泵類以及風機進行負載，因此，它也是對電力能源進行主要消耗的用電大戶。在使用過程中，這些電動機基本都是在比較低的電能利用率中進行相關作業的，所以，如果可以將這些電動機在使用過程中的電能利用率提高15%～25%，那么，全年全國可以節約的電能數量是非常巨大的。

1 變頻調速能夠節能的相關原理

在這里可以將堿回收工段燃燒爐作為樣例。按照相關規定，堿回收燃燒爐的引風機以及送風機的相關風量裕度是6%～10%及4.5%。在整個設備的設計過程中設計人員很難將管網的阻力計算出來，同時，考慮到設備在長期的使用過程中可能會出現的各種各樣的問題，設計人員經常會把系統能夠達到的最大風壓裕度以及風量當成是選擇設備類型的依據。然而，設備的系列以及型號是有限的，在選擇過程中經常會出現在選不到符合要求的設備就轉而選擇其他與所需差距最小的一種，通常情況下這種的裕度會大于30%左右。所以，這些設備在運行過程中，由于沒有達到生產所需要的實際要求，只能夠靠對風道的擋板的開度或是風門進行一定的調節來滿足企業在實際的生產過程中所使用的生產工藝對于自身所需的風量的要求。相對的，在水泵的運行過程中，需要靠對設備的閥門的開度進行相應的調節來使水的流量能夠達到供水的要求，水泵運行的工況和風機類似，在作業中，把憑借對風門或是閥門的開度進行調整從而對水泵流量以及風機風量進行調節的方法叫做節流調節。通常情況下，水泵或是風機自身所固有的特性不會發生改變，在進行節流調節的整個過程中，僅僅使用將閥門或是風門的開度變小的方法來人為地使管路的阻力得到增加，這樣的做法不僅使管路系統所受到的損失得到增加，也不利于水泵以及風機等設備的節能運行，因此，設計人員可以使變頻調速的方式發生改變，通過使水泵以及風機的原有轉速來使水泵的流量以及風機的風量獲得一定的改變，從而能夠適應整個生產過程中的生產工藝的相關需要。這樣的調節方式被稱作水泵以及風機的調速控制。使用這樣的調控方式可以使水泵、風機的無級調速得到實現，同時可以方便地形成一個閉環監控系統，從而使恒流量或是恒壓控制能夠得到實現。在實際的作業過程中，這樣的運行系統所消耗的能耗最少，企業能夠獲得的綜合效益也最高。

2 變頻器以及它的調速原理

所謂變頻器，是在其運行過程中通過使用電力半導體器件所具有的通斷作用，使工頻電源轉變成其他頻率的電能控制裝置。通常來說，從變頻器的外部結構上來看，它分為三個部分：主電路的接線端，這一部分主要包括整個工頻電網中的輸入端以及另一邊的接電動機上的輸出端；操作版面，即指鍵盤；控制端，主要有受外部信號來對變頻器進行控制的端子、對變頻器的工作狀態進行指示的端子以及微機與變頻器或是其他設備中的通信接口等等。控制回路以及主回路共同構成了變頻器的內部組成，主回路是為異步電動機在運行過程中提供調頻調壓電源的負責電力變換的部分；控制電路是由制動電路、運算電路、對信號起到控制作用的輸入輸出電路以及檢測電路等部分組成。根據電機的相關理論可以得知，N=60f/p（1-s）是表示異步電動機轉速的公式，這里的f表示的是電機定子供電的相關頻率，s表示的是轉差率，p表示的是電機定子繞組極對數。由已知公式可以知道，如果將定子供電頻率進行勻速改變，那么就可以使電動機的轉速得到平滑的改變，但是，只對電機定子供電的相關頻率進行改變是不夠的，因為它的降低或是升高等變化會使磁通發生增大或是減小的變化，進而致使電動機的最大轉矩變小。甚至在嚴重時還會導致電動機發生堵轉現象或是使磁路發生飽和，使鐵耗量迅速增大。面對這種情況，在對電源的頻率進行調節的時候，還應對電壓的大小進行相應的調節，使磁通的穩定得到維持，也使最大轉矩不發生改變。

3 燃燒爐上變頻器的應用

3.1 相關工藝簡介

在造紙的蒸發工段中，將送來的濃黑液送進圓盤蒸發器，使其經過爐膛煙氣的另一次蒸發，得到濃縮后，由黑液噴槍對其進行高壓噴入，使其進入到高溫燃燒爐內，在經過一二次的風景預熱器之后，根據它的實際情況按照不同的比例經由不同的入口高度來送進爐膛。在燃燒過程中，一定要保證爐膛自身的負壓要處于-25～-65Pa，這樣的保證作業過程中的安全運行以及穩定燃燒。要使爐膛負壓得到穩定有兩種方案可對其進行控制：一種是電動機按照工頻恒速進行運轉；另一種是使用交流變頻調速的方案。

3.2 使控制功能得到實現

在整個系統的運行過程中，引風機是由一臺交流異步的電動機進行驅動的。根據對國內市場上的多種變頻器的控制特點以及性能進行比較后，結合引風機自身的現實狀況以及工作特點，選擇了ABB公司的CAS800變頻器。這個系列的變頻器在具有一般變頻器的控制功能外，還有設定值修正、PID控制、睡眠功能以及多信號輸入等控制功能。CAS800系列的變頻器內置有一個PID控制器，它可以通過對由壓力傳感器所測得的相關爐膛負壓進行比較，從而形成偏差信號，根據此信號，變頻器可以利用自身的PID控制功能，使風機的轉速得到一定的調節，從而使爐膛的負壓得到穩定。

3.3 對睡眠功能的參數進行設定

如果想要按照正確的方法使用變頻器，使它的優越性能得到完全的發揮，那么，對它的參數進行正確的設置就顯得十分重要。對于CAS800系列的變頻器來說，它的控制板面上帶有相關的啟動導向，在用戶第一次為變頻器上電的時候，啟動導向就可以按照最佳步驟對用戶進行引導，使其順利完成設備的調試過程。CAS800系列的變頻器還具有受PID控制的系統休眠功能。這項功能可以避免電機在超低速的狀態中工作，既能達到節約電能的目的，又可以實現減少對于電機的損耗。在爐膛的負壓達到了-60Pa的時候，為了達到使設備能夠進行正常作業的負壓要求，這時PID控制器就可以使電機的轉速降低，從而保持低速作業的狀態，既使電機正常作業，又可以節約電能。

4 結語

根據相關統計，這套設備在運行的半余年時間中，所收到的節能效果十分顯著，風機平均每月的耗電量為28000度，如仍舊使用風門控制，那么耗電量預計會在39000度左右，此外，它還使風機以及電機的使用壽命得到延長，使軸承以及風機葉輪的磨損減少，節約了檢修的時間以及費用。

參考文獻

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作者簡介：孫志賓（1978-），男，河北唐山人，開灤服務分公司電氣工程師，研究方向：PLC及變頻在供暖中的

應用。

（責任編輯：黃銀芳）