第一章 變頻恒壓供水

一、產(chǎn)品系列簡介
　　VF系列變頻恒壓無塔供水系統(tǒng)采用國際上先進(jìn)的交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)，對(duì)水泵進(jìn)行調(diào)速以達(dá)到恒壓供水的目的。該系統(tǒng)由以下幾部分組成：
（1）壓力傳感器將管網(wǎng)上壓力信號(hào)變化量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)變化量，輸給PID控制器。
（2）PID控制系統(tǒng)將電信號(hào)經(jīng)分析運(yùn)算后，輸出給變頻調(diào)速器。
（3）變頻器按PID的信號(hào)控制水泵轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)水壓。
（4）用戶根據(jù)實(shí)際情況在PID上設(shè)定所需壓力值，該系統(tǒng)根據(jù)用戶用水量的變化，隨時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，以維持恒壓變量供水，從而大幅度的節(jié)約電能，提高供水質(zhì)量。

1. VF系列：
　　通過用供水專用控制器或PLC配套PID、壓力傳感器等來控制變頻器按一定的順序輪流驅(qū)動(dòng)1臺(tái)或多臺(tái)水泵變頻運(yùn)行。變頻器能根據(jù)壓力閉環(huán)控制要求自動(dòng)確定運(yùn)行泵臺(tái)數(shù)（在設(shè)定范圍內(nèi)）同一時(shí)間只有1臺(tái)泵由變頻驅(qū)動(dòng)，當(dāng)變頻驅(qū)動(dòng)的泵運(yùn)行到設(shè)定的上限頻率而需要增加泵時(shí)，變頻器將該泵切換到工頻運(yùn)行，同時(shí)驅(qū)動(dòng)另一臺(tái)泵變頻運(yùn)行。（例如：如一套系統(tǒng)，3臺(tái)15KW水泵，當(dāng)打到自動(dòng)恒壓供水時(shí)，按啟動(dòng)開關(guān)開始工作，變頻器首先起動(dòng)第一臺(tái)水泵；當(dāng)單臺(tái)水泵達(dá)到最高轉(zhuǎn)速（即頻率50HZ=工頻時(shí)）仍達(dá)不到所設(shè)定的壓力，這時(shí)PLC或供水控制器將這臺(tái)水泵切換到工頻運(yùn)行，變頻器帶運(yùn)下一臺(tái)水泵啟動(dòng)并控制其轉(zhuǎn)速；當(dāng)?shù)诙_(tái)泵到最高轉(zhuǎn)速（即頻率50HZ=工頻時(shí)）還達(dá)不到所設(shè)定的壓力，PLC或供水控制器將第二臺(tái)泵也切換到工頻，變頻器將帶動(dòng)第三臺(tái)水泵運(yùn)行并控制轉(zhuǎn)速以滿足供水壓力。當(dāng)用戶用水量變小，變頻器首先降低第三臺(tái)水泵轉(zhuǎn)速；當(dāng)轉(zhuǎn)速降到5HZ時(shí)接近停機(jī)時(shí)，管網(wǎng)壓力仍然偏大時(shí)，PLC或供水控制器將前三臺(tái)的某一臺(tái)水泵停機(jī)，變頻器繼續(xù)對(duì)水泵進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，以此得到管網(wǎng)恒壓。（見后VF10恒壓供水主回路圖）

2. VF消防與生產(chǎn)生活系列：
　　控制柜是具有寬范圍恒壓控制系統(tǒng)，適用于生產(chǎn)與消防用水共用一個(gè)管網(wǎng)，設(shè)定低恒壓用于生活，高恒壓用于消防。VF消防供水設(shè)備系列：

3. 消防供水系列
　　1號(hào)、2號(hào)為穩(wěn)壓泵，3號(hào)、4號(hào)為消防泵。平時(shí)1號(hào)、2號(hào)穩(wěn)壓水泵一直交替工作，始終保持管網(wǎng)系統(tǒng)壓力，當(dāng)出現(xiàn)火情打開消火栓時(shí)，水流指示器發(fā)出信號(hào)，通過控制系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)水泵3號(hào)、4號(hào)。其中3號(hào)、4號(hào)互為備用。該設(shè)備采用微機(jī)控制，具有自動(dòng)啟動(dòng)泵功能，也可用變頻控制，根據(jù)用不同的消防壓力要求，設(shè)定不同的消防壓力。

二、產(chǎn)品性能與特點(diǎn)
1 VF系列恒壓變量供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，操作方便，運(yùn)行安全可靠， 無需水塔和高位水箱及氣壓罐就可以做到高質(zhì)量安全供水。本設(shè)備占地面積小，只需水泵機(jī)組和一個(gè)變頻器控制柜的位置。
2 由于無需制造高位水箱和壓力罐，節(jié)省了大量鋼材，從而大大減輕了自重，便于運(yùn)輸和安裝。
3 由于該系統(tǒng)采用了閉環(huán)自動(dòng)控制，可隨時(shí)根據(jù)用戶情況調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，從而改變供水量。由于水泵耗電功率與水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速三次方成正比關(guān)系；所以水泵調(diào)速運(yùn)行時(shí)節(jié)電效果非常顯著，平均耗電較通常的供水方式可節(jié)電30％--50％。
4 水泵電機(jī)采用變頻器軟啟動(dòng)方式，無大電流沖擊。
5 全部自動(dòng)調(diào)節(jié)控制，無需專人值班。
6 保護(hù)功能完善，具備故障自動(dòng)診斷，及配有自動(dòng)應(yīng)急裝備。
7 壓力自動(dòng)顯示，便于調(diào)試安裝。
8 用多臺(tái)小泵代替大泵，電機(jī)單機(jī)容量降低了1/2—1/3。避免了大馬拉小車的現(xiàn)象，減少了功率損耗。
9 供水范圍寬，可根據(jù)用戶需求選擇不同水泵及臺(tái)數(shù)。
10 本系統(tǒng)具有睡眠功能，在管道加裝逆止閥門，管網(wǎng)保持壓力在一定范圍內(nèi)時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)將停止工作（睡眠），節(jié)約電能，將管網(wǎng)壓力不夠時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)恢復(fù)工作。

三、變頻調(diào)速恒壓供水原理

四、規(guī)格型號(hào)及使用范圍
VF10-15-2
注：1. VF10代表變頻無塔供水設(shè)備類型 2. 15代表水泵功率（KW） 3.2代表水泵臺(tái)數(shù)

五、安裝調(diào)試與使用

六、運(yùn)行注意事項(xiàng)

七. 應(yīng)用范圍

●高層建筑、生活小區(qū)等各類建筑中取代高位水池（水塔）、提供生活用水、消
防用水。
●中小型水廠、加油泵站、污水處理廠站。
●工礦企業(yè)生產(chǎn)用水(例如化工、紡織、印染、鋼鐵等企業(yè)都需大量用水)。
●采暖、空調(diào)用的冷、熱水循環(huán)系統(tǒng)。
●各種輸油系統(tǒng)
● 特殊場合，如艦艇、軍事基地、人事設(shè)施等。

八.技術(shù)參數(shù)
●1、流量范圍 0～4000m3
●2、壓力范圍 0～2.7Mpa
●3、電機(jī)單機(jī)容量 0.18～250KW
●4、系統(tǒng)效率 >95%η
●5、調(diào)節(jié)精度 5%或±0.02Mpa
●6、調(diào)節(jié)穩(wěn)定時(shí)間 ≯40S
●7、控制方式 PID控制，模糊控制
●8、噪聲 ≯水泵定額
●9、通訊接口 RS/232/485/422

第二章 火電廠變頻變頻節(jié)能改造

1前言

　　目前，在我國電源結(jié)構(gòu)中，火電裝機(jī)容量占74%，發(fā)電量占80%；水電裝機(jī)容量占25%，發(fā)電量占19%；核電僅占1%左右，因此火電機(jī)組及其輔機(jī)設(shè)備的節(jié)能改造工作是非常重要的?；痣姀S中的各類輔機(jī)設(shè)備中，風(fēng)機(jī)水泵類設(shè)備占了絕大部分，蘊(yùn)藏著巨大的節(jié)能潛力。由于火電機(jī)組調(diào)峰力度的加大，這些機(jī)組的負(fù)荷變化范圍很大，必須實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)水泵的流量。目前調(diào)節(jié)流量的方式多為節(jié)流閥調(diào)節(jié)，由于這種調(diào)節(jié)方式僅僅是改變了通道的通流阻抗，而電動(dòng)機(jī)的輸出功率并沒有多大改變，所以浪費(fèi)了大量的能源。隨著電力行業(yè)的改革不斷深化，廠網(wǎng)分家，競價(jià)上網(wǎng)政策的逐步實(shí)施，降低廠用電率，降低發(fā)電成本，提高上網(wǎng)電價(jià)的競爭力，已成為各火電廠努力追求的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，要求越來越迫切。風(fēng)機(jī)水泵類負(fù)載采用調(diào)速驅(qū)動(dòng)具有非?？捎^的節(jié)能效果，這已是共識(shí)。
　　另外，交流電機(jī)的直接起動(dòng)(尤其是高壓電機(jī))會(huì)產(chǎn)生巨大的電流沖擊和轉(zhuǎn)矩沖擊，在很短的起動(dòng)過程中，轉(zhuǎn)子籠型繞組及阻尼繞組將承受很高的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力，致使籠條的端環(huán)斷裂。直接起動(dòng)時(shí)的大電流還會(huì)在定子繞組的端部產(chǎn)生很大的電磁力，使繞組端部振動(dòng)和變形，造成定子繞組絕緣的機(jī)械損傷和磨損，從而導(dǎo)致定子繞組絕緣擊穿。直接起動(dòng)時(shí)的大電流還會(huì)引起鐵芯振動(dòng)，使鐵芯松馳，引起電機(jī)發(fā)熱增加。在火力發(fā)電廠中，高壓大容量交流籠型異步電動(dòng)機(jī)的使用非常廣泛，由于直接起動(dòng)而造成的電動(dòng)機(jī)燒毀和轉(zhuǎn)子斷條事故屢屢發(fā)生，給機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行造成很大的威脅。因此大容量異步電動(dòng)機(jī)采用軟起動(dòng)方式，對(duì)于延長電動(dòng)機(jī)的使用壽命，減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊，保證機(jī)組正常運(yùn)行是非常必要的。由于電動(dòng)機(jī)的變頻軟起動(dòng)可提供高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩并可做到平滑無沖擊，所以采用變頻器實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)的效果也是非常突擊的。同時(shí)，采用調(diào)速驅(qū)動(dòng)，還可以有效地減輕風(fēng)機(jī)水泵葉輪的磨損，延長設(shè)備使用壽命，降低運(yùn)行噪聲。還有運(yùn)行工藝對(duì)輔機(jī)設(shè)備的控制性能的改善也是十分迫切的，例如鍋爐風(fēng)機(jī)和給粉機(jī)的調(diào)速控制，可以大幅度地改善爐內(nèi)的燃燒工況，從而節(jié)煤、節(jié)水，并可節(jié)省這些物料的運(yùn)輸，處理能量等。工藝條件的改善可以創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益，已不再簡單地局限在節(jié)能的范疇，人們會(huì)很快地認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，并迅速行動(dòng)起來。
本公司針對(duì)發(fā)電廠各種高低壓輔機(jī)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行工況，逐一地進(jìn)行節(jié)能改造方案舉例。

2 風(fēng)機(jī)
　　風(fēng)機(jī)是火力發(fā)電廠重要的輔助設(shè)備之一，鍋爐的四大風(fēng)機(jī)(送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)或排粉風(fēng)機(jī)和煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī))的總耗電量約占機(jī)組發(fā)電量的2%左右。隨著火電機(jī)組容量的增大，電站鍋爐風(fēng)機(jī)的容量也在不斷增大，如國產(chǎn)200MW機(jī)組，風(fēng)機(jī)的總功率達(dá)7140kW(其中，送風(fēng)機(jī)二臺(tái)2500kW，引風(fēng)機(jī)二臺(tái)3200kW，排粉風(fēng)機(jī)總功率1440kW)，占機(jī)組容量的3%以上。因此，提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率對(duì)降低廠用電率具有重要的作用。

2.1 風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況和節(jié)能效果
　　我國電站風(fēng)機(jī)已普遍采用了高效離心風(fēng)機(jī)，但實(shí)際運(yùn)行效率并不高，其主要原因：
一．風(fēng)機(jī)的調(diào)速性能差
二．運(yùn)行點(diǎn)遠(yuǎn)離風(fēng)機(jī)的最高效率點(diǎn)。

　　我國現(xiàn)行的火電設(shè)計(jì)規(guī)程SDJ-79規(guī)定，燃煤鍋爐的送、引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量裕度分別為5%和5%~10%，風(fēng)壓裕度分別為10%和10%~15%。這是因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)過程中，很難準(zhǔn)確地計(jì)算出管網(wǎng)的阻力，并考慮到長期運(yùn)行過程中可能發(fā)生的各種問題，通常總是把系統(tǒng)的最大風(fēng)量和風(fēng)壓富裕量作為選擇風(fēng)機(jī)型號(hào)的設(shè)計(jì)值。但風(fēng)機(jī)的型號(hào)和系列是有限的，往往在選用不到合適的風(fēng)機(jī)型號(hào)時(shí)，只好往大機(jī)號(hào)上靠。這樣，電站鍋爐送、引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和風(fēng)壓富裕度達(dá)20%~30%是比較常見的。
　　電站鍋爐風(fēng)機(jī)的風(fēng)量與風(fēng)壓的富裕度以及機(jī)組的調(diào)峰運(yùn)行導(dǎo)致風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況點(diǎn)與設(shè)計(jì)高效點(diǎn)相偏離，從而使風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率大幅度下降。一般情況下，采用調(diào)節(jié)門調(diào)節(jié)的風(fēng)機(jī)，在兩者偏離10%時(shí)，效率下降8%左右；偏離20%時(shí)，效率下降20%左右；而偏離30%時(shí)，效率則下降30%以上，對(duì)于采用調(diào)節(jié)門調(diào)節(jié)風(fēng)量的風(fēng)機(jī)，這是一個(gè)固有的不可避免的問題。可見，鍋爐送、引風(fēng)機(jī)的用電量中，很大一部分是因風(fēng)機(jī)的型號(hào)與管網(wǎng)系統(tǒng)的參數(shù)不匹配及調(diào)節(jié)方式不當(dāng)而被調(diào)節(jié)門消耗掉的。因此，改進(jìn)離心風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)方式是提高風(fēng)機(jī)效率，降低風(fēng)機(jī)耗電量的最有效途徑。

2.2 風(fēng)機(jī)調(diào)速節(jié)能改造方案分析

(1) 對(duì)于常年帶滿負(fù)荷的機(jī)組根據(jù)生產(chǎn)狀況，大部分所配置的風(fēng)機(jī)及電動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)考慮各方面因素，都加大容量。而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是恒定不變的，總是滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)量及風(fēng)壓需要安裝一個(gè)放風(fēng)調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)風(fēng)量因而浪費(fèi)電能，及產(chǎn)量和質(zhì)量提高。同時(shí)產(chǎn)生很大的噪音，造成噪音污染。我們的方案如下：

一、 當(dāng)風(fēng)量裕度在10%左右時(shí)，此時(shí)只要采用調(diào)節(jié)閥門調(diào)節(jié)即可，不必采用變速調(diào)節(jié)。
二、 當(dāng)風(fēng)量余度大于10%時(shí)，采用變頻調(diào)速非常經(jīng)濟(jì)，安裝變頻器來控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速則可不用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)風(fēng)量，，風(fēng)壓基本保持恒定。所需風(fēng)量大小由窯面操作人員根據(jù)情況隨時(shí)調(diào)節(jié)變頻器的運(yùn)程控制器，即調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率（0~50Hz）大小達(dá)到控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速快慢，最終控制風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)量滿足工作要求。或在風(fēng)道安裝壓力傳感器組成閉環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的自動(dòng)控制。

三、 優(yōu)點(diǎn)：
1、 安裝變頻器后，主要是采用軟起動(dòng)，消除起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生瞬間沖擊力，對(duì)電動(dòng)機(jī)和風(fēng)機(jī)可起到保護(hù)作用，另風(fēng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，變頻器可以自動(dòng)斷電，對(duì)電機(jī)起保護(hù)作用。
2、 在風(fēng)機(jī)風(fēng)量有富余放空情況下，安裝變頻器后，可保證節(jié)電效果在30%以上。一般在6~10個(gè)月回收成本。
3、 降低噪音污染，提高電機(jī)功率因數(shù)，達(dá)到0.98以上，起到環(huán)保節(jié)電作用。

(3) 風(fēng)機(jī)的功率一般在1000~2000kW，在目前的功率器件耐壓條件下，采用高壓IGBT和IGCT的三電平中壓變頻器，是目前的最佳選擇方案。這種變頻器的功率器件不串不并，可靠性最高，逆變單元采用12只HV-IGBT或IGCT，使用的功率器件最少，成本最低，體積最小。輸入采用12脈沖整流器，網(wǎng)側(cè)諧波小；輸出采用LC濾波器，電流波形好，總的諧波畸變率THD<1%，適合于任何籠型異步電機(jī)，且不必"降額"使用。輸出電壓等級(jí)有2.3kV，3.3kV和4.16kV，對(duì)于我國的6kV電機(jī)，可將電機(jī)進(jìn)行Y/△改接，線電壓為3.47kV，考慮風(fēng)機(jī)一般均有設(shè)計(jì)余量，因此采用3.3kV的變頻器，完全能滿足要求。對(duì)于老設(shè)備的改造特別有利，是目前最為經(jīng)濟(jì)合理的改造方案。

