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锅炉给水泵的变频调速改造 |
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| 锅炉给水泵的变频调速改造 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 17:00:20  |
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1 现状
系统是向锅炉不间断供水，保证锅炉正常运行的重要环节。西安高压电瓷厂现有锅炉5台，其中SHL35-16-P型2台，SHL20-13-P型1台，T-18A-13型2台，总蒸发量126吨/时。供给本厂及相邻各厂的生产和生活用汽。实际运行中炉前蒸汽压力较低，夏季一般为0.4-0.6Mpa，冬季一般为0.5-0.7Mpa，蒸发量变化较大，夏季20-35T/H，冬季90-110T/H。与锅炉相配套的给水泵为4GC-8X5型，共6台，分为2组，每组3台，通过母管向各台锅炉供水。每台泵的额定流量55M3/H，扬程19M，驱动电动机功率55KW。运行方式是夏季开1-2台，冬季开2-3台，其余备用。运行时，由于锅炉给水泵的供水能力大于锅炉的蒸发量，尤其是当锅炉负载愈轻时，二者的差值愈大，因此必须实行流量调节。传统的给水泵是连续恒速运行的，流量调节通过调节阀和回流支路来实现（如图一）。
图一
2 改造的可行性
这两种方法都存在明显的缺陷：采用调节阀时，随着阀门开度的减小，水泵出口压力上升，达到2Mpa以上，阀门两侧的压差将增大，达到1.3Mpa以上，远远大于原设计的水泵出口压力高于锅炉汽包压力0.5Mpa（包括给水垂直落差及管路压降）的要求，不但造成能量的浪费，而且使得水泵的振动和磨损加大，寿命缩短。采用回流支路调节时，大量水的回流同样造成能量的无谓消耗。
因此，对给水系统实施技术改造，降低水泵的出口压力，消除回流，减少能源消耗和设备磨损，已成大势所趋。
众所周知，水泵运行遵循如下规律：流量Q与转速N成正比，扬程（压力）H与转速N的平方成正比，轴功率P与转速N的三次方成正比，电动机的转速N与电源的频率F成正比，因此改变电源频率就可改变电动机即给水泵的转速。
变频调速技术是电力电子技术和微电子技术相结合的产物，以其优异的调速特性和显著的节能效果，在国民经济的各个领域获得了广泛的应用。当今，变频调速已成为交流电动机转速调节的最佳方法。水泵采用变频调速后，给水流量的调节就可通过改变转速的方法来实现，此时调节阀可开到最大开度，回流支路可切除。既能够方便地调节流量，又可降低能量消耗，使这一问题获得圆满的解决。
3 改造方案
在制定改造方案时，曾提出2种方案：
一是恒压供水，通过变频调速，使水泵的出口压力略高于锅炉汽包压力，且为一恒定值，可使水泵出口压力得以降低。但其出口压力必须大于汽包的最大压力，否则当锅炉汽包压力大于水泵出口压力时，将无法保证锅炉正常上水。当汽包压力较低时，与水泵出口压力的差值仍然较大，上述现象仍不能有效改善。
二是差压供水，分别取锅炉汽包及水泵出口的压力，送入差压变送器，其压差信号经PID调节器与设定值（给定）进行比较后，送到变频器，控制电动机（水泵）的转速，构成闭环控制系统。如图二所示。
图二
运行中随着锅炉汽包压力的变化，变频器的输出频率将自动改变，水泵的转速也相应改变，始终使水泵的出口压力跟踪且大于锅炉汽包压力，其差值保持在设定值。这样在绝大部分时间里，水泵的运行速度将低于额定转速，因此不但水泵的功率消耗将大幅度降低，而且水泵的磨损也大为减轻。显然，第二种方案在节能效果，安全性，频繁操作程度的等各个方面皆优于第一种方案。
我们选择了第二种方案。每组泵（三台）安装一台变频器（东芝VFA5P-4550P，55KW），为提高设备运行的可靠性，设置了工频旁路，这样同组三台泵中的任意一台都可选择工频或变频运行，并且可方便快速的进行切换，如图三所示。既可单台变频运行，又可二台变频泵并联运行，也可变频泵和工频泵并联运行。
图三
4 运行效果
该项目于1999年2月24日调试完毕正式投入运行。设定差压值为0.45Mpa，关闭回流支路，打开调节阀。运行时随着锅炉汽包压力的变化，变频器输出频率（即水泵转速）也随之改变，一般在30-40HZ之间，水泵出口压力保持在1Mpa左右，压差始终稳定在0.45Mpa。经过半年多的运行，系统稳定可靠，操作方便，效果非常显著。
为了对比改造前后的效果，我们用DTYC-92A型三相异步电动机经济运行测试仪分别对给水泵的三种运行方式进行了测试，即：1。工频运行2。工频运行打开回流支路3。变频运行。每种方式均测15分钟，4组数据。测试记录如下：
改造后运行半年来的耗电量与98年同期的对比数据见下表：
6个月平均节电率78.67%，累计节电223，320度。以平均电价0.45元/度计算，共节约资金100,359元。
98年全年耗电量为591，480度，以平均节电率78.67%计算则
全年节电量为：591,480 X 78.67% = 465,317度
全年节约资金为：465,316 X 0.45 = 209,392.65元
改造前，由于水泵运行压力很高，水泵的磨损非常严重，通常每二周即须检修一次。改造后，半年来，已累计运行4,500小时从未检修，因此节约了大量的维修费用。由此可见，全部投资不到一年即可收回，经济效益十分显著。
5 结论
实践证明采用变频调速技术，不仅节约能源，而且对于提高整个系统的自动化水平，减轻工人的劳动强度，降低维修费用，延长设备使用寿命和检修周期，减轻电动机频繁起动对电网的冲击等各个方面，都有显著的效果。对于象我厂这样五十年代建厂的老企业，采用先进技术改造老旧设备，挖潜增效，具有十分重要的意义。
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