蒸汽锅炉给水泵变频器改造

1 概述

蒸汽锅炉是化工企业一期生产装置中的主要动力源。其生产的高温高压蒸汽被送入工艺管网供各系统使用，而给水泵是蒸汽锅炉系统的关键设备。兖矿鲁南化肥厂现有6 台蒸汽锅炉，共有20台给水泵分套供水，给水泵电机功率45 kW，连续运转，给水压力1 Mpa，由于供水量波动大，不能选用小容量水泵，所以大多数时间50%以上的水由阀门控制返回储水器，造成大量电能浪费。

考虑到大多数给水泵电机虽然额定功率选的较大，但实际负载小、节流多、效率低，运行中电机的实际功率也较小，近年来，我厂的给水泵电机等主要设备大量使用变频器，取得了良好的节能效果。下面就我厂3#锅炉采用富士电机株式会社的G11变频器传动取得的节能效果做一介绍，便于同行交流。

2 变频技术改造

我们将3# 锅炉4 台给水泵全部选用G11 变频器对水泵做调速控制，实现了按需恒压给水。大多数时间运行时，频率在30~40 Hz 之间自动调整，由于转速下降，噪声、发热显著降低，机械磨损减少，近几年的运行结果证明水泵的机械寿命延长，维护工作量减少了，水压稳定，6 台蒸汽锅炉给水泵电机年节电量十万kW·h，节能效果显著。

变频器接法如图1 所示。这种接线可以满足变频器面板控制及外部手动/自动控制的需要。手动控制即机旁控制，自动控制即现场总线系统控制，变频器面板也可以在变频器室进行控制。在本设计中，现场总线系统控制为主要控制方式，手动控制只作为试车及检修设备或其他特殊情况下使用。所以机旁只设启、停按钮，而不设调速旋钮。现场总线系统可进行启、停、调速控制并接入转速、电流反馈。在图1 中HR 为刀熔开关，QF 为断路器，M 为电动机，VR 为电位器，ZJ 为加减速时间选择，BU为变频器故障输出，QA3为复位按钮，C1为COM压力节点。由于变频器在运行中容易产生高次谐波，而高次谐波电流使电源与负载之间不间断地进行能量交换，并不真正做功，所以变频器输入电路的无功功率主要是由高次谐波电流产生的，高次谐波电流的成分越大，功率因数就越低。

改善功率因数的方法就是在电路中串入交流电抗器。交流电抗器除改善功率因数外，还能抑制输入电路中的浪涌电流，并能削弱电流电压不平衡的现象。电流、转速反馈信号连接到摸拟量输入端(11、12、13、C1)，启、停信号根据相应的参数设置为通、断式信号，外部给定为4耀20 mA，模拟量输出为0耀20 mA。现场总线系统得到变频器准备信号后，发出启动命令，变频器运行后给一个运行反馈信号到现场总线系统，然后根据生产现场和实际需要由现场总线系统准确调速。压力信号取自磁阻式电接点压力表的动点，接在变频器C1 与COM 端，启动后，变频器按设定的升速曲线运行，泵输出的水压逐渐上升。达到控制压力，C1 与COM 导通，变频器按设定的降速曲线，使泵的转速下降，压力下降，压力降低使电接点压力表触头断开，C1 与COM 开路，转速重新按升速曲线运行，这样供水压力就在小范围内波动，实现调速功能。

根据生产需要，还可以在变频器的电源端加接触器控制，而变频器的输出端则不允许，建议电接点压力表装于靠近泵出口受水量影响小的主管路上。

3 结语

变频调速在生产系统应用中愈来愈广泛，采用变频调速，可实现软启动，电动机的启动电流不超过额定电流，对电网和负载的机械冲击都大大减小，同时延长电机检修周期和寿命。

我们将在下一步生产中根据运行情况对其它风机和泵类负载逐步进行变频技术改造。