變頻技術(shù)在供暖鍋爐運(yùn)行中的節(jié)能效果

邢鳳

摘 要：對(duì)于我國北方地區(qū)來說，由于地理位置的關(guān)系，導(dǎo)致我國北方地區(qū)的冬季比較寒冷。因此就需要對(duì)這種寒冷的天氣做好相關(guān)的供暖設(shè)備。盡管現(xiàn)在社會(huì)上各種供暖設(shè)備的出現(xiàn)，但是在很大程度上來說，鍋爐供暖設(shè)備還是有較為廣泛的應(yīng)用。而且對(duì)于這種鍋爐供暖設(shè)備來說，在很大程度上需要應(yīng)用相關(guān)的變頻技術(shù)從而達(dá)到省電的效果。因此本文主要針對(duì)于變頻技術(shù)在供暖活路運(yùn)行中的節(jié)能效果做出相關(guān)的論述。

關(guān)鍵詞：變頻器；節(jié)能；水泵；風(fēng)機(jī)

對(duì)于我國目前供暖事業(yè)的高速發(fā)展來說，對(duì)于較為廣泛應(yīng)用的鍋爐供暖也要進(jìn)行相關(guān)的創(chuàng)新。而對(duì)于現(xiàn)在鍋爐供暖設(shè)備來說，得到較為廣泛應(yīng)用的就是風(fēng)機(jī)和相關(guān)的水泵。這些結(jié)構(gòu)對(duì)于相關(guān)的電能消耗是非常大的，而且還很容易發(fā)生故障，這就需要對(duì)這些發(fā)生的故障進(jìn)行相關(guān)的維修，導(dǎo)致了生產(chǎn)費(fèi)用的開支有一定的提高。而現(xiàn)在應(yīng)用的變頻器技術(shù)能夠有效的改善這些問題，從一定的角度上說，這種變頻器的出現(xiàn)在很大的程度上就是為了順應(yīng)相關(guān)時(shí)代的發(fā)展。使得鍋爐熱供暖設(shè)備進(jìn)入到一個(gè)電機(jī)時(shí)代。以下主要針對(duì)于變頻器鍋爐設(shè)備的相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析。

1 節(jié)能分析

在很大程度行可以知道相關(guān)的風(fēng)機(jī)和水泵的結(jié)構(gòu)對(duì)于整個(gè)鍋爐設(shè)備能夠造成一定資源浪費(fèi)，而且從相關(guān)的流體力學(xué)中可以知道，風(fēng)機(jī)和水泵的相關(guān)流量和轉(zhuǎn)速是一個(gè)正比例的趨勢(shì)，相關(guān)的壓力與轉(zhuǎn)速的平方數(shù)額也是一個(gè)正比例的趨勢(shì)，而相關(guān)的周公路和轉(zhuǎn)速的平方數(shù)額則是一個(gè)反比例趨勢(shì)，在流體力學(xué)中，通常稱這種模式為平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載。

從相關(guān)的實(shí)例表明中可以看出對(duì)于這種平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載模式的運(yùn)行，在很大程度上需要大量的能源，這種能源的大幅度消耗就很有可能造成相關(guān)能源的浪費(fèi)。而對(duì)于風(fēng)機(jī)模式和水泵模式的相互比較可以看出在一定程度上對(duì)于相關(guān)閥門的開度調(diào)節(jié)和水泵轉(zhuǎn)速的控制，使用相關(guān)的水泵模式似乎更為合理，對(duì)于節(jié)能方面也較優(yōu)于風(fēng)機(jī)模式。除此之外在相關(guān)的模式數(shù)據(jù)圖表中可以看出當(dāng)閥門進(jìn)行相關(guān)的調(diào)節(jié)時(shí)，在很大程度上會(huì)使得鍋爐的系統(tǒng)壓力有一定的提高，這種壓力的提高在過魯能很可能導(dǎo)致相關(guān)的管道和閥門受到一定的損害，而且在進(jìn)行相關(guān)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)時(shí)，如果相關(guān)的水泵轉(zhuǎn)速減低，則會(huì)導(dǎo)致相關(guān)的系統(tǒng)壓力也有一定的減低，這種降低在很大程度上能夠減少系統(tǒng)不良影響的發(fā)生。

與以上的論述相類似的在于對(duì)于采用變頻調(diào)速這種技術(shù)改變相關(guān)的水泵模式和風(fēng)機(jī)模式的相關(guān)轉(zhuǎn)速，借以調(diào)節(jié)這些模式的其他控制量。從這里可以看出在一定程度下采用相關(guān)的變頻器模式來改變相關(guān)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速問題，與相關(guān)的閥門比較顯得更加經(jīng)濟(jì)劃算，而且在很大程度上來說這種變頻器模式也能使得鍋爐供暖設(shè)備的相關(guān)運(yùn)行狀態(tài)得到一定的改善。對(duì)于這一論述相關(guān)的公式實(shí)例進(jìn)行分析。

以一臺(tái)水泵為例，它的出口壓頭為H0（出口壓頭即泵入口和管路出口的靜壓力差），額定轉(zhuǎn)速為n0，閥門全開時(shí)的管阻特性為r0，額定工況下與之對(duì)應(yīng)的壓力為H1，出口流量為Q1，在現(xiàn)場(chǎng)控制中，通常采用水泵定速運(yùn)行出口閥門控制流量。當(dāng)流量從Q1減小50%至Q2時(shí)，閥門開度減小使管網(wǎng)阻力特性由r0變?yōu)閞1，系統(tǒng)工作點(diǎn)沿方向I由原來的A點(diǎn)移至B點(diǎn)；受其節(jié)流作用壓力H1變?yōu)镠2.水泵軸功率實(shí)際值（kW）可由公式：P=Q.H/（ηc.ηb）×10-3得出。其中，P、Q、H、ηc、ηb分別表示功率、流量、壓力、水泵效率、傳動(dòng)裝置效率，直接傳動(dòng)為1.假設(shè)總效率（ηc.ηb）為1，則水泵由A點(diǎn)移至B點(diǎn)工作時(shí)，電機(jī)節(jié)省的功耗為AQ1OH1和BQ2OH2的面積差。如果采用調(diào)速手段改變水泵的轉(zhuǎn)速n，當(dāng)流量從Q1減小50%至Q2時(shí)，那么管網(wǎng)阻力特性為同一曲線r0，系統(tǒng)工作點(diǎn)將沿方向II由原來的A點(diǎn)移至C點(diǎn)，水泵的運(yùn)行也更趨合理。

2 節(jié)能計(jì)算

如果想更好的了解到變頻器對(duì)于鍋爐供暖的好處，僅僅只靠相關(guān)的論述還是不夠的，還需要對(duì)相關(guān)的列能想過進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算。這種計(jì)算主要是根據(jù)相關(guān)的風(fēng)機(jī)和水泵經(jīng)過變頻器