3 水 泵
　　火力發(fā)電機(jī)組必須配備的水泵主要有鍋爐給水泵、循環(huán)水泵和凝結(jié)水泵，其次還有射水泵、低壓加熱器疏水泵、熱網(wǎng)水泵、冷卻水泵、灰漿泵、軸封水泵、除鹽水泵、清水泵、過濾器反洗泵、生活水泵、消防水泵和補(bǔ)給水泵等。這些水泵數(shù)量多，總裝機(jī)容量大:50MW火電機(jī)組的主要配套水泵的總裝機(jī)容量為6430kW，占機(jī)組容量的12.86%；100MW機(jī)組為10480kW，占10.48%；200MW機(jī)組為15450kW，占7.73%。100MW機(jī)組主要配套水泵的總耗電量約占全部廠用電量的70%左右。由此可見，水泵確實(shí)是火力發(fā)電廠中耗電量最大的一類輔機(jī)。因此，提高水泵的運(yùn)行效率，降低水泵的電耗對(duì)降低廠用電率具有舉足輕重的意義。

3.1 給水泵
　　與風(fēng)機(jī)一樣，由于設(shè)計(jì)中層層加碼，留有過大的富裕量，造成大馬拉小車現(xiàn)象之外，由于采用節(jié)流調(diào)節(jié)，為滿足生產(chǎn)工藝上的要求，造成更大的能源浪費(fèi)現(xiàn)象。一臺(tái)200MW發(fā)電機(jī)組的給水泵，其電動(dòng)機(jī)功率達(dá)5000kW，水泵的出口壓力為25.0MPa，而正常運(yùn)行時(shí)的汽包壓力為16.5MPa。水泵的出口壓力與正常的汽包壓力之間的差別如此之大(8.5MPa)的原因有兩個(gè):
(1) 考慮到鍋爐檢修以后打水壓試驗(yàn)的需要；
(2) 為給水調(diào)節(jié)閥前提供較大的壓力，以提高調(diào)節(jié)系統(tǒng)的反應(yīng)速度。
　　由以上分析可知，當(dāng)電動(dòng)機(jī)定速運(yùn)行時(shí)，為了維持汽包壓力在正常值，必須在給水管道上加裝給水調(diào)節(jié)閥，增加阻力，以至消耗大量的能源。若電機(jī)采用調(diào)速驅(qū)動(dòng)，則可用改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來滿足不同的壓力要求，節(jié)省了因閥門阻力引起的附加損耗，達(dá)到節(jié)能的目的。同時(shí)以調(diào)速方法改變壓力的響應(yīng)速度遠(yuǎn)比改變閥門開度來得快，使鍋爐汽包水位自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的反應(yīng)加快，改善了鍋爐給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的性能。
　　為了降低水泵的能耗，除了提高水泵本身的效率、降低管路系統(tǒng)阻力、合理配套并實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)調(diào)度外，采用調(diào)速驅(qū)動(dòng)是一種更加有效的途徑。因?yàn)榇蠖鄶?shù)水泵都需要根據(jù)主機(jī)負(fù)荷的變化調(diào)節(jié)流量，對(duì)調(diào)峰機(jī)組的水泵則尤其如此。根據(jù)目前我國電網(wǎng)的負(fù)荷情況，大多數(shù)125MW機(jī)組已參與調(diào)峰，為擴(kuò)大調(diào)峰能力甚至一些200MW機(jī)組也不得不參與調(diào)峰運(yùn)行。為這類調(diào)峰機(jī)組配套的各種水泵最好采用調(diào)速驅(qū)動(dòng)，以獲得最佳節(jié)能效果。例如，有一臺(tái)國產(chǎn)200MW機(jī)組配備三臺(tái)DG400-180型定速給水泵，當(dāng)主機(jī)負(fù)荷為180MW時(shí)運(yùn)行兩臺(tái)泵，調(diào)節(jié)閥的節(jié)流損失高達(dá)2.2MPa，僅此一項(xiàng)每年浪費(fèi)電能883.9萬kW?h。如果改用一臺(tái)全容量調(diào)速給水泵則可以節(jié)省大量電能(表1)。由表1可見，當(dāng)主機(jī)采用定壓運(yùn)行方式時(shí)，可平均節(jié)電20%，當(dāng)主機(jī)采用定-滑-定運(yùn)行方式時(shí)可平均節(jié)電30%。以上是沒有考慮給水焓升變化的計(jì)算結(jié)果，如果考慮調(diào)速泵中給水焓升較小，則平均節(jié)電率將下降3%~5%。
從效率變化方面來看，節(jié)流調(diào)節(jié)法在工況改變時(shí)泵的效率曲線不變，因此隨著流量減小泵的效率下降比較快，而轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)法當(dāng)水泵轉(zhuǎn)速改變時(shí)，泵的效率曲線也相應(yīng)改變。因此，可以保證泵始終在高效區(qū)范圍內(nèi)運(yùn)行。
　　如果管路系統(tǒng)的靜揚(yáng)程H0=0(例如水平開式供水的情況)，那么管路系統(tǒng)阻力曲線近似于相似拋物線，泵的運(yùn)行工況點(diǎn)近似于相似工況點(diǎn)。這樣，泵在變速運(yùn)行過程中性能參數(shù)的變化可用比例定律表示，由(1)式可得:
　　因此，用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)法調(diào)節(jié)流量可以大幅度節(jié)約電能。譬如流量下降到額定流量的80%，軸功率將下降到額定值的51%；如果流量下降到50%，那么軸功率可以大幅度地下降到13%。當(dāng)然，實(shí)際上還要考慮調(diào)速裝置的滑差損失等因素，即使如此節(jié)電效果也是十分可觀的。如果靜揚(yáng)程H0不太大，也可以近似用比例定律來估計(jì)調(diào)速節(jié)能的效果。
以上敘述了一臺(tái)泵單獨(dú)供水時(shí)調(diào)速節(jié)能的原理，火力發(fā)電廠中單泵供單爐的單元制給水系統(tǒng)就屬于這種情況。但是，單機(jī)容量100MW以下的火力發(fā)電廠基本上采用母管制給水系統(tǒng)，這種系統(tǒng)根據(jù)所需給水量的變化增減運(yùn)行泵的臺(tái)數(shù)，即所謂臺(tái)數(shù)調(diào)節(jié)法。
　　如果泵的臺(tái)數(shù)比較多，采用這種方法也可以使各泵的運(yùn)行工況點(diǎn)接近于高效區(qū)，所以運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性也比較好。有些給水系統(tǒng)還配備了流量大小不同的給水泵，根據(jù)負(fù)荷進(jìn)行大小泵搭配運(yùn)行，即所謂經(jīng)濟(jì)調(diào)度，這樣運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性會(huì)更好些。但是，為了最大限度地提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，最理想的方案還是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，因?yàn)榕_(tái)數(shù)調(diào)節(jié)法仍然存在一些節(jié)流損失，而且在變負(fù)荷時(shí)泵的運(yùn)行效率仍然有些降低，圖3表示采用臺(tái)數(shù)調(diào)節(jié)法與轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)法時(shí)泵軸功率的差異?！　　　　　　　?
　　另外，與轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)法相比，臺(tái)數(shù)調(diào)節(jié)法不僅經(jīng)濟(jì)性差，而且安全性也差，因?yàn)樗仨毟鶕?jù)負(fù)荷經(jīng)常起動(dòng)和停泵，增加了不安全因素。
由于給水泵的功率大，一般在5000kW以上，采用變頻調(diào)速雖然性能優(yōu)越，但是成本太高，投資回收周期長，在目前還不能滿足給水泵節(jié)能改造的要求，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，給水泵實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速也是完全可能的。目前300MW機(jī)組的給水泵一般采用小汽輪機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)，200MW及以下機(jī)組則大部分可采用液力耦合器調(diào)速。液力耦合器雖屬低效調(diào)速方式，但是即使在低轉(zhuǎn)速比時(shí)，相對(duì)節(jié)流調(diào)節(jié)而言，也有明顯的節(jié)能效果，并且因其投資少，見效快，資金回收周期短，在老機(jī)組和中小機(jī)組節(jié)能改造工程中，不失為一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的改造方案。

3.2 循環(huán)水泵
　　循環(huán)水泵是為火電機(jī)組凝汽器系統(tǒng)提供冷卻水的重要輔機(jī)設(shè)備，為大流量低揚(yáng)程軸流泵。一般小機(jī)組為母管制，大機(jī)組為單元制。其運(yùn)行方式為隨機(jī)組長期連續(xù)運(yùn)行。一般一臺(tái)機(jī)組為兩臺(tái)泵，冬天一臺(tái)泵運(yùn)行、夏天需兩臺(tái)泵運(yùn)行。為了運(yùn)行的可靠性，也有設(shè)計(jì)三臺(tái)泵的，一臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用，一臺(tái)檢修。
　　循環(huán)水泵目前大多采用動(dòng)葉可調(diào)的軸流泵，但是由于是定速運(yùn)行，因此很難適應(yīng)季節(jié)和負(fù)荷的變化，造成冷卻水的大量浪費(fèi)。若采用變頻調(diào)速改造，既可節(jié)能降耗，又提供了循環(huán)水的流量調(diào)節(jié)手段，使機(jī)組保持最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行狀態(tài)。
　　循環(huán)水泵的電機(jī)功率一般在2000~3000kW，采用中壓變頻器改造比較合適，考慮到其運(yùn)行方式，也為了節(jié)省改造經(jīng)費(fèi)，可采用一拖三方案，即用一臺(tái)變頻器分別拖動(dòng)機(jī)組的三臺(tái)循環(huán)水泵。冬季和低負(fù)荷時(shí)，一臺(tái)泵調(diào)速運(yùn)行；夏季和高負(fù)荷時(shí)，一臺(tái)泵定速運(yùn)行，一臺(tái)泵調(diào)速運(yùn)行。調(diào)速泵采集汽機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)壓力，大氣壓力，凝汽器真空及泵的出、入口水溫等信號(hào)經(jīng)控制系統(tǒng)處理后，給變頻器輸出4~20mA的速度給定指令信號(hào)，實(shí)現(xiàn)泵速自動(dòng)調(diào)節(jié)，確保循環(huán)水倍率，提高冷卻效果。

3.3 凝結(jié)水泵

　　凝結(jié)水泵屬中低壓冷水泵，其吸入側(cè)為真空狀態(tài)。一般一臺(tái)機(jī)組設(shè)計(jì)2臺(tái)泵，一臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用，每臺(tái)泵的出力均為110%額定流量；大機(jī)組采用3臺(tái)泵，二臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用，每臺(tái)泵的出力均為55%額定流量。目前存在的問題是:
　　(1)由于凝結(jié)水泵定速運(yùn)行，靠出口電動(dòng)調(diào)節(jié)門的節(jié)流控制，節(jié)流量大，出口壓力高，經(jīng)常發(fā)生泵的格蘭大量漏水造成熱量和水量損失，地面污染，導(dǎo)致不能正常運(yùn)行甚至損壞泵。
　　(2)電動(dòng)調(diào)節(jié)門是電動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)，線性度差，存在調(diào)節(jié)滯后，調(diào)節(jié)品質(zhì)差的問題影響了調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。經(jīng)常出現(xiàn)無水位運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)致泵的嚴(yán)重汽蝕；因?yàn)槭橇⑹奖?，水泵軸向竄動(dòng)嚴(yán)重，電流晃動(dòng)大，軸承損壞，疏水管道振動(dòng)和泄露等故障，增加了泵的維護(hù)工作量，經(jīng)常要倒泵，影響機(jī)組安全運(yùn)行。
　　(3)由于采用定速泵出口門節(jié)流調(diào)節(jié)方式，無法穩(wěn)定控制凝汽器熱井水位，熱井水位時(shí)高時(shí)低，運(yùn)行人員操作頻繁，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
　　凝結(jié)水泵采用變頻調(diào)速改造，除了節(jié)能效果外，還可收到良好的工藝控制效果，提高機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。凝結(jié)水泵的功率一般為500~1500kW，采用中壓變頻器較為合算。對(duì)凝結(jié)水泵進(jìn)行變頻改造，采用一拖一方案。要求正常情況下，一臺(tái)變頻泵運(yùn)行，另一臺(tái)變頻泵備用，當(dāng)一名變頻泵的開關(guān)因故跳閘時(shí)，另一臺(tái)變頻泵的開關(guān)自投，以確保機(jī)組安全運(yùn)行。

3.4 灰漿(渣)泵

　　灰漿(渣)泵是將煤在鍋爐中燃燒后沖到灰漿池中的灰漿、灰渣排到貯灰場的設(shè)備。一般兩臺(tái)機(jī)組共用，配置3臺(tái)泵，每臺(tái)泵的出力為110%額定流量。還要外加一臺(tái)清洗水泵，用來沖洗灰漿(渣)泵及管道的積灰。
　　其運(yùn)行方式是三臺(tái)泵輪流間斷運(yùn)行，因?yàn)槿绻骋慌_(tái)泵長期不運(yùn)行的話，出口會(huì)被灰漿、灰渣堵死，再次開泵時(shí)會(huì)造成電機(jī)過載而燒壞；另外若一臺(tái)泵開著，時(shí)間不長就會(huì)將灰漿池抽干，泵空轉(zhuǎn)引起汽蝕，而停泵若超過半個(gè)小時(shí)，灰漿池又會(huì)溢出，如再次開啟才停運(yùn)的泵，則容易因?yàn)檫^熱而引起電機(jī)損壞。因而操作頻繁，泵和電機(jī)損壞嚴(yán)重。
　　因此，灰漿泵是發(fā)電廠中最需要進(jìn)行變頻改造的泵，而又是進(jìn)行變頻改造經(jīng)濟(jì)性最差的設(shè)備。因?yàn)?，灰漿泵的容量為300~500kW，為6kV高壓電機(jī)，若采用6kV高壓變頻器，沒有這個(gè)功率等級(jí)的設(shè)備，一般都在1000kW以上，設(shè)備的電流利用率低，投資高，不劃算。且灰漿泵的調(diào)速改造主要是改善工藝條件和延長設(shè)備的使用壽命，減少維修量，節(jié)能效益不大。
　　因此，可采用高-低-低方案，即用一臺(tái)變壓器將電壓6kV降為380V或690V，用380V(或690V)低壓變頻器，將6kV電機(jī)換成380V或690V電機(jī)，較為經(jīng)濟(jì)合理。為了進(jìn)一步節(jié)省投資，可采用“一拖三”方案，即用一套變頻調(diào)速裝置，輪流拖動(dòng)三臺(tái)泵運(yùn)行。由于灰漿泵為間斷運(yùn)行方式，泵的切換可采用“冷”切換的方式:停泵--切換--啟動(dòng)另一臺(tái)泵。
　　其它還有低加疏水泵，熱網(wǎng)水泵，清水泵，補(bǔ)給水泵和生活水泵等，均為低壓電機(jī)拖動(dòng)，可根據(jù)其運(yùn)行狀況設(shè)計(jì)合理的改造方案，這里不再一一贅述。

4 燃料制備系統(tǒng)

　　我國絕大部分火電廠是以煤為燃料的，在機(jī)組啟動(dòng)和穩(wěn)燃期間也用油燃料(輕油、重油)。燃料制備系統(tǒng)主要有卸煤輸煤設(shè)備，磨煤機(jī)、給煤機(jī)、給粉機(jī)、排粉機(jī)和供油泵等設(shè)備。

4.1 磨煤機(jī)
　　一般中間貯倉式制粉系統(tǒng)只采用鋼球磨煤機(jī)，每臺(tái)機(jī)組配備2臺(tái)以上，出力儲(chǔ)備系數(shù)>1.15。磨煤機(jī)的控制根據(jù)粉倉粉位信號(hào)采用臺(tái)數(shù)調(diào)節(jié)法，磨煤機(jī)不必采用變頻調(diào)速。若機(jī)組負(fù)荷變動(dòng)大，磨煤機(jī)起動(dòng)頻繁的話，則要解決的是磨煤機(jī)的起動(dòng)沖擊問題，但是僅僅為了解決起動(dòng)問題而采用高壓電機(jī)軟起動(dòng)器的話，也不夠經(jīng)濟(jì)，并且軟起動(dòng)器對(duì)于需要重載起動(dòng)的磨煤機(jī)也作用不大，這時(shí)可進(jìn)行給粉機(jī)的變頻改造以改善燃料控制手段；或增加粉倉容量以減少磨煤機(jī)的起動(dòng)次數(shù)。
　　對(duì)于直吹式制粉系統(tǒng)，每臺(tái)鍋爐配備中速磨煤機(jī)或風(fēng)扇磨煤機(jī)4~8臺(tái)，其中必須有一臺(tái)備用。當(dāng)鍋爐帶額定負(fù)荷運(yùn)行，須6臺(tái)磨煤機(jī)工作時(shí)，允許有2臺(tái)備用；對(duì)于雙爐膛鍋爐，每個(gè)爐膛宜各設(shè)一臺(tái)備用磨煤機(jī)。直吹式制粉系統(tǒng)的燃料(煤粉)是靠排粉風(fēng)機(jī)(對(duì)于負(fù)壓送粉系統(tǒng))，或一次風(fēng)機(jī)(對(duì)于正壓送粉系統(tǒng))送入爐膛燃燒的，為了改善進(jìn)入爐膛的燃料的可控制性，可對(duì)排粉風(fēng)機(jī)或一次風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速改造，而磨煤機(jī)則根據(jù)鍋爐負(fù)荷需要采用臺(tái)數(shù)調(diào)節(jié)。

4.2 給粉機(jī)

　　對(duì)于中間貯倉式制粉系統(tǒng)，燃料(煤粉)是通過給粉機(jī)送入爐膛的，改變給粉機(jī)的轉(zhuǎn)速即可改變給粉量。以前多采用滑差電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)整，存在許多問題，現(xiàn)在均用變頻器來改變其轉(zhuǎn)速。給粉機(jī)都是3kW的小電機(jī)，每臺(tái)鍋爐8~16臺(tái)，實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速主要是改善控制工藝，配合風(fēng)量的變化改善鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)，有利于機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的投入，改善整個(gè)發(fā)電機(jī)組的控制性能。

4.3 給煤機(jī)

　　磨煤機(jī)所需的煤量是由給煤機(jī)輸送的。由于煤種及磨煤機(jī)工況隨時(shí)改變，給煤量也是要改變的。原來受技術(shù)條件的限制，給煤機(jī)存在調(diào)速不穩(wěn)定，下煤不均勻，造成磨煤機(jī)存煤量變化頻繁，導(dǎo)致磨煤機(jī)入口負(fù)壓，出口溫度大幅度波動(dòng)，不利于機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，跑粉、堵煤嚴(yán)重。現(xiàn)在均用變頻器調(diào)節(jié)給煤機(jī)的轉(zhuǎn)速，改善了給煤的可控性，并作為制粉系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制的子系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)制粉系統(tǒng)自動(dòng)化，降低電耗創(chuàng)造了條件。

4.4 供油泵

　　供油泵是在機(jī)組開、停機(jī)時(shí)或者低負(fù)荷時(shí)爐膛燃燒不穩(wěn)定時(shí)為鍋爐提供燃油的設(shè)備，一般兩臺(tái)機(jī)組共用一套燃油系統(tǒng)，配備三臺(tái)供油泵，一臺(tái)運(yùn)行、兩臺(tái)備用。機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，鍋爐的燃料是煤粉，理論上供油泵可以全部停運(yùn)。但是為了應(yīng)付由各種原因造成的鍋爐燃燒不穩(wěn)定的緊急情況，為確保機(jī)組安全運(yùn)行，規(guī)程規(guī)定要有一臺(tái)泵長期運(yùn)行，以維持燃油的正常循環(huán)。這種運(yùn)行方式的缺點(diǎn)是:除了浪費(fèi)能源外，燃油長期高速流動(dòng)，造成貯油罐溫度升高，特別是在盛夏高溫季節(jié)，油罐溫度可高達(dá)50℃，造成嚴(yán)重的安全隱患，供電管路長期呈高壓狀態(tài)，管道閥門，活結(jié)等管件容易發(fā)生滲漏，增加了設(shè)備維護(hù)工作量，也影響了環(huán)境。若改用變頻調(diào)速，正常情況下讓油低速循環(huán)，就可免除上述隱患，又能在緊急情況時(shí)保證鍋爐的供油。供油泵為低壓電機(jī)，可采用低壓變頻器一拖三帶工頻旁路的方案，比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

5 結(jié) 論

　　鑒于發(fā)電廠輔機(jī)電動(dòng)機(jī)調(diào)速節(jié)能的巨大經(jīng)濟(jì)潛力，和面對(duì)廠網(wǎng)分家，競價(jià)上網(wǎng)的嚴(yán)峻形勢，發(fā)電廠輔機(jī)調(diào)速節(jié)能改造勢在必行。各種調(diào)速方式在性能指標(biāo)、節(jié)能效果、資金投入等方面各有其優(yōu)缺點(diǎn)，因此在采用何種調(diào)速方案進(jìn)行節(jié)能改造方面，也沒有一個(gè)統(tǒng)一的章法。本文提出的一些改造方案，是根據(jù)一般電廠的情況提出的，僅供參考。各電廠應(yīng)根據(jù)本廠機(jī)組的具體情況，如負(fù)荷情況(是否調(diào)峰)，輔機(jī)電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)余量，場地位置，資金投入等情況全面考量，選擇適合本廠具體情況的節(jié)能改造方案。
　　考慮到發(fā)電廠生產(chǎn)的具體情況，在進(jìn)行節(jié)能改造時(shí)應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則:
① 安全第一的原則 輔機(jī)電動(dòng)機(jī)作為發(fā)電廠的主要?jiǎng)恿υ?，可靠穩(wěn)定運(yùn)行是最基本的，安全是前提。
②節(jié)能降耗的原則 調(diào)速改造的目的是為了節(jié)能降耗，系統(tǒng)節(jié)能率越高越好，至少達(dá)到30%。其次是改善控制性能，提高機(jī)組整體效益。
③ 投資回收期短的原則 節(jié)能改造，要求低投入，高回報(bào)，要求調(diào)速改造工程的投資回收期盡可能的短，最長不能超過五年。這對(duì)發(fā)電廠節(jié)能改造是個(gè)苛刻的要求，因?yàn)榘l(fā)電廠的上網(wǎng)電價(jià)要比一般工礦企業(yè)的電價(jià)低許多，一般為50%左右。因此在發(fā)電廠進(jìn)行節(jié)能改造時(shí)更要講求經(jīng)濟(jì)性。
④ 系統(tǒng)改動(dòng)最小的原則 改造工程應(yīng)盡可能避免更換原有電機(jī)，減少系統(tǒng)的改動(dòng)。但是為了改善電源結(jié)構(gòu)，消除原有系統(tǒng)的不合理因素或設(shè)備選型嚴(yán)重不當(dāng)?shù)仍?，也可進(jìn)行較大的改造，總之應(yīng)遵循經(jīng)濟(jì)合理的原則。
⑤ 空間適宜的原則 改造工程應(yīng)根據(jù)原系統(tǒng)安裝空間允許的原則考慮，既要滿足設(shè)備對(duì)環(huán)境的要求，又要盡可能安裝在現(xiàn)有的廠房，機(jī)房或控制室等建筑物內(nèi)，避免增加土建工程。
對(duì)于隨機(jī)組長期連續(xù)運(yùn)行的重要設(shè)備，如送、引風(fēng)機(jī)，進(jìn)行變頻調(diào)速節(jié)能改造時(shí)，都要采用一施一方案，即一臺(tái)設(shè)備配置一臺(tái)110%容量的變頻器，并且要設(shè)計(jì)工頻旁路系統(tǒng)，當(dāng)變頻器故障時(shí)將設(shè)備切換到電網(wǎng)運(yùn)行。為了避免因設(shè)備的切換影響機(jī)組安全運(yùn)行，還要設(shè)計(jì)同步切換(Bypass)控制功能，實(shí)現(xiàn)真正的平穩(wěn)無擾動(dòng)切換。對(duì)于可以間歇工作的設(shè)備，如灰漿(渣)泵等，為了降低改造成本，可以采用“一拖N”方案，但必須采用“冷”切換方式，以保證變頻器和拖動(dòng)設(shè)備的安全。

變頻器在火電廠給粉系統(tǒng)的應(yīng)用
1 概述
　　火電廠大型煤粉鍋爐的煤粉由磨煤機(jī)磨制。制粉系統(tǒng)分直吹式和儲(chǔ)倉式二類。儲(chǔ)倉式系統(tǒng)一般采用鋼球式磨煤機(jī)，送粉采用乏氣送粉或熱風(fēng)送粉。采用儲(chǔ)倉式系統(tǒng)的鍋爐，燃煤量應(yīng)隨負(fù)荷及工況變化而改變，而改變?nèi)济毫康氖侄问峭ㄟ^改變給粉機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)的。采用直吹式系統(tǒng)的鍋爐，當(dāng)負(fù)荷及工況發(fā)生變化時(shí)，是通過直接改變給煤機(jī)的給煤量，即調(diào)節(jié)給煤機(jī)轉(zhuǎn)速來改變鍋爐的燃煤量。以往的煤粉鍋爐一般采用直流調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速或滑差電機(jī)等調(diào)整手段，其中以滑差電機(jī)進(jìn)行調(diào)速較為普遍，此種方法存在設(shè)備復(fù)雜、操作繁瑣、運(yùn)行可靠性差、調(diào)速精度及線性度差、能耗高、維護(hù)工作量大等缺點(diǎn)。近年來，隨著變頻調(diào)速技術(shù)的迅速發(fā)展，變頻調(diào)速器以其體積小、重量輕、可控性可靠性高、通用性強(qiáng)、調(diào)速范圍大、特性硬及節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，倍受人們的青睞。本文就以變頻器在邵武發(fā)電公司2×125MW機(jī)組鍋爐給粉機(jī)上的應(yīng)用及改進(jìn)為例，闡述變頻調(diào)速技術(shù)在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用及其發(fā)展前景。

2 鍋爐給粉機(jī)變頻調(diào)速的工作原理及結(jié)構(gòu)
2.1 電動(dòng)機(jī)調(diào)速原理
由電動(dòng)機(jī)特性可知,異步電動(dòng)機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)速(簡稱電機(jī)轉(zhuǎn)速)為:
n=(1-s)×60×f/p r/min
式中，n—電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速
f—電動(dòng)機(jī)定子供電頻率
p—電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)
s=(no-n)/no—為轉(zhuǎn)差率
顯然，改變公式中的參數(shù)f、p和s，便可改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
　　以往的電機(jī)調(diào)速大多通過改變參數(shù)p和s實(shí)現(xiàn)的。由于給粉機(jī)所配用的交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速之間的轉(zhuǎn)差率s極小，若將這一微小差別忽略不計(jì)，則上述公式可近似等同于給粉機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速公式。變頻調(diào)速就是通過均勻地改變定子供電頻率f，平滑地改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，并且在調(diào)速過程中，從高速到低速均能保持有限的轉(zhuǎn)差率，因而具有高效率、寬范圍和高精度的調(diào)速性能，以及足夠強(qiáng)度的機(jī)械特性。

2.2 給粉變頻調(diào)速特性
(1) 調(diào)速范圍
　　理論上講，采用變頻器調(diào)速其范圍為0~100%。但是，根據(jù)不同類型的鍋爐及煤種，一般應(yīng)將轉(zhuǎn)速限制在30~1200rpm，這可通過設(shè)定變頻器的V/f曲線來實(shí)現(xiàn)。

3 給粉變頻調(diào)速系統(tǒng)組成
　　以邵武發(fā)電公司技改工程為例:給粉機(jī)采用通用型變頻器，配用的電動(dòng)機(jī)為Y 112-6、380V/2.2kW型，變頻器選用VF102R2G3。該調(diào)速系統(tǒng)主要由變頻器盤、手操器、電源盤、電機(jī)等組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示:
　　由圖1可見，變頻器是該系統(tǒng)的核心部件。為了保證系統(tǒng)能安全可靠運(yùn)行，操作、維護(hù)方便，本工程給粉機(jī)與變頻器采用一帶一的控制模式(即一臺(tái)變頻器帶一臺(tái)給粉機(jī)電機(jī))。分三層布置共12臺(tái)。

4　變頻調(diào)速應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題及改進(jìn)辦法
　　本變頻調(diào)速系統(tǒng)在投運(yùn)初期，由于給粉機(jī)運(yùn)行工況較為復(fù)雜，其工作環(huán)境較為惡劣，而變頻器內(nèi)部保護(hù)功能又較強(qiáng)，因此，在現(xiàn)場應(yīng)用過程中，多次出現(xiàn)內(nèi)部保護(hù)動(dòng)作而停運(yùn)給粉機(jī)，引發(fā)MFT動(dòng)作。究其原因分析存在以下問題:
　　(1) 由于磨煤機(jī)入口處的木屑分離器分離間隙較大，仍有部分木屑，甚至鐵絲等雜物漏網(wǎng)混入粉倉內(nèi)，由于給粉機(jī)葉輪間隙較小，而導(dǎo)致出現(xiàn)給粉機(jī)被雜物卡澀的現(xiàn)象。在給粉機(jī)被卡后，由于給粉機(jī)電機(jī)仍在運(yùn)轉(zhuǎn)，其電流將會(huì)突然增大，而導(dǎo)致內(nèi)部過流保護(hù)動(dòng)作而停運(yùn)給粉機(jī)。
　　(2) 煤粉溫度控制不當(dāng)，使煤粉濕度較大時(shí)，粉倉內(nèi)煤粉不易下滑，使給粉機(jī)進(jìn)料口處形成空洞，隨之造成粉倉上部煤粉垮塌而直接重壓在給粉機(jī)圓盤上，從而使給粉機(jī)刮板無法將進(jìn)料口處堆積過多、過厚的煤粉刮動(dòng)，造成電機(jī)堵轉(zhuǎn)，給粉機(jī)電機(jī)電流過大，導(dǎo)致變頻器保護(hù)動(dòng)作而停運(yùn)給粉機(jī)。
　　(3) 風(fēng)粉混合器發(fā)生堵粉現(xiàn)象，使給粉機(jī)出口被堵，導(dǎo)致給粉機(jī)進(jìn)料口產(chǎn)生煤粉堆積現(xiàn)象。而使給粉機(jī)刮板無法將進(jìn)料口處堆積過多、過厚的煤粉刮動(dòng)，造成電機(jī)堵轉(zhuǎn)，給粉機(jī)電機(jī)電流過大，導(dǎo)致變頻器保護(hù)動(dòng)作而停運(yùn)給粉機(jī)。
　　(4) 變頻器的過載能力與其適用電機(jī)容量不相配，導(dǎo)致變頻器過載保護(hù)動(dòng)作而停運(yùn)給粉機(jī)。
　　(5)所選用變頻器無斷電自復(fù)位功能，在廠用電切換或廠用電短時(shí)失壓給粉機(jī)全停，引發(fā)MFT動(dòng)作，造成事故的擴(kuò)大。
根據(jù)以上幾個(gè)方面的原因分析，在機(jī)組投產(chǎn)后，我們采取了相應(yīng)的措施及改進(jìn)辦法:
　　針對(duì)上述(1)至(3)存在的問題，我們采用的措施是:A、對(duì)給粉機(jī)機(jī)械缺陷進(jìn)行了徹底的處理，部分機(jī)械部件進(jìn)行了更換，采用了可靠性較高的部件;B、調(diào)節(jié)磨煤機(jī)入口處的木屑分離器分離間隙，通過優(yōu)化調(diào)整分離間隙，消除了漏入粉倉的機(jī)械雜質(zhì);C、加強(qiáng)煤粉溫度的控制，保證了煤粉濕度符合要求;D、對(duì)風(fēng)粉混合器進(jìn)行重新的設(shè)計(jì)改造，以保證其下粉的流暢。
　　針對(duì)上述(4)至(5)存在的問題，我們根據(jù)給粉機(jī)的運(yùn)行情況，認(rèn)真核對(duì)變頻器的過載能力與其適用電機(jī)容量，以確保給粉機(jī)機(jī)械、變頻器及電動(dòng)機(jī)能最佳配合。經(jīng)過綜合考慮，變頻器改進(jìn)為帶"轉(zhuǎn)矩矢量控制"新型控制方式的LG IS4KW變頻器(它具有七次失壓自復(fù)歸的功能);電動(dòng)機(jī)改進(jìn)為防爆式Y(jié)B112－3kW/6 型(具有較好的抗高溫性能)。
　　經(jīng)過以上改進(jìn)后二年多來的運(yùn)行實(shí)踐證明，我公司的給粉機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行良好，維護(hù)工作量很小，深受廣大運(yùn)行維修人員的好評(píng)。

5 結(jié)束語
　　從我公司對(duì)變頻器在給粉機(jī)上的應(yīng)用及改進(jìn)的成功實(shí)踐表明:變頻器取代以往的直流電機(jī)、滑差電機(jī)以及其他機(jī)械調(diào)速裝置，不僅線性度好，靈敏度高，使得電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行可靠、維護(hù)方便，而且變頻器能較好地與電廠DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)控制功能。上述我公司給粉機(jī)應(yīng)用變頻調(diào)速在解決好工藝系統(tǒng)運(yùn)行工況中存在的問題后(如上面所提的五個(gè)問題)，已確保了給粉均勻、鍋爐燃燒穩(wěn)定，從而進(jìn)一步降低了火電廠的低負(fù)荷穩(wěn)燃投油量，提高機(jī)組的運(yùn)行安全性和經(jīng)濟(jì)性，取得了很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在取得經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，火電廠的其他運(yùn)行輔機(jī)設(shè)備，如:凝結(jié)水泵、疏水泵、給煤機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)等應(yīng)用變頻器來進(jìn)行調(diào)速具有較好的前景，可以獲取更好的調(diào)節(jié)品質(zhì)和更高的節(jié)能效益。目前，我公司已在汽機(jī)的凝結(jié)水泵、疏水泵上應(yīng)用變頻器調(diào)速獲得了很好的效果。可見，變頻器在火力發(fā)電廠中有廣泛的應(yīng)用和良好的發(fā)展前景。
第三章 水泥廠變頻節(jié)能改造

　　近一、兩年我國大量引進(jìn)變頻調(diào)速器為各行各業(yè)進(jìn)行節(jié)能改造，水泥廠的羅茨風(fēng)機(jī)、立窯卸料機(jī)，供水泵等設(shè)備應(yīng)用變頻調(diào)速器，經(jīng)過國內(nèi)特別是廣東的多個(gè)水泥廠的應(yīng)用，長期測量的數(shù)據(jù)（如江門市水泥廠的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)）表明，節(jié)能效果是相當(dāng)驚人的，每生產(chǎn)一噸水泥平均節(jié)約４３％的電耗量。由此可見水泥行業(yè)使用變頻器有明顯的節(jié)能效果，是目前最為先進(jìn)的設(shè)備，也是水泥廠今后技改的一個(gè)重要方向?yàn)榱俗尭嗟膹S家認(rèn)識(shí)這種先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，大膽應(yīng)用，在此將變頻調(diào)速器節(jié)能的原理，以及安裝調(diào)試，使用中的問題作一個(gè)綜合報(bào)告。

一、羅茨風(fēng)機(jī)應(yīng)用變頻調(diào)速的節(jié)能原理
　　我國水泥廠較多采用立窯配備１５５～２１５ＫＷ羅茨風(fēng)機(jī)，傳統(tǒng)的風(fēng)量控制辦法是倚靠放風(fēng)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于羅茨風(fēng)機(jī)的供風(fēng)量較為恒定的，煅燒時(shí)根據(jù)窯的情況需要隨時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)量，當(dāng)窯內(nèi)需要少風(fēng)量時(shí)，通過放風(fēng)閥放走多余的風(fēng)量，造成嚴(yán)重的能源浪費(fèi)。怎樣才能節(jié)省放風(fēng)所浪費(fèi)的能源呢？當(dāng)然最根本的辦法是控制羅茨風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)，保證窯內(nèi)需多少風(fēng)量就供多少風(fēng)，完全免除放風(fēng)所造成的浪費(fèi)。因此把風(fēng)機(jī)的節(jié)能問題會(huì)聚焦點(diǎn)，成為風(fēng)機(jī)無級(jí)調(diào)速的問題，針對(duì)１５５～２１５ＫＷ或更大功率電機(jī)、風(fēng)機(jī)、無級(jí)調(diào)速的課題，專家們不懈的努力進(jìn)行研究、攻關(guān)，最終是變頻調(diào)速的方法，獲得了成功。無論是造價(jià)、可靠性、改造周期是最為適合大面積推廣使用的。直流電機(jī)調(diào)速的方法，如此大功率的直流電機(jī)造價(jià)很昂貴更主要的是在水泥廠大粉塵環(huán)境下，直流電機(jī)的電氣壽命很短，因此無法應(yīng)用。液力偶合器的調(diào)速效率較低，并需要改基礎(chǔ)，改造周期一個(gè)多月。根據(jù)國內(nèi)多個(gè)水泥廠應(yīng)用結(jié)果表明，平均節(jié)能在５～１０％，這個(gè)節(jié)能效果比起采用變頻調(diào)速的方法節(jié)能在３０～４５％是無法比擬的，因此很多廠家紛紛放棄液力偶合器采用變頻器。
　　已經(jīng)采用變頻調(diào)速技術(shù)的廠家通過實(shí)踐，實(shí)測對(duì)其可靠性，節(jié)能效果是毫不懷疑了。但是對(duì)于尚未使用過的廠家來說，會(huì)有這樣的疑問，在其它廠使用也許有它的特定條件，因此有此效果，它是否適合自己的設(shè)備呢？不能下一個(gè)定論。在此我們?cè)诶碚摵蛯?shí)踐上闡明，怎樣估計(jì)未使用變頻器的風(fēng)機(jī)的節(jié)能效果。
　　羅茨風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓是不受風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速限制的，不論轉(zhuǎn)速變化如何其風(fēng)壓可以保持不變。而風(fēng)量則與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比的，如公式（１－１）
Ｑ＝ＫＮ（式１－１）
Ｑ：表示風(fēng)量　?。危罕硎撅L(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速?。耍簽橄禂?shù)因此風(fēng)量調(diào)節(jié)，完全由變頻器改變電機(jī)頻率達(dá)到無級(jí)變速，起到調(diào)節(jié)風(fēng)量的效果。根據(jù)現(xiàn)場應(yīng)用工藝風(fēng)機(jī)的最低頻１５ＨＺ，通常在３５ＨＺ左右，有個(gè)別時(shí)刻５０ＨＺ滿風(fēng)量運(yùn)行，由于立窯工藝基本是一致的，因此在不同的立窯風(fēng)量調(diào)節(jié)量是基本相同的，凡立窯應(yīng)用變頻技術(shù)都可以獲４０％左右的節(jié)能效果。

二、立窯卸料調(diào)速電機(jī)改造
　　立窯卸料機(jī)是采用１８?５～３０ＫＷ的滑差調(diào)速電機(jī)，轉(zhuǎn)速通?？刂圃冢常埃埃保埃埃埃颍穑?，這是工藝上根據(jù)窯的情況，對(duì)卸料速度進(jìn)行控制的。采用變頻調(diào)速的方法取代滑差電機(jī)經(jīng)過多個(gè)廠家的應(yīng)用結(jié)果表明，平均節(jié)能量４０％左右、為什么對(duì)滑差電機(jī)進(jìn)行變頻改造會(huì)有如此大的節(jié)能效果呢，因?yàn)槔没钫{(diào)速方法是的一種耗能的低效調(diào)速方法，如公式（２－１）滑差電機(jī)主電機(jī)軸輸出功率：
　　　　　　?。校啊兀停?Ｎ０　　　式２－１　　
Ｐ０：表示軸輸出功率
Ｍ０：表示負(fù)載轉(zhuǎn)矩
Ｎ０：表示主電機(jī)轉(zhuǎn)速
滑差頭輸出功率：
　　　　　　 Ｐ１∝Ｍ０?Ｎ１　　　式２－２　　
Ｐ１：表示輸出功率
N１：表示滑差頭轉(zhuǎn)速
滑差頭損耗功率：　
△Ｐ＝Ｐ０－Ｐ１∝Ｍ０（Ｎ０－Ｎ１）　　式２－３
　　由滑差頭損耗功率公式（２－３）可以清楚看到，滑差電機(jī)的轉(zhuǎn)速越低，浪費(fèi)能源越大，然而卸料機(jī)的轉(zhuǎn)速通常在４００ｒｐｍ左右運(yùn)行，因此改用變頻調(diào)速的方式會(huì)有５０～６０％的節(jié)能效果。在水泥廠中除了立窯卸料機(jī)是采用滑率調(diào)速電機(jī)，還有很多設(shè)備同樣是采用滑差電機(jī)，要進(jìn)一步挖潛應(yīng)全面對(duì)低效耗能的滑差電機(jī)進(jìn)行變頻改造，節(jié)能前景大有可為。

三、離心式風(fēng)機(jī)、水泵類設(shè)備的節(jié)能原理
　　有某些水泥廠是采用高壓離心式風(fēng)機(jī)進(jìn)行供風(fēng)的，該種水泥窯的風(fēng)量調(diào)節(jié)是通過風(fēng)門開啟度對(duì)風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。對(duì)于離心式風(fēng)機(jī)、水泵的變頻調(diào)速改造同樣有巨大的節(jié)能潛力。我們通過沸騰式鍋爐高壓離心式風(fēng)機(jī)應(yīng)用變頻調(diào)速的方法調(diào)節(jié)風(fēng)量，實(shí)踐證明其節(jié)能效果在３０～５０％。對(duì)于水泵的變頻改造節(jié)能效果高達(dá)７０％。為什么離心式風(fēng)機(jī)，泵類設(shè)備通過調(diào)速調(diào)節(jié)風(fēng)量或流量有如此驚人的節(jié)能呢？在此將其原理加以闡明。離心式風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備的流量與轉(zhuǎn)速成正比，如公式（３－１）壓力與轉(zhuǎn)速平方成正比，如公式（３－２）功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，如公式（３－３）
Ｑ∝Ｎ　　式３－１　?。眩罕硎玖髁?　
Ｐ∝Ｎ３　式３－３　?。龋罕硎緣毫Α?
Ｐ：表示功率
　　將經(jīng)上３個(gè)公式繪成一張圖，如圖３－１可以清楚看到，改變轉(zhuǎn)速其流量線性變化的， 而功耗則是立方關(guān)系變化，因此在調(diào)節(jié)風(fēng)量或流量時(shí)如降低２０％的風(fēng)量或流量，功耗 ，則會(huì)下降５０％。但是必須注意，轉(zhuǎn)速與壓力是平方關(guān)系，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降２０％壓力則會(huì)下降６４％，因此必須要注意工藝要求壓力范圍不能象羅茨風(fēng)機(jī)那樣，不用考慮轉(zhuǎn)速與P風(fēng)壓的關(guān)系。
　　離心風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備傳統(tǒng)的風(fēng)量、流量控制的，大量的能源耗在風(fēng)門或截流閥的阻力上，如公式（３－４），風(fēng)門或截流閥控制流量的功耗與流量關(guān)系：
　?。校剑校埃?Ｑ　式３－４ 　　
Ｑ：表示流量　　Ｋ：為系數(shù)
Ｐ：表示功耗　?。校埃罕硎净竟β?
　　由此可以看到在流量變化范圍，采用變頻調(diào)速的方法具有很大的節(jié)能潛力，因此在
水泥廠的供水泵或其它離心風(fēng)機(jī)上進(jìn)行變頻改造同樣會(huì)取得很大的節(jié)能效果?！　　　　　　?br>
四、變頻調(diào)速的基本原理及特性
　　對(duì)于普通異步電機(jī)的無級(jí)調(diào)速，必須采用變頻變壓，同時(shí)進(jìn)行的方法才能夠?qū)崿F(xiàn)，異步電機(jī)的調(diào)速如，公式（４－１）因此利用變頻技術(shù)，調(diào)整電機(jī)的供電頻率，使電機(jī)得到任意轉(zhuǎn)速。
Ｎ＝６０ｆ（１－Ｓ）／Ｐ　式４－１　　
Ｎ：表示轉(zhuǎn)速?。妫罕硎绢l率?。樱罕硎净盥省。校罕硎倦姍C(jī)極對(duì)數(shù)從電機(jī)的設(shè)計(jì)特性，如單純改變頻率，會(huì)造成嚴(yán)重的磁過飽和或轉(zhuǎn)矩變軟，根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)矩特性公式（４－２）可知只要在頻率Ｆ變化時(shí)，電壓Ｖ跟蹤變化，保持壓頻比Ｖ／Ｆ為常數(shù)，即可保證電機(jī)在變頻調(diào)速的同時(shí)，保證恒轉(zhuǎn)矩輸出。如圖４－１所示
　　 Ｍ＝Ｋ（Ｖ／Ｆ）　　 式４－２　
?。停罕硎巨D(zhuǎn)矩　 ?。郑罕硎倦妷?　?。疲罕硎绢l率 Ｋ：為系數(shù)

即可恢復(fù)生產(chǎn)。
五、電機(jī)及水泵的變頻改造
　　滑差調(diào)速電機(jī)的變頻改造：改造滑差調(diào)速電機(jī)有兩種方法。
　　首先是切換滑差電調(diào)速電機(jī)，改用普通異步電機(jī)，由變頻器直接控制轉(zhuǎn)速如圖５－２，將原來的滑差電機(jī)拆除換上異步電機(jī)，將原調(diào)速控制改為變頻控制，這種改造方案，在機(jī)械結(jié)構(gòu)上需要換電機(jī)及電氣改造，需要時(shí)間不多，可以讓調(diào)速系統(tǒng)發(fā)揮最高效率。
　　另外一種方法是無需更換滑差調(diào)速電機(jī)，用變頻器直接控制滑差調(diào)速電機(jī)的主電機(jī)轉(zhuǎn)速，將滑差頭控制器設(shè)定在最大轉(zhuǎn)速。這樣減少了機(jī)械改造工作。但節(jié)能效果因滑差頭有所損耗，會(huì)比直接用異步機(jī)調(diào)速的方法低１０％左右。

供水泵的恒壓供水改造方案：
　　在工業(yè)生產(chǎn)中，用水幾乎是每一個(gè)工廠必不可少的，水泥廠同樣不會(huì)例外，但由于工廠用水不是每時(shí)每刻都處于恒定狀態(tài)。因此水泵的流量不加控制的話，在用水低峰期，泵口壓力增加，浪費(fèi)能源，根據(jù)上文論述的泵類負(fù)載的節(jié)能原理，利用變頻器對(duì)水泵進(jìn)行調(diào)速。即可達(dá)到節(jié)能目的。采用壓力傳感器ＰＩＤ調(diào)節(jié)器與變頻器構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)自動(dòng)控制回路，使整系統(tǒng)自動(dòng)控制流量，保持壓力恒定，從而使供水泵在最佳節(jié)能狀態(tài)運(yùn)行。

六、成球預(yù)加水系統(tǒng)
　　生料成球工序是影響水泥熟料燒結(jié)質(zhì)量的關(guān)鍵工序之一，其中，料、水比例直接影響成球好壞。變頻器通過對(duì)成球預(yù)加水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行無極調(diào)速調(diào)節(jié)，時(shí)刻跟蹤生料供給量，進(jìn)行等比例加水，從而使半機(jī)械化、半手工加“人腦”（即憑經(jīng)驗(yàn)）控制的落后工藝跨上了全自動(dòng)化、電腦控制的新臺(tái)階。料水配合比較穩(wěn)定，成球效果良好，水泥燒結(jié)質(zhì)量得到提高

七、生料均化給料系統(tǒng)
　　為確保產(chǎn)品質(zhì)量必須最大限度消除生料中石料質(zhì)量的隨機(jī)波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)均化是必要的。但螺旋給料機(jī)“堵料”、“虧料”現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，間斷給料不僅影響生產(chǎn)，而且造成機(jī)械設(shè)備和電器設(shè)備的損傷。各生料倉下送料口的送料比例人為性較大，使均化效果受到影響，一直無法解決。此系統(tǒng)用變頻改造之后，將所有送料口處的送料電機(jī)用變頻器同步進(jìn)行無極調(diào)速，等比例送料，操作人員只需觀察螺旋給料機(jī)的總輸料量，調(diào)整送料電機(jī)轉(zhuǎn)速快慢即可。這樣均化效果大大提高，非生產(chǎn)耽擱時(shí)間減少50%以上。

八、水泥選粉系統(tǒng)
　　根據(jù)水泥桔的不同，要求水泥成品粉粒細(xì)度不同，而老式選粉機(jī)要改變選粉細(xì)度，其過程相當(dāng)麻煩，不單要停產(chǎn)，而且要將選粉機(jī)拆開，調(diào)速同軸上每組扇葉的數(shù)量和角度。這個(gè)過程又沒有一定的標(biāo)準(zhǔn)，只能按照經(jīng)驗(yàn)一次一次對(duì)比試驗(yàn)，每次都重復(fù)這樣的過程：
　　拆開機(jī)組→調(diào)整扇葉→裝上機(jī)組→試選→檢驗(yàn)細(xì)度
　　直到選出的粉粒達(dá)到要求的細(xì)度為止。變頻改造之后的選粉系統(tǒng)，只須按下提前預(yù)置的不同標(biāo)號(hào)細(xì)度按鈕，選粉機(jī)選出的粉粒就對(duì)應(yīng)所需要的細(xì)度。做到了連續(xù)化、自動(dòng)化生產(chǎn)，即節(jié)約了寶貴的時(shí)間又提高效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，綜合效益明顯。

九、安裝、調(diào)試、使用變頻器應(yīng)注意的幾個(gè)問題
１、變頻器通常是安裝在配電室內(nèi)，環(huán)境溫度不要超過４０℃，灰塵要較為小，特別注意避免導(dǎo)電性、保濕性和腐蝕性，粉塵和氣體的環(huán)境安裝設(shè)備。
２、電氣安裝時(shí)要特別注意，電源輸入輸出線絕對(duì)禁止錯(cuò)接，將電源輸入線接上變頻器的輸出，如發(fā)生錯(cuò)誤即馬上損壞設(shè)備。
３、遠(yuǎn)距離控制線必須采用屏敝線，并且在布線范圍內(nèi)必須與電力動(dòng)力線相距一米，相交時(shí)必須轉(zhuǎn)９０°角，更不要將控制線與動(dòng)力線放在同一個(gè)線框內(nèi)，被免控制信號(hào)受到干擾。
４、變頻器開機(jī)調(diào)試前必須根據(jù)負(fù)載特點(diǎn)，將所有參數(shù)設(shè)定好，檢查無錯(cuò)誤方可開機(jī)運(yùn)行，特別注意變頻器輸出電流，在起動(dòng)過程中，恒轉(zhuǎn)速過程中，減速過程中，認(rèn)真觀察，如果第一次設(shè)定的參數(shù)不是十分理想時(shí)，應(yīng)逐步接近。具體調(diào)試規(guī)則請(qǐng)參看本公司的《變頻器調(diào)試手冊(cè)》。
５、總結(jié)各家水泥廠在羅茨風(fēng)機(jī)、立窯卸料機(jī)、水泵等設(shè)備應(yīng)用，變頻器所碰到的問題以及解決方法在此向各廠家作一個(gè)簡介。
⑴、機(jī)械共振問題：有個(gè)別廠家在使用變頻器前，無機(jī)械共振現(xiàn)象的。但利用變頻調(diào)速之后，在某些頻率，機(jī)械共振很強(qiáng)烈，有的甚至影響到整座建筑，其原因是原風(fēng)機(jī)系統(tǒng)只是設(shè)計(jì)在５０ＨＺ市電下運(yùn)行，改變頻后，則在１５－５０ＨＺ之間無級(jí)變化。因此在某些頻率點(diǎn)上造成機(jī)械共振，調(diào)試時(shí)必須細(xì)心檢查是否存在機(jī)械共振的問題，如果有應(yīng)采用頻率回避的方法，即在發(fā)生共振的頻率范圍，跳過該頻率范圍使變頻器不輸出發(fā)生共振的頻率范圍。
⑵、電機(jī)低速運(yùn)行的散熱問題：由于電機(jī)的散熱是由電機(jī)轉(zhuǎn)子帶的風(fēng)葉吹風(fēng)進(jìn)行的，電機(jī)的轉(zhuǎn)速降低時(shí)，吹風(fēng)量減小，低速時(shí)，散熱風(fēng)量不夠，長期運(yùn)行會(huì)造成電機(jī)過熱，因此在長期低速運(yùn)行時(shí)，必須另加散熱風(fēng)扇。

第四章 空調(diào)變頻節(jié)能改造
　　中央空調(diào)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中央空調(diào)的用電量占各類大廈總用電量的70%以上。
　　中央空調(diào)主要是由風(fēng)機(jī)和水泵組成，采用變頻調(diào)速技術(shù)不僅能使商場室溫維持在所期望的狀態(tài)，讓人感到舒適滿意，更重要的是其節(jié)能效果高達(dá)30%以上，能帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。

一、中央空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理
　　中央空調(diào)系統(tǒng)主要由制冷機(jī)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)和散熱水塔組成。其工作原理如圖1示：

　　制冷機(jī)通過壓縮機(jī)將制冷劑壓縮成液態(tài)后送蒸發(fā)器中與冷凍水進(jìn)行熱交換，將冷凍水制冷，冷凍水泵將冷凍水送到各風(fēng)機(jī)風(fēng)口的冷卻盤管中，由風(fēng)機(jī)吹送冷風(fēng)達(dá)到降溫的目的。經(jīng)蒸發(fā)后的制冷劑在冷凝器中釋放出熱量，與冷卻循環(huán)水進(jìn)行熱交換，由冷卻水泵將帶來熱量的冷卻水泵到散熱水塔上由水塔風(fēng)扇對(duì)其進(jìn)行噴淋冷卻，與大氣之間進(jìn)行熱交換，將熱量散發(fā)到大氣中去。

二、對(duì)中央空調(diào)的變頻調(diào)速節(jié)能改造
1．系統(tǒng)組成
用變頻器對(duì)中央空調(diào)進(jìn)行改造，可以組成如下系統(tǒng)，如圖2所示：

　　在該系統(tǒng)中，冷凍泵、冷卻泵、水塔風(fēng)扇變頻器采用開環(huán)控制，由維護(hù)人員根據(jù)季節(jié)不同和負(fù)荷的變化進(jìn)行調(diào)節(jié)；風(fēng)機(jī)采用溫度閉環(huán)控制，可根據(jù)溫度傳感器的反饋值，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而使被控環(huán)境溫度基本保持恒定。
　　安川F7系列為風(fēng)機(jī)水泵專用的節(jié)能型變頻器，適用于風(fēng)機(jī)和水泵的控制，能根據(jù)負(fù)載情況，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行。并且其內(nèi)置PID功能，無需借助其它控制器便可完成溫度等參量的閉環(huán)自動(dòng)控制。
　　F7系列變頻器還提供了RS232/RS485串行接口，以便與中央控制室的微機(jī)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控，使維護(hù)人員及時(shí)了解各變頻器的工作狀態(tài)。

三、綜合效益預(yù)測
1．顯著的節(jié)電效果，良好的經(jīng)濟(jì)效益；
2．使室溫維持恒定，讓人感到舒適；
3．操作方便，維護(hù)量小；
4．變頻調(diào)速使電機(jī)大多數(shù)時(shí)間運(yùn)行在工頻之下，減少了環(huán)境噪音，并減輕了電機(jī)軸承磨損。


第五章 變頻器在污水處理設(shè)備上的應(yīng)用
一、變頻器在污水處理設(shè)備上的應(yīng)用
　　污水處理廠（活性污泥處理方式，日處理量為8000噸級(jí)）的設(shè)備是全天候運(yùn)轉(zhuǎn)的，而且曝氣機(jī)和潛水泵是污水處理的核心設(shè)備，需要用變頻器對(duì)曝氣機(jī)的鼓風(fēng)機(jī)和潛水泵進(jìn)行調(diào)速。

1、變頻器在鼓風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用
　　鼓風(fēng)機(jī)將壓縮空氣通過管道送入曝氣池，讓空氣中的氧溶解在污水中供給活性污泥中的微生物。鼓風(fēng)機(jī)在工頻狀態(tài)下起動(dòng)時(shí)，電流沖擊較大，容易引起電網(wǎng)電壓波動(dòng)，而鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓一定，風(fēng)量只能靠工作臺(tái)數(shù)及出氣閥來調(diào)節(jié)，實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中往往是通過調(diào)節(jié)出氣閥門來控制，即增加管道阻力。因而許多能量多浪費(fèi)在閥門上。隨著變頻調(diào)速器的廣泛應(yīng)用，利用變頻器的調(diào)速范圍寬，機(jī)械特性硬等特點(diǎn)，在風(fēng)機(jī)上應(yīng)用了安川F7系列變頻器。由于變頻器的軟啟動(dòng)大大的減小了電機(jī)起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，而且在正常運(yùn)行的時(shí)候，將出氣閥門開到最大，根據(jù)工藝和參數(shù)的要求，適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)（通過控制系統(tǒng)的電位器）電機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)管道的風(fēng)量，從而來調(diào)節(jié)污水中的氧氣含量。而且可以根據(jù)溶解氧傳感器反饋的信號(hào)（4~20MA）很方便的實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動(dòng)控制。免去了許多繁瑣的人工操作，并且具有明顯的節(jié)電效果，以下是風(fēng)機(jī)的節(jié)電率統(tǒng)計(jì)。
　　用三臺(tái)變頻器控制三臺(tái)風(fēng)機(jī)，其中兩用一備，電機(jī)的功率P=55KW，設(shè)計(jì)風(fēng)量為Q?？蛰d損耗為10%，轉(zhuǎn)速1250轉(zhuǎn)/分。若風(fēng)機(jī)正常在970轉(zhuǎn)/分以下連續(xù)可調(diào)，污水處理每天所需的供風(fēng)量為1.5Q。

（1）一臺(tái)工頻運(yùn)行，一臺(tái)變頻運(yùn)行；則全速

P0=（55-55*10%）=49.5KW
P1=55KW
P2=5.5+49.5*（50%）³=11.7KW
總消耗的功率為67KW

（2）兩臺(tái)變頻運(yùn)行時(shí)每臺(tái)的平均供風(fēng)量為75%Q

P1+P2=5.5+（75%）³*49.5=26.4KW
總消耗的功率為52.8KW

（3）三臺(tái)變頻運(yùn)行時(shí)，每臺(tái)的平均供風(fēng)量為50%Q

P1=P2=P3=[5.5+(50%)]³*49.5=11.7KW
總消耗的功率為P1+P2+P3=35.4KW

　　可見三臺(tái)風(fēng)機(jī)全投入變頻運(yùn)行時(shí)效果最好。假定每月工作30天，每天工作24小時(shí)，按每度0.7元計(jì)，則方案三可以比其他兩個(gè)方案多節(jié)省電纜8000元左右。

2、變頻器在潛水泵上的應(yīng)用
　　潛水泵起動(dòng)時(shí)的電流沖擊及調(diào)節(jié)壓力/流量的方式與鼓風(fēng)機(jī)相似。潛水泵起動(dòng)時(shí)的急扭和突然停機(jī)時(shí)的水錘現(xiàn)象往往容易造成管道松動(dòng)或破裂，嚴(yán)重的可能造成電機(jī)的損壞，且電機(jī)起動(dòng)/停止時(shí)需開啟/關(guān)閉閥門來減小水錘的影響，如此操作一方面工作強(qiáng)度大，且難以滿足工藝的需要。在潛水泵安裝變頻調(diào)速器以后，可以根據(jù)工藝的需要，使電機(jī)軟啟/軟停，從而使急扭及水錘現(xiàn)象得到解決。而且在流量不大的情況下，可以降低泵的轉(zhuǎn)速，一方面可以避免水泵長期工作在滿負(fù)荷狀態(tài)，造成電機(jī)過早的老化，而且變頻的軟啟動(dòng)大大的減小水泵啟動(dòng)時(shí)對(duì)機(jī)械的沖擊。并且具有明顯的節(jié)電效果。

二、系統(tǒng)應(yīng)用效果
　　污水處理廠中的鼓風(fēng)機(jī)和潛水泵在使用了安川F7系列變頻器以后，不但免去了許多繁瑣的人工操作，不安全隱患因素，并使系統(tǒng)始終處于一種節(jié)能狀態(tài)下運(yùn)行，延長了設(shè)備的使用壽命，更好的適應(yīng)了生產(chǎn)需要。而且安川變頻器豐富的內(nèi)部控制功能可以很方便地與其他控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動(dòng)控制。從半年運(yùn)行情況來看，效果很好。因此，在污水處理廠或相似的系統(tǒng)中使用變頻器應(yīng)具有很好的推廣價(jià)值。


第六章 變頻器在紡織中應(yīng)用
　　近年來隨著紡織機(jī)械機(jī)電一體化技術(shù)水平的不斷提高，交流變頻調(diào)速已成為一種趨勢。在大多數(shù)新開發(fā)的紡織機(jī)械產(chǎn)品中幾乎無一例外地應(yīng)用了交流異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速裝置。

1 交流變頻調(diào)速的特點(diǎn)
1.1 減少功耗降低成本
　　紡織廠離不開空調(diào)設(shè)備。當(dāng)空調(diào)電機(jī)使用變頻調(diào)速器控制后，降低了功耗，大大節(jié)省了用電支出。據(jù)某公司提供的數(shù)據(jù)，全年12臺(tái)空調(diào)機(jī)可節(jié)電24余萬元，空調(diào)用電單耗平均下降了6、7個(gè)百分點(diǎn)。

1.2 簡化了機(jī)構(gòu)提高了性能
　　通過PLC可編程序控制器或工控機(jī)的控制，再經(jīng)變頻調(diào)速器實(shí)現(xiàn)多電機(jī)的同步協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)生產(chǎn)工藝曲線控制各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而簡化了機(jī)構(gòu)。比如粗紗機(jī)利用交流變頻調(diào)速，去掉了錐輪變速機(jī)構(gòu)，從而克服了錐輪變速皮帶打滑變速不準(zhǔn)的問題。
　　而對(duì)于細(xì)紗機(jī)來說，由于利用變頻調(diào)速器去掉了成形機(jī)構(gòu)中的成形凸輪，進(jìn)而克服了由于成形凸輪所造成的桃底有停頓、桃頂有沖擊的現(xiàn)象。使得細(xì)紗卷形狀良好。以便于下一道工序的高速退繞。同時(shí)利用變頻調(diào)速器控制三十九主電機(jī)的變速來控制錠子的轉(zhuǎn)數(shù)，使得細(xì)紗在大中小紗時(shí)轉(zhuǎn)速在變化，以減少紗的斷頭率。

2 交流變頻技術(shù)的應(yīng)用
　　變頻器控制的紡織機(jī)械山個(gè)的交流電機(jī)主要氛圍兩類。一類就是常用的Y系列的交流異步電機(jī)。這種電機(jī)主要應(yīng)用于調(diào)速精度要求不高、調(diào)速范圍不大的紡機(jī)上。而另一類為交流變頻調(diào)速專用異步電機(jī)。主要用語調(diào)速精度要求高、調(diào)速范圍大的機(jī)器上。
　　下面介紹一下不同形式的變頻器。
　?。?）用變頻器開環(huán)控制異步電機(jī)調(diào)速稱為V/F形式。這種方式電路簡單、可靠。但調(diào)速范圍在10：1范圍以內(nèi)，調(diào)速精度較低2%~5%，并且低速性能不理想。因此多用于針織機(jī)或要求不高的紡織機(jī)械上。
　?。?）采用無速度傳感器矢量控制變頻器。其有優(yōu)良的低速特性。電路結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高。同時(shí)還具有較好的加減特性、轉(zhuǎn)矩特性以及電流限制特性等。調(diào)速精度可達(dá)0.5%~1.0%。調(diào)速范圍在20：1范圍以內(nèi)。較適合印染機(jī)械的調(diào)速等。
　　（3）采用帶速度反饋的矢量變頻控制異步電機(jī)，閉環(huán)變頻調(diào)速，又稱交流伺服電機(jī)。調(diào)速范圍可達(dá)100：1。為了提高變頻器開關(guān)頻率，應(yīng)用功率絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）取代一般的大功率管（GTR）?？蓪?shí)現(xiàn)高頻響應(yīng)、高精度、智能化。適用于調(diào)速要求較高且恒張力、恒線速的分條整經(jīng)機(jī)、漿紗機(jī)、熱定型機(jī)以及化纖長絲紡紗設(shè)備等。
　　在一些設(shè)備上，如巴馬格告訴的卷繞頭以及DLENES告訴的熱輥等不見，將所需電氣元件與變頻器及控制面板與卷繞頭機(jī)械部分合為一體，更是減少了體積，增強(qiáng)了可靠性。

3 變頻調(diào)速器在紡織中的應(yīng)用實(shí)例
　　變頻調(diào)速器應(yīng)用于紡紗機(jī)械中，可以說幾乎各個(gè)工序的機(jī)械上都應(yīng)用了。包括開清棉機(jī)、梳棉機(jī)、條卷機(jī)、精梳機(jī)、并條機(jī)以及粗紗機(jī)、細(xì)紗機(jī)和洛簡機(jī)等。對(duì)于織造機(jī)械則有漿紗機(jī)、整經(jīng)機(jī)等。另外針織機(jī)、無紡布、化纖機(jī)械、印染機(jī)械上也大量適用了交流變頻調(diào)速器。下面重點(diǎn)介紹一下粗紗機(jī)機(jī)漿紗機(jī)。

3.1 FA491高速懸粗紗機(jī)
　　此種為我國近年來開發(fā)出的新型粗紗機(jī)。采用工控機(jī)、PLC及變頻器控制4臺(tái)電機(jī)，分別轉(zhuǎn)動(dòng)錠翼、羅拉、簡管及龍筋升降，去掉了錐輪變速裝置、成型裝置等，簡化了機(jī)構(gòu)。效率高、可靠性高，低噪音，便于操作及維護(hù)保養(yǎng)。工藝適應(yīng)性好，減少斷頭。最高速可達(dá)標(biāo)1500r/min，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)對(duì)話、停車翼自動(dòng)定位等新技術(shù)。是一種高水平的粗紗機(jī)。

3.2 GA308型漿紗機(jī)
　　本漿紗機(jī)為交流分布傳動(dòng)。其中上漿槽、下漿槽及烘筒為交流變頻電機(jī)傳動(dòng)，而織軸及拖引輥為交流伺服變頻電機(jī)單獨(dú)傳動(dòng)。共適用了5臺(tái)變頻器、2臺(tái)伺服控制器以及壓力、溫度、回潮率等傳感器。由工控機(jī)和可編程序控制器PLC控制。構(gòu)成了一分布控制系統(tǒng)。其中PLC用來整機(jī)的動(dòng)作以及回潮率、烘房及漿槽的溫度及壓漿輥壓力等參數(shù)控制。整機(jī)受工控機(jī)的控制。此機(jī)控制精度高，性能穩(wěn)定，故障率低。是一種高質(zhì)量、高水平的設(shè)備。

4 對(duì)變頻調(diào)速器在紡織種的應(yīng)用展望
　　我國紡織業(yè)國際化邁進(jìn)的進(jìn)程正在加快。但與國際先進(jìn)水平比還有很大的差距，為了縮小差距，我們應(yīng)在紡織機(jī)械的機(jī)電一體化的水平上不斷提高。把交流變頻技術(shù)更好地應(yīng)用于紡織機(jī)械的控制之中。
　　要不斷開發(fā)有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高質(zhì)量、高水平的變頻器以及交流伺服電機(jī)控制器。積極推廣智能化技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制。通過數(shù)顯儀表及觸摸屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話。使防止進(jìn)行真正處于先進(jìn)水平。

第七章 橋式起重機(jī)變頻改造
前言
　　隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，變頻技術(shù)普遍應(yīng)用于電力拖動(dòng)領(lǐng)域，特別是眾多的熱電廠紛紛采用變頻器、對(duì)一些耗能較大的設(shè)備（如引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、給水泵、循環(huán)泵等）實(shí)行變頻調(diào)速，取得了明顯的節(jié)能效果。而“橋抓”采用變頻調(diào)速，取代傳統(tǒng)的電機(jī)轉(zhuǎn)子回路串阻調(diào)速控制方法，近幾年才開始應(yīng)用的新技術(shù)，是一個(gè)新的探索和嘗試。本文簡述了無速度傳感器矢量控制的變頻技術(shù)在“橋抓”傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用。

1 負(fù)載的特點(diǎn)
　　“橋抓”在運(yùn)行過程中負(fù)載的變化十分復(fù)雜，在拖動(dòng)過程中對(duì)轉(zhuǎn)矩要求高，特別要求變頻拖動(dòng)與調(diào)速系統(tǒng)在低速包括零速時(shí)應(yīng)能輸出較大轉(zhuǎn)矩（150%額定力矩），動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，能承受四象限力矩的變化，“橋抓”在運(yùn)行過程中，電機(jī)處于頻繁的正反轉(zhuǎn)切換運(yùn)行，起動(dòng)時(shí)沖擊力大；“橋抓”的抓斗是提升負(fù)載，當(dāng)抓斗由下至上運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)抓斗由上至下運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)。
　　傳統(tǒng)的“橋抓”電氣傳動(dòng)系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)子串電阻的方法起動(dòng)和調(diào)速，抓斗的卷揚(yáng)、開閉電動(dòng)機(jī)在使用過程中反復(fù)承受無數(shù)次的倒順轉(zhuǎn)操作，經(jīng)常受強(qiáng)電流、大力矩沖擊，對(duì)電機(jī)和機(jī)械部件損傷較為嚴(yán)重，交流接觸器、電阻箱、滑環(huán)碳刷使用壽命短，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。要從根本上解決“橋抓”故障率高的問題，只有徹底改變繞型電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的調(diào)速方式，應(yīng)用變頻器其優(yōu)越的軟啟及調(diào)速性能與完善的保護(hù)功能，為“橋抓”的傳動(dòng)系統(tǒng)可靠運(yùn)行提供有利的條件。

2 改造方案
　　由于抓斗兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)是可逆的，所以采用的變頻器也應(yīng)是可逆的，而用于“橋抓”的日立J300（SJ300）系列變頻器能實(shí)現(xiàn)是象限運(yùn)行，它能將電網(wǎng)的電力輸送給電動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)“抓斗”上升，而當(dāng)“抓斗”下降時(shí)，通過自動(dòng)放電單元，將電動(dòng)機(jī)的再生能量消耗在放電電阻上，并起到“能耗制動(dòng)”的作用。

2.1 動(dòng)力回路
　　進(jìn)線交流接至“橋抓”操作臺(tái)空氣開關(guān)柜內(nèi)，大車、小車電機(jī)保持原有接線方式。加裝HRS-200刀熔開關(guān)作為主吊，開閉調(diào)速電動(dòng)機(jī)變頻器的斷開點(diǎn)。刀熔開關(guān)的上端接至拖纜端子盒，下端接變頻器的輸入，變頻器輸出接電動(dòng)機(jī)。變頻器的過壓過流、短路等保護(hù)功能作為電動(dòng)機(jī)保護(hù)，刀熔開關(guān)及電源總空氣開關(guān)作為變頻器的后備保護(hù)。

2 控制回路
　　“橋抓”操作臺(tái)的運(yùn)行指令，外部動(dòng)作要求信號(hào)通過控制單元與變頻器連接，變頻器對(duì)外的動(dòng)作要求信號(hào)通過控制單元與外部執(zhí)行單元連接?？刂妻D(zhuǎn)速點(diǎn)數(shù)由主令控制檔數(shù)設(shè)定。繼電器及相應(yīng)其他元件，都選擇采用優(yōu)質(zhì)品牌的歐姆龍或富士產(chǎn)品。

3 主要技術(shù)參數(shù)
　　在橋抓上應(yīng)用變頻器，因?yàn)槠涮囟ǖ墓r要求及特殊的負(fù)載特性，也就決定了如何使用變頻調(diào)速裝置的型號(hào)、功率、保護(hù)等技術(shù)參數(shù)的合理配置，必然要結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備具體情況慎重考慮選擇。
以下簡述一下我單位在改造舊“橋抓”采用變頻調(diào)速時(shí)，進(jìn)行分析選擇的幾個(gè)主要技術(shù)參數(shù)。

3.1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)
　　傳統(tǒng)的交流起重機(jī)用繞線式異步電機(jī)，其輸出外特性與轉(zhuǎn)子電阻有關(guān)。而改用變頻調(diào)速，通過保持電壓/頻率（V/F）基本恒定條件下，改變頻率來實(shí)現(xiàn)調(diào)速，因此可用結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)來取代。但必須滿足功率、轉(zhuǎn)矩、散熱等要求。

3.2 變頻調(diào)速器
　　考慮到“橋抓”工況可變性大的因數(shù)，所以選用比電機(jī)功率升一級(jí)的變頻器。例如：用37KW的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，應(yīng)選用45KW的變頻器。投入資金雖然要增加一點(diǎn)，但變頻器功率模塊承受頻繁起動(dòng)電流沖擊的能力及設(shè)備的可靠性卻大為增加。
3.3 拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩

日立J300系列變頻器具有無速度傳感器矢量控制技術(shù)，當(dāng)變頻器有0.5Hz輸出時(shí)即有150%以上的高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，保證懸空起動(dòng)及低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的電機(jī)力矩，并可在10：1的速度范圍內(nèi)（6-60Hz/5-50Hz）以100%轉(zhuǎn)矩連續(xù)運(yùn)行。速度調(diào)速偏差小于±1%。并利用一個(gè)高速微處理器和裝備DSP來提高響應(yīng)速度，在提升設(shè)備中對(duì)防止“滑落”很有效果，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)時(shí)間約0.1秒便可達(dá)到100%的轉(zhuǎn)矩。

3.4 能耗制動(dòng)單元
“橋抓”在操作抓斗下落時(shí)，變頻器將受到較高電勢的能量釋放過程，為保證變頻器不過壓跳閘不被擊壞，增設(shè)能耗制動(dòng)單元來保證變頻器的正常工作。進(jìn)行制動(dòng)時(shí)放電電阻與電機(jī)內(nèi)部的有功損耗部分結(jié)合成制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，大約為電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的20%。制動(dòng)電阻的計(jì)算如下；
RBO=UC2/0.1047(TB-0.2Tm)n1 (1)
式中：UC——直流回路電壓；
TB——制動(dòng)轉(zhuǎn)矩；
Tm——電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩；
n1——開始減速時(shí)的速度；
由制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻構(gòu)成的放電回路中，其最大電流受制動(dòng)單元的最大允許電流IC的限制。制動(dòng)電阻的最小允許值Rmin為：
Rmin= UC/IC （2）
因此，制動(dòng)電阻應(yīng)滿足以下選擇范圍Rmin RB RBO （3）
制動(dòng)電阻所需功率PBO（KW）計(jì)算如下：
PBO=0.1047(TB-0.2Tm)（n1 + n2）*10-3/2 （4）

3.5 功能參數(shù)
　　變頻器調(diào)式投用時(shí)，功能參數(shù)的設(shè)置，直接關(guān)系到變頻器與設(shè)備運(yùn)行工況是否配合恰當(dāng)?shù)闹匾h(huán)節(jié)。比如F2輸出額定頻率的設(shè)定，F(xiàn)6加速時(shí)間的設(shè)定，F(xiàn)7減速時(shí)間的設(shè)定，A0轉(zhuǎn)矩控制方式的設(shè)定等等。特別是電機(jī)參數(shù)的測定，均需通過“橋抓”使用過程中結(jié)合設(shè)備運(yùn)行情況不斷摸索修正。否則，由于某參數(shù)設(shè)置不合理，也可能使變頻器工作不正?；蛟斐呻姍C(jī)過熱等未能預(yù)想的異常情況發(fā)生而損壞電氣設(shè)備。

3.6 運(yùn)行環(huán)境
　　由于變頻器應(yīng)用與橋抓上，工作環(huán)境差。如粉塵多，振動(dòng)大，雨天空氣潮濕等。因此，運(yùn)行中應(yīng)注意變頻器的緊固與防潮以確保變頻器的安全運(yùn)行。

4 應(yīng)用效果
　　經(jīng)過多放面調(diào)研和技術(shù)咨詢最終采用日立J300系列矢量控制變頻器，對(duì)橋抓主吊開、閉兩臺(tái)37KW電機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速改造，經(jīng)一年多的運(yùn)行基本達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，取得了良好的使用效果，并歸納總結(jié)如下：

　　4.1 由于省去了切換轉(zhuǎn)子電阻CJ12-100A交流接觸器、滑環(huán)碳刷架、碳刷、串聯(lián)電阻等電氣元件因而大大減化了電氣控制線路。不僅節(jié)約了電氣檢修費(fèi)用并且提高了設(shè)備安全穩(wěn)定可靠性。

　　4.2 變頻調(diào)速電機(jī)的軟起動(dòng)，避免了機(jī)械受大力矩沖擊的損傷和破壞，減少了機(jī)械維護(hù)及檢修費(fèi)用，尤其明顯減少了更換鋼絲繩的工作量及檢修費(fèi)用。

　　4.3 最主要的受益體現(xiàn)在設(shè)備健康水平提高，根本性地解決了沒有頻繁故障的老大難問題，提高了設(shè)備的運(yùn)行效率。

　　4.4 與原橋抓的調(diào)速方式相比，由于減少了交流接觸器、碳刷、串聯(lián)電阻等電氣元件的能量損耗，一定程度地收益到節(jié)電的效果，經(jīng)測算全年節(jié)約各項(xiàng)費(fèi)用3萬多元，預(yù)計(jì)投資回收期約三年。
（由于“橋抓”的穩(wěn)定可靠，運(yùn)行、帶來的社會(huì)效益和間接效益是無法估計(jì)的）

　　4.5 主令控制器的控制電流大大減小，從而提高了操作的可靠性。

5 結(jié)論
　　從以上橋抓變頻調(diào)速的應(yīng)用及成效證明：變頻技術(shù)在橋式抓斗起重設(shè)備上的應(yīng)用技術(shù)上是切實(shí)可行的，效果也較為顯著，基本達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。相信通過不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷完善改進(jìn)，變頻調(diào)速技術(shù)在橋式起重機(jī)上的開拓應(yīng)用，必然成為將來發(fā)展的方向。

第八章 變頻器在拉絲機(jī)中的應(yīng)用
一、引言
　　拉絲機(jī)是電線電纜行業(yè)主要加工設(shè)備之一，主要是將銅線加工成各種規(guī)格細(xì)線，一般由放線、水冷、收線及排線等部分組成，其中電氣傳動(dòng)部份主要由放線電機(jī)和收線電機(jī)及排線電機(jī)實(shí)現(xiàn)。隨著變頻技術(shù)的不斷推廣，變頻器正日益被用于拉絲機(jī)設(shè)備。
　　
二、變頻控制原理及實(shí)現(xiàn)
1、拉絲機(jī)的主要電氣構(gòu)成
　　車一般拉絲機(jī)主要由放線電機(jī)與收線電機(jī)及排線電機(jī)構(gòu)成驅(qū)動(dòng)部分，隨著收線卷徑不擴(kuò)大收線電機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)相應(yīng)的減小，以保證線速恒定，在控制中常采用張力反饋裝置來調(diào)節(jié)收線電機(jī)的速度。隨著變頻器功能不斷增強(qiáng)、性能不斷穩(wěn)定，變頻器也被使用于拉絲機(jī)，其中利用變頻器控制收線電機(jī)與放線電機(jī)，而排線電機(jī)由于功率較小直接由電網(wǎng)電壓來控制。變頻控制示意圖如下：

2、基本控制原理：
　　放線電機(jī)與收線電機(jī)分別由兩臺(tái)變頻器控制（見圖1），放線變頻器通過外部電位器轉(zhuǎn)速，收線變頻器由放線變頻器的模擬AM輸出信號(hào)、張力平衡反饋信號(hào)經(jīng)信號(hào)經(jīng)PID調(diào)節(jié)器后控制收線變頻器（見圖2）。隨著收線筒卷徑的變化張力平衡桿的反饋信號(hào)也隨著變化，張力桿反饋信號(hào)（由精密變阻器構(gòu)成）經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路板轉(zhuǎn)換為0—10V，這個(gè)信號(hào)與放線變頻器模擬AM、AM-輸出信號(hào)構(gòu)成PID兩路輸入信號(hào)，經(jīng)PID調(diào)節(jié)后控制收線變頻器，使絲線保持一定的線速度。
放線變頻輸出

　　變頻器啟動(dòng)后由放線變頻器OC輸出控制信號(hào)啟動(dòng)排線電機(jī)，排線電機(jī)功較小直接通過兩個(gè)接觸器控制其正反運(yùn)行，使銅線均勻地繞在收線筒上。

3、變頻器參數(shù)設(shè)定
　　深圳康沃電氣技術(shù)有限公司是一家集變頻器研發(fā)、生產(chǎn)、銷售為一體的公司，主要生產(chǎn)的變頻器有通用型：G1/P1與G2/P2系列；高性能單相變頻器S1系列；及注塑機(jī)專用變頻器ZS、ZC系列（一體機(jī)）。根據(jù)拉絲機(jī)負(fù)載特性選用康沃通用恒轉(zhuǎn)矩型G2系列。以CVF-G2-4T0370 及CVF-G2-4T0110型為例，電機(jī)功率分別為37KW、11KW，4極。如圖1
（1）放線變頻器參數(shù)設(shè)定：

（2）收線變頻器參數(shù)設(shè)定：

三、調(diào)試注意事項(xiàng)
　　在調(diào)試過程中主要應(yīng)注意起動(dòng)階段與停車階段應(yīng)保持放線電機(jī)與收線電機(jī)同步起動(dòng)。

1、啟動(dòng)階段
　　變頻器運(yùn)行前將張力桿置于中間稍偏上位置，啟動(dòng)變頻器緩慢升速，如啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)斷線現(xiàn)象說明收線電機(jī)啟動(dòng)過快，可相應(yīng)地調(diào)整收線電機(jī)的啟動(dòng)頻率b-7、啟動(dòng)頻率持續(xù)時(shí)間b-8及放線、收線變頻器的加減速時(shí)間b-7、b-8幾個(gè)相關(guān)參數(shù)。

2、停車階段
　　停機(jī)時(shí)放線、收線電機(jī)由當(dāng)前運(yùn)行頻率按減速時(shí)間減速，減速到設(shè)定頻率時(shí)收線變頻器的OC輸出信號(hào)啟動(dòng)電磁剎車裝置，使得放線、收線電機(jī)準(zhǔn)確停車，這樣便不會(huì)因?yàn)榉啪€電機(jī)過快停車造成銅線拉斷。如果在停機(jī)過程中出現(xiàn)斷線可相應(yīng)地調(diào)放線、收線變頻器減速時(shí)間b-8，若接近停機(jī)時(shí)出現(xiàn)斷線則可調(diào)整收線變頻器的OC輸出信號(hào)

四、結(jié)論
　　拉絲機(jī)采用變頻器控制可以根據(jù)產(chǎn)品的不同規(guī)格調(diào)節(jié)放線電機(jī)的速度，提高了產(chǎn)品精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。另一方面變頻器實(shí)控制實(shí)現(xiàn)了電機(jī)軟啟動(dòng)延長電機(jī)使用命，也減少了電氣維護(hù)量。

第九章 鍋爐變頻節(jié)能的應(yīng)用
變頻調(diào)速的節(jié)能意義
　　風(fēng)機(jī)水泵類負(fù)載多是根據(jù)滿負(fù)荷工作需用量來選型，實(shí)際應(yīng)用中大部分時(shí)間并非工作于滿負(fù)荷狀態(tài)，由于交流電機(jī)調(diào)速很困難。常用擋風(fēng)板、回流閥或開/停機(jī)時(shí)間，來調(diào)節(jié)風(fēng)量或流量，同時(shí)大電機(jī)在工頻狀態(tài)下頻繁開/停比較困難，電力沖擊較大，勢必造成電能損耗和開/停機(jī)時(shí)的電流沖擊。采用變頻器直接控制風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載是一種最科學(xué)的控制方法，當(dāng)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速的80%運(yùn)行時(shí)，理論上其消耗的功率為額定功率的（80%）3，即51.2%，去除機(jī)械損耗電機(jī)銅、鐵損等影響。節(jié)能效率也接近40%，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)恒壓控制，節(jié)能效率將進(jìn)一步提高。由于變頻器可實(shí)現(xiàn)大的電動(dòng)機(jī)的軟停、軟起，避免了啟動(dòng)時(shí)的電壓沖擊，減少電動(dòng)機(jī)故障率，延長使用壽命，同時(shí)也降低了對(duì)電網(wǎng)的容量要求和無功損耗。為達(dá)到節(jié)能目的推廣使用變頻器已成為各地節(jié)能工作部門以及各單位節(jié)能工作的重點(diǎn)。

閥門特性及變頻調(diào)速節(jié)能原理
　　閥門的開啟角度與管網(wǎng)壓力，流量的關(guān)系示意圖如圖當(dāng)電機(jī)以額定轉(zhuǎn)速n0運(yùn)行，閥門角度以a0（全開），a，a1變化時(shí)管道壓力與流量只必須減小閥門開度到a1，能是沿A，B，C，點(diǎn)變化。即必須減小閥門開度到a1，這使得閥前壓力由原來的P0提高到Pq，實(shí)現(xiàn)調(diào)速控制后，閥后壓力由原來的P0降到Ph。閥前閥后存在一個(gè)較大
的壓差△P=Pq-Ph。
　　如果讓閥門全開（開度為a0），采用變頻調(diào)速，使風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速至n1，且流量等于Q1，壓力等于Ph，那么在工藝上則與閥門調(diào)節(jié)一樣，達(dá)到燃燒控制的要求。而在電機(jī)的功耗上則大不一樣。風(fēng)機(jī)水泵的軸功率與流量和揚(yáng)程或壓力的成績成正比。在流量為Q1，用閥門節(jié)流時(shí)，令電動(dòng)機(jī)的功率為Nf=KPhQ1。用變頻調(diào)速比閥門節(jié)流節(jié)省的電能為：
Nj-Nf=K（Pq-Ph）Q1=Q1△P。
　　由圖可見，流量越低，閥門前后以來差越大，也就是說用變頻調(diào)速在流量小，轉(zhuǎn)速低時(shí)，節(jié)能效果更好。
　　目前絕大多數(shù)鍋爐燃燒控制系統(tǒng)中的風(fēng)量調(diào)節(jié)都是通過調(diào)節(jié)風(fēng)門擋板實(shí)現(xiàn)的，這種風(fēng)量調(diào)節(jié)方式不但使風(fēng)機(jī)的效率降低，也使很多能量白白消耗在擋板上。為了節(jié)約電能，提高鍋爐燃燒控制水平，增加經(jīng)濟(jì)效益，采用變頻調(diào)速系統(tǒng)取代低效高能耗的風(fēng)門擋板，已成為各鍋爐使用單位節(jié)能改造的重點(diǎn)。

節(jié)能效果計(jì)算示例
　　一、鍋爐現(xiàn)有鼓風(fēng)機(jī)一臺(tái)，配用160kw電機(jī)，。風(fēng)量在80%—30%之間變化，，設(shè)電機(jī)全速供風(fēng)量為Qn空載損耗為0.1(Y0≈cosnt)每天總供風(fēng)量為60%Qn則全速Pp=(160－160×0.1)kw=144kw
1、變頻時(shí)：每天只需功率
P m 2=(16+(60%)³×144)kw=47kw
節(jié)約的功率：Pj=(144－47)kw=97kw
2、如果電費(fèi)按0.7元/kw小時(shí)計(jì)算，每年節(jié)約的電費(fèi)：
97kw×24h×365×0.7元/kwh=594804元=59萬元
　　
　　二、鍋爐現(xiàn)有引風(fēng)機(jī)一臺(tái)，配用185kw電機(jī)，。風(fēng)量在90%—70%之間變化，，設(shè)電機(jī)全速供水量為Qn空載損耗為0.1(Y0≈cosnt)每天總供風(fēng)量為80%Qn則全速Pp=(185－185×0.1)kw=166.5kw

1、變頻時(shí)：每天只需功率
P m 2=(18.5+(80%)³×166.5)kw=103.748kw
節(jié)約的功率：Pj=(166.5－103.748)kw=63kw
2、如果電費(fèi)按0.7元/kw小時(shí)計(jì)算、每年節(jié)約的電費(fèi)：
63kw×24h×365×0.7元/kwh=386316元=38萬元

三、每年總節(jié)約的電費(fèi)：59＋38=97萬元
由以上估算情況可知，半年內(nèi)輕易可收回投資



一、 系統(tǒng)概述
　　我國是以煤作為主要能源的國家，鍋爐是耗能的主要設(shè)備，約占全國總能耗量的二分之一左右，按照國際先進(jìn)水平衡量我國能源的利用率很低。因此，節(jié)能的潛力很大。一般來說生產(chǎn)過程中的節(jié)能有三大途徑：
（1） 改造設(shè)備節(jié)能；
（2） 改進(jìn)工藝節(jié)能；
（3） 提高應(yīng)用管理和自控技術(shù)節(jié)能。
　　
　　為了使鍋爐工作穩(wěn)定、安全、經(jīng)濟(jì)，需要提高對(duì)鍋爐的監(jiān)控品質(zhì)，提高平均熱效率，節(jié)省能源和減少污染，減輕操作人員的工作負(fù)擔(dān)，提高鍋爐的科學(xué)管理水平。可以獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。應(yīng)用管理和自控技術(shù)節(jié)能可做到少投入多產(chǎn)出，見效快，效果好。一般采用自動(dòng)化技術(shù)后，可以提高鍋爐熱效率3-5%，節(jié)煤5-8%，自動(dòng)化技術(shù)的投資在2年左右時(shí)間既可收回。用戶既可以收到節(jié)約能源節(jié)省資金的效果，由于減少了大量原煤的燃燒，還凈化了空氣，美化了環(huán)境，節(jié)省了資源，在貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的今天，具有特殊的意義，因此而產(chǎn)生的社會(huì)效益，將是十分重大而深遠(yuǎn)的。
　　
　　鍋爐控制通常是采用人工結(jié)合常規(guī)儀表監(jiān)控，一般較難達(dá)到滿意的結(jié)果，原因是鍋爐的燃燒系統(tǒng)是一個(gè)多變量輸入的復(fù)雜系統(tǒng)，影響燃燒的因素十分復(fù)雜，較正確的數(shù)學(xué)模型不易建立，以經(jīng)典的PID為基礎(chǔ)的常規(guī)儀表控制已很難達(dá)到最佳狀態(tài)，如果靠人工手燒則要受人為因素（經(jīng)驗(yàn)、責(zé)任心、白夜班）的影響，而計(jì)算機(jī)提供了諸如數(shù)字濾波，積分分離PID，選擇性PID，參數(shù)自整定等各種充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)這一智能化、多功能的優(yōu)勢，是常規(guī)儀表和人力難以實(shí)現(xiàn)或無法實(shí)現(xiàn)的，是提高工業(yè)鍋爐自控水平和節(jié)能 的重要措施。
　　
　　本系統(tǒng)是針對(duì)鏈排式燃煤鍋爐而設(shè)計(jì)開發(fā)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)一到五臺(tái)鍋爐及總供熱系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制和自動(dòng)檢測，能夠?qū)崿F(xiàn)鍋爐系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，完成各項(xiàng)管理功能和報(bào)警保護(hù)功能，達(dá)到節(jié)約能源、減少環(huán)境污染、降低勞動(dòng)強(qiáng)度的目的。鍋爐噸位可從4－80T/h。

　　整套系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，設(shè)備選型先進(jìn)，控制功能完善，通用性強(qiáng)，具有手動(dòng)/自動(dòng)無擾切換功能?？刂圃O(shè)備可靠性高，拆裝簡便，維護(hù)方便，抗干擾能力強(qiáng)。本系統(tǒng)具備遠(yuǎn)程通訊功能，可以和上位計(jì)算機(jī)和下位換熱站進(jìn)行通訊。

二、自控系統(tǒng)構(gòu)成
1. 系統(tǒng)控制功能描述
　　* 鍋爐自動(dòng)控制：鼓風(fēng)、引風(fēng)、爐排實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和儀表盤手動(dòng)操作。
　　* 超壓超溫（汽鍋爐為高低液位）報(bào)警及停爐自動(dòng)聯(lián)鎖
　　* 循環(huán)水泵軟啟動(dòng)軟停止及故障報(bào)警聯(lián)鎖停爐
　　* 變頻自動(dòng)補(bǔ)水及手動(dòng)操作
　　* 各電器控制設(shè)備的運(yùn)行指示和故障停車
　　* 鍋爐其它熱工參數(shù)檢測（詳見表：系統(tǒng)測控點(diǎn)要求）
　　* 換熱站熱工參數(shù)

2. 調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制功能描述
　　鍋爐運(yùn)行要達(dá)到以下要求：根據(jù)室外溫度變化或負(fù)荷要求，使鍋爐出水溫度或出汽壓力（流量）也隨之變化；由于負(fù)荷變化而相應(yīng)調(diào)整進(jìn)煤量和進(jìn)風(fēng)量，而實(shí)現(xiàn)鍋爐的經(jīng)濟(jì)燃燒。

　　根據(jù)以上要求，可以將鍋爐控制系統(tǒng)設(shè)置為汽包液位控制回路（水鍋爐無此回路），鍋爐定壓補(bǔ)水系統(tǒng)（循環(huán)水定壓補(bǔ)水控制回路）（蒸汽鍋爐無此回路），爐膛負(fù)壓控制回路，出汽壓力（水鍋爐為出水溫度）控制回路（負(fù)荷控制回路），來分別控制鍋爐給水量、鍋爐引風(fēng)量、鍋爐進(jìn)煤量、鍋爐送風(fēng)量。

1) 汽包液位調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)（熱水鍋爐無此系統(tǒng)）
　　為鍋爐安全運(yùn)行，系統(tǒng)采用雙側(cè)水位變送器，一路進(jìn)行報(bào)警聯(lián)鎖，一路進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。為保證控制精度，采用反饋－前饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)，即引入蒸汽流量和給水流量進(jìn)行三沖量水位調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)精度為 < ±10mm。

控制回路原理圖：

2) 鍋爐定壓補(bǔ)水調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)（循環(huán)水定壓補(bǔ)水控制回路）
　　在鍋爐水循環(huán)過程（直供）或循環(huán)水（間供）過程中，由于供水管道較長和采暖用戶的排放，使回水量少于供水量，使回水壓力降低，需要對(duì)供回水系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)水，以保證供回水壓力平衡。為使系統(tǒng)平穩(wěn)安全運(yùn)行，采用變頻器進(jìn)行自動(dòng)恒壓補(bǔ)水。壓力波動(dòng)范圍在±0.02Mpa以內(nèi).

控制回路原理圖：

（3） 負(fù)壓調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)
　　爐膛負(fù)壓的大小對(duì)于節(jié)能影響很大。負(fù)壓大，被煙氣帶走的熱量大，熱損失增加，煤耗量增大，理想運(yùn)行狀態(tài)應(yīng)在微負(fù)壓狀態(tài)。它能明顯增加懸浮煤顆粒在爐膛內(nèi)的滯留時(shí)間，增加沉降，減少飛灰，使煤充分燃燒提高熱效率。但由于負(fù)荷變化，需要改變給煤量和送風(fēng)量，隨之也要改變引風(fēng)量，以保證爐膛負(fù)壓的穩(wěn)定，但由于系統(tǒng)有一定的滯后時(shí)間，為避免鼓風(fēng)變化而引起爐膛負(fù)壓的波動(dòng)，系統(tǒng)中引入鼓風(fēng)信號(hào)作為前饋信號(hào)對(duì)引風(fēng)機(jī)進(jìn)行超前調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)精度可以控制在設(shè)定值±10Pa。

控制回路原理圖：

（4）負(fù)荷調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)
　　為了達(dá)到鍋爐最佳燃燒效果而采用了負(fù)荷控制系統(tǒng)。由于室外溫度的變化使負(fù)荷需求改變。這樣既可以避免室外溫度升高而室內(nèi)供熱量不減，使室內(nèi)溫度過高的熱量浪費(fèi)，又可以保證室外溫度降低而室內(nèi)溫度恒定。系統(tǒng)中有五條不同的溫度曲線可供用戶選擇。

　　由于負(fù)荷需求變化而改變鍋爐的出水溫度（蒸汽鍋爐為蒸汽壓力），首先要通過調(diào)節(jié)鏈排速度來改變?nèi)剂狭?，并改變送風(fēng)量，再由煙道中安裝的氧量檢測儀測定煙氣含氧量，調(diào)整送風(fēng)量，以實(shí)現(xiàn)較好的風(fēng)煤配比調(diào)節(jié)。由于煙氣含氧量不是一個(gè)定值，在鍋爐滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)含氧量較低，在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)含氧量較高，所以在系統(tǒng)中設(shè)置了煙氣含氧量設(shè)定值的自動(dòng)修正，以保證風(fēng)煤配比達(dá)到較好狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)鍋爐的經(jīng)濟(jì)燃燒。系統(tǒng)調(diào)節(jié)精度：蒸汽鍋爐壓力調(diào)節(jié)為±5%；熱水鍋爐溫度調(diào)節(jié)為±1℃。

控制回路原理圖：

3. 系統(tǒng)構(gòu)成
　　在控制系統(tǒng)中工控機(jī)作為上位機(jī)，可編程序控制器PLC作為下位機(jī)的微機(jī)自控系統(tǒng)。憑借可編程序控制器PLC高抗干擾能力、高可靠性以及工業(yè)控制機(jī)高可靠性，強(qiáng)大的通訊管理能力實(shí)現(xiàn)了對(duì)鍋爐的自動(dòng)化控制水平。共配置了2套S7-300現(xiàn)場控制單元及1臺(tái)工業(yè)控制計(jì)算機(jī),來控制2臺(tái)鍋爐及附屬換熱設(shè)備。S7－300現(xiàn)場控制單元分別控制各臺(tái)鍋爐及輔助系統(tǒng)，控制器和工控機(jī)進(jìn)行通訊，由工控機(jī)對(duì)鍋爐運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控、管理和運(yùn)行狀態(tài)的優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)對(duì)2臺(tái)鍋爐的自動(dòng)控制。系統(tǒng)配備后備操作器，以備在鍋爐準(zhǔn)備運(yùn)行時(shí)手動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)行操作。
　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為積木插接式，通用性強(qiáng)，可使用附加模塊對(duì)PLC進(jìn)行擴(kuò)展，可以很方便地適應(yīng)今后系統(tǒng)擴(kuò)充和改變的需求。由自動(dòng)化儀表對(duì)現(xiàn)場工藝參數(shù)進(jìn)行檢測，并將檢測信號(hào)轉(zhuǎn)換成4－20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)傳送到PLC，PLC通過MPI通訊接口和計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。通過計(jì)算機(jī)對(duì)整個(gè)鍋爐運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并可以進(jìn)行鍋爐運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。
　　PLC通過開關(guān)量輸入與輸出模塊，可以對(duì)鍋爐電器設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并在鍋爐事故狀態(tài)時(shí)進(jìn)行停機(jī)自動(dòng)聯(lián)鎖控制。
后備硬手操
　　后備硬手操 – 采用我公司生產(chǎn)的TSF系列電子式操作器或其他廠家生產(chǎn)的電子式操作器。在鍋爐設(shè)備開始運(yùn)行或在緊急狀態(tài)需要人為進(jìn)行處理時(shí)，采用后備操作器來控制鍋爐的運(yùn)行。該操作器具有輸入、輸出及閥位反饋顯示。

第十章 煤礦變頻節(jié)能方案
　　該大型煤礦始建于五十年代，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)設(shè)備卻沒有及時(shí)的更新?lián)Q代，大量的老舊、高耗能設(shè)備仍在生產(chǎn)一線擔(dān)負(fù)著重要使命，而風(fēng)機(jī)、水泵是該煤礦量大而且面廣的主要高耗能設(shè)備，電能消費(fèi)嚴(yán)重，節(jié)電潛力較大。因此，對(duì)風(fēng)機(jī)、水泵類進(jìn)行節(jié)能改造實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，加強(qiáng)企業(yè)管理、開展“雙增雙節(jié) ”，推進(jìn)技術(shù)進(jìn)步的一項(xiàng)重要手段。
　　該大型煤礦現(xiàn)有7.5KW以上的風(fēng)機(jī)泵類設(shè)備共64臺(tái)套，總裝機(jī)容量2124KW，其中，在用風(fēng)機(jī)12臺(tái)套，裝機(jī)容量750KW（不包括局部通風(fēng)機(jī)）；泵類設(shè)備17臺(tái)套，裝機(jī)容量560KW，以上設(shè)備大部分為高耗能、全天候運(yùn)行的陳舊設(shè)備，占該煤礦總耗電的25％左右。
　　我公司于1999年12月7、8日對(duì)該煤礦1074＃75KW及1277＃110KW抽風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造試驗(yàn)。
　　改造前，我們經(jīng)過測試多組進(jìn)行比較。
　　1074＃75KW風(fēng)機(jī)的具體參數(shù)為：頻率50Hz、電壓380V、電流150A、功率75KW
　　我們?cè)跍y試中，1074＃風(fēng)機(jī)在頻率為42Hz時(shí)就能滿足井下抽風(fēng)要求。

由表中可知：運(yùn)行時(shí)電流下降率
　　
　　δ=(I前－I后)／I前×100％＝【（117－80）／117】×100％＝31.6％
　　
　　節(jié)電率為：（69.5-39.8）/69.5×100%=42.7%
　　
　　1074＃75KW風(fēng)機(jī)使用變頻調(diào)速后，自1999年12月投入運(yùn)行以來，效果非常明顯，完全達(dá)到設(shè)計(jì)時(shí)的目標(biāo)，其日節(jié)電量為714KWh。
　　
　　按每天三班工作制，每年300天工作日計(jì)算，則每年節(jié)約電能：
　　
　　W節(jié)電=(69.5-39.8)×24×300＝2.14×105（KWh）
　　
　　以該煤礦99年工業(yè)用電全年電費(fèi)平均值0.50元／度計(jì)算，全年可節(jié)約電費(fèi)近10.7萬元／年。
　　
　　1277＃抽風(fēng)機(jī)測試數(shù)據(jù)為：頻率50Hz、電壓380V、電流210A、功率110KW

在測試中，1277＃抽風(fēng)機(jī)在43.9Hz時(shí)，即能滿足井下抽風(fēng)要求：
　　
　　節(jié)電率為：（100－69）／100×100％＝31％
　　
　　W節(jié)電＝（100－69）×24×300＝2.23×105KWh
　　
　　該煤礦99年工業(yè)用電全年電費(fèi)平均值為0.50元／度計(jì)算，全年可節(jié)約電費(fèi)0.50元×2.23×105KWh＝11.2萬元，以變頻器及外部設(shè)備投資共16.6萬元計(jì)算，根據(jù)上述經(jīng)濟(jì)效益，則設(shè)備投資回收期為：16.6/(10.7+11.2)=0.76年(大約9個(gè)月)

第十一章 啤酒生產(chǎn)線上的變頻器應(yīng)用
一． 變頻器調(diào)速方式簡介
　　三菱變頻器外部端子調(diào)速可分為模擬量調(diào)速和多段速調(diào)速。模擬量調(diào)速可
　　用電壓DC0~10V或電流DC4~20mA，進(jìn)行無級(jí)調(diào)速。我廠用0~10V模擬電壓作為給定量　，進(jìn)行開環(huán)調(diào)速??；多段速采用外部輸入端子　　SD﹑STF﹑RL﹑　RM﹑RH，進(jìn)行三段速調(diào)速。RL﹑RM﹑RH是低﹑中﹑高三段速速度選擇端子，SD是輸入公共端，STF是啟動(dòng)正轉(zhuǎn)信號(hào)。如圖3中，當(dāng)Y10，Y11有輸出時(shí)，變頻器為低速運(yùn)行；當(dāng)Y10，Y12有輸出時(shí)，為中速運(yùn)行；當(dāng)Y10，Y13有輸出時(shí)為高速運(yùn)行。變頻器2﹑3原理與此相同。三段速分別設(shè)置為15Hz﹑30Hz﹑45Hz。在模擬量調(diào)速時(shí)，通過調(diào)整W1﹑W2的分壓比設(shè)置KA1閉合時(shí)變頻器高速運(yùn)行，KA2閉合時(shí)為低速運(yùn)行，當(dāng)KA1﹑KA2都斷開時(shí)，變頻器為最高速；變頻器2﹑3原理與此相同。通過編程，PLC根據(jù)操作臺(tái)發(fā)出的信號(hào)，選擇控制方式：模擬量調(diào)速或多段速調(diào)速。三菱變頻器的多段速調(diào)速比模擬量調(diào)速有較高優(yōu)先級(jí)（1）。

二．系統(tǒng)構(gòu)成
2． 1　工藝流程如下圖： 　

　　根據(jù)工藝要求，灌裝機(jī)前面的輸送帶分成若干段。A﹑B﹑C﹑D﹑E為輸送帶，M13﹑M14﹑M15分別為A﹑B﹑C帶的拖動(dòng)電機(jī)。D帶與灌裝機(jī)機(jī)械聯(lián)動(dòng)，E帶由另一電機(jī)拖動(dòng)。另外，各帶上均有光電傳感器探測瓶流速度。PLC根據(jù)瓶流調(diào)整各段輸送帶的速度。

2．2 電氣系統(tǒng)原略圖

　　變頻器1﹑2﹑3分別控制電機(jī)M13﹑M14﹑M15，主回路接線圖略。PLC為FX2-64MR。FMA﹑11是來自灌裝機(jī)變頻器0~10V的輸出信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)隔離器的轉(zhuǎn)換作為變頻器1﹑2﹑3的控制信號(hào)。圖中KA1-6為輔助繼電器。W1-6為分壓電位器。PLC的輸入端子略。FMA﹑11是來自灌裝機(jī)主機(jī)變頻器的輸出信號(hào)。兩圖中的PLC為同一PLC，圖2中的COM6接DC24V電壓，控制輔助繼電器。
　　
三．控制思想
　　變頻器1﹑2﹑3的調(diào)速方式為兩種：1.來自灌裝機(jī)主機(jī)變頻器的模擬信號(hào)DC0~10V，經(jīng)過隔離器轉(zhuǎn)換為線性DC0~10V，再經(jīng)過電位器分壓作為變頻器1﹑2﹑3　的給定信號(hào)，以控制電機(jī)M13﹑M14﹑M15,這樣可以做到輸送帶與灌裝機(jī)的速度很好匹配;2.采用多段速控制端子SD﹑STF﹑RL﹑RM﹑RH，通過PLC編程，由PLC發(fā)出控制信號(hào)以控制速度。PLC根據(jù)灌裝機(jī)操作臺(tái)發(fā)出的信號(hào)來判斷使用那種速度控制方式，又根據(jù)瓶流情況選擇高低速。在模擬信號(hào)控制時(shí)是通過輔助繼電器KA1和KA2,KA3和KA4,KA5和KA6的組合，經(jīng)W1﹑W2,W3﹑W4,W5﹑W6分壓控制變頻器輸出速度。在多段速時(shí)通過PLC的輸出Y10﹑Y11﹑Y12﹑Y13,Y20﹑Y21﹑Y22﹑Y23,Y24﹑Y25﹑Y26﹑Y27分別調(diào)節(jié)各個(gè)變頻器的輸出頻率以達(dá)到多段輸送帶的速度匹配及與灌裝機(jī)的速度匹配。在模擬控制方式調(diào)整中，電位器分壓比的調(diào)整是個(gè)關(guān)鍵，通過生產(chǎn)調(diào)試中摸索，終于找到了比較好的速度匹配。分壓比一旦調(diào)好，不得隨意改動(dòng)。
　　
四． 應(yīng)用效果
　　在兩種速度控制方式下，分別調(diào)整各變頻器的多段速度頻率及電位器的分壓比，做到了輸送帶速度與灌裝機(jī)速度很好的匹配，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。實(shí)踐證明FR-A540E變頻器完全滿足啤酒灌裝生產(chǎn)線輸瓶帶的調(diào)速要求。提高了生產(chǎn)效率。此種變頻器控制方式也可用于其他需要速度配合的電機(jī)變頻調(diào)速。


第十二章 變頻器空壓機(jī)改造中的應(yīng)用
一、空壓機(jī)工作原理簡述：
　　工作原理是由一對(duì)相互平行齒合的陰陽轉(zhuǎn)子(或稱螺桿)在氣缸內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)子齒槽之間的空氣不斷地產(chǎn)生周期性的容積變化，空氣則沿著轉(zhuǎn)子軸線由吸入側(cè)輸送至輸出側(cè)，實(shí)現(xiàn)螺桿式空壓機(jī)的吸氣、壓縮和排氣的全過程?？諌簷C(jī)的進(jìn)氣口和出氣口分別位于殼體的兩端，陰轉(zhuǎn)子的槽也陽轉(zhuǎn)子齒被主電機(jī)驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。
　　具體操作程序?yàn)椋喊聪聠?dòng)按鈕，控制系統(tǒng)接通啟動(dòng)器線圈并打開斷油閥，空壓機(jī)在卸載模式下啟動(dòng)，這時(shí)進(jìn)氣閥處于關(guān)閉位置，而放氣閥打開以排放油氣分離器內(nèi)的壓力。等降壓2秒后空壓機(jī)開始加載運(yùn)行，系統(tǒng)壓力開始上升。如果系統(tǒng)壓力上升到壓力開關(guān)上限值，即起跳壓力，控制器使進(jìn)氣閥關(guān)閉，油氣分離器放氣，壓縮機(jī)空載運(yùn)行，直到系統(tǒng)壓力跌到壓力開關(guān)下限值后，即回跳壓力下，控制器使進(jìn)氣閥打開，油氣分離器放氣閥關(guān)閉，壓縮機(jī)打開，油氣分離器放氣閥關(guān)閉，壓縮機(jī)滿載運(yùn)行。

二、原系統(tǒng)工況存在的問題
　　1、主電機(jī)雖然星-角減壓起動(dòng)，但起動(dòng)時(shí)的電流仍然很大，會(huì)影響電網(wǎng)的穩(wěn)定及其它用電設(shè)備的運(yùn)行安全。
　　2、主電機(jī)時(shí)?？蛰d運(yùn)行，屬非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，電能浪費(fèi)嚴(yán)重。
　　3、主電機(jī)工頻運(yùn)行致使空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)噪音很大。
　　4、主電機(jī)工頻起動(dòng)設(shè)備的沖擊大，電機(jī)軸承的磨損大，所以設(shè)備維護(hù)工作時(shí)對(duì)機(jī)械量大。

三、變頻改造方案設(shè)計(jì)
　　根據(jù)原工況存在的問題并結(jié)合生產(chǎn)工藝要求，空壓機(jī)變頻改造后系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求：
　　1、電機(jī)變頻運(yùn)行狀態(tài)保持儲(chǔ)氣罐出口壓力穩(wěn)定，壓力波動(dòng)范圍不能超過±0.02Mpa。
　　2、系統(tǒng)應(yīng)具有變頻和工頻兩套控制回路。
　　3、系統(tǒng)具有開環(huán)和閉環(huán)兩套控制回路。
　　4、一臺(tái)變頻器能控制兩臺(tái)空壓機(jī)組，可用轉(zhuǎn)換開關(guān)切換。
　　5、根據(jù)空壓機(jī)的工況要求，系統(tǒng)應(yīng)保障電動(dòng)機(jī)具有恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行特性一。
　　6、為了防止非正弦波干擾空壓機(jī)控制器，變頻器輸入端應(yīng)有抑制電磁干擾的有效措施。
　　7、在用電氣量小的情況下，變頻器處在低頻運(yùn)行時(shí)，應(yīng)保障電機(jī)繞組溫度和電機(jī)的噪音不超過允許的范圍。
　　8、考慮到系統(tǒng)以后擴(kuò)展問題，變頻器應(yīng)滿足將來工況擴(kuò)展的要求。

四、改造方案原理
　　由變頻器，壓力變送器、電機(jī)、螺旋轉(zhuǎn)子組成壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，使儲(chǔ)氣罐內(nèi)空氣壓力穩(wěn)定在設(shè)定范圍內(nèi)，進(jìn)行恒壓控制。
　　反饋壓力與設(shè)定壓力進(jìn)行比較運(yùn)算，實(shí)時(shí)控制變頻器的輸出步，從而調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，使儲(chǔ)氣罐內(nèi)空氣壓力穩(wěn)定在設(shè)定壓力上。

五、空壓機(jī)變頻改造后的效益
　　1、節(jié)約能源
　　2、運(yùn)行成本降低
　　3、提高壓力控制精度
　　4、延長壓縮機(jī)的使用壽命
　　5、低了空壓機(jī)的噪音

第十三章 變頻調(diào)速控制在擠出機(jī)中的應(yīng)用
一、導(dǎo)言
　　近年來，隨著電子設(shè)備信息化的發(fā)展，作為物理傳輸介質(zhì)的各種熱敏性聚合物加工需求也越來多，如PVC電纜料，PE硅烷、過氧化物交聯(lián)電纜料，PE交聯(lián)屏蔽線等。
　　生產(chǎn)這些聚合物的關(guān)鍵是擠出機(jī)。擠出機(jī)也隨著越來越高的時(shí)效性生產(chǎn)要求在不斷發(fā)展。

二、擠出機(jī)的原理和構(gòu)成
擠出機(jī)的機(jī)械原理：
　　在原料粉末里添加水或適當(dāng)?shù)囊后w，并進(jìn)行不斷的攪拌。將攪拌好的材料，用高擠出壓力從多孔機(jī)頭或金屬網(wǎng)擠出。
　　通常是把材料放入圓筒形容器以后，用螺桿擠出材料。在使用變頻技術(shù)以后，可對(duì)壓力進(jìn)行控制，從而可以選擇最合適的線性速度。

擠出成型設(shè)備的組成部分
一臺(tái)擠出設(shè)備通常由主機(jī)（擠出機(jī)）、輔機(jī)及其控制系統(tǒng)組成。通常這些組成部分統(tǒng)稱為擠出機(jī)組。

1. 主機(jī)
　　一臺(tái)擠出機(jī)主機(jī)由擠壓、傳動(dòng)、加熱冷卻三部分系統(tǒng)組成。
　　擠壓系統(tǒng)主要由螺桿和機(jī)桶組成，是擠出機(jī)的關(guān)鍵部分；
　　傳動(dòng)系統(tǒng)中起作用是驅(qū)動(dòng)螺桿，要保證螺桿在工作過程中具備所需要的扭矩和轉(zhuǎn)速；
　　加熱冷卻系統(tǒng)主要來保證物料和擠壓系統(tǒng)在成型加工中的溫度控制。
　　
2. 輔機(jī)
　　擠出設(shè)備的輔機(jī)的組成根據(jù)制品的種類而定。一般說來，輔機(jī)由劑透定型裝置、冷卻裝置、牽引裝置、切割裝置以及制品的卷取或堆放裝置等部分組成。
　　
3. 控制系統(tǒng)
　　擠出機(jī)的控制系統(tǒng)主要由電器、儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，其主要作用為：
　?。?）控制主、輔機(jī)的拖動(dòng)電機(jī)，滿足工藝要求所需的轉(zhuǎn)速和功率，并保證主、輔機(jī)能協(xié)調(diào)地運(yùn)行。
　?。?）控制主、輔機(jī)的溫度、壓力、流量和制品的質(zhì)量。
　　（3）實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)組的自動(dòng)控制。
　　
三、V2系列變頻器在擠出機(jī)的應(yīng)用
　　V2變頻器用于擠出設(shè)備，有高質(zhì)量的運(yùn)行特性，這是因矢量控制型變頻器本身可提供的良好的產(chǎn)品性能決定的。

1〉快速處理器提供更高頻率響應(yīng)
　　變頻器內(nèi)32位處理器，提供高控制精度、快響應(yīng)頻率及好的動(dòng)性能。 擠出機(jī)的工藝要求主要是控制出口的壓力恒定，設(shè)備在剛開始工作時(shí)，進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制，在達(dá)到需求壓力時(shí)，要切換為壓力控制。切換過程應(yīng)該無沖擊，需要變頻器高的控制精度，來接應(yīng)壓力信號(hào)。
　　
2〉矢量控制提供低頻時(shí)高扭矩輸出
　　擠出機(jī)的主驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要通過平行軸斜齒輪減速器減速后帶動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，在基頻以下改變運(yùn)行速度時(shí)為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。
　　以往使用V/f控制型變頻器，由于要考慮負(fù)載的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，要設(shè)定相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩提升準(zhǔn)位，如果轉(zhuǎn)矩提升設(shè)置過高，在低頻輕載時(shí)會(huì)勵(lì)磁太大，容易引起電機(jī)嚴(yán)重發(fā)熱，影響到設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。
　　采用矢量控制型變頻器，使用自學(xué)習(xí)功能可觀測電機(jī)參數(shù)，不但能保證電機(jī)在低頻時(shí)良好的輸出特性，V2的自動(dòng)節(jié)能運(yùn)行功能會(huì)隨轉(zhuǎn)矩的改變而減少輸出的電流，不但能節(jié)省電能，更能消除上述工作隱患發(fā)生的可能性。

3〉轉(zhuǎn)矩限定和轉(zhuǎn)差補(bǔ)償
　　轉(zhuǎn)矩限定功能可對(duì)正/反轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)矩限制進(jìn)行設(shè)定，以保持轉(zhuǎn)矩限定在一定水平。
　　自動(dòng)轉(zhuǎn)差補(bǔ)償功能，可自動(dòng)補(bǔ)償因負(fù)載波動(dòng)引起的電機(jī)轉(zhuǎn)差變化，從而得到良好的機(jī)械特性曲線。
　　
四、結(jié)束語
　　變頻器與其他電器設(shè)備相配合的擠出機(jī)控制系統(tǒng)，能夠完全滿足擠出機(jī)的工藝要求，達(dá)到出口壓力恒定的控制指標(biāo)。運(yùn)行穩(wěn)定，產(chǎn)品的適應(yīng)性強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)效益明顯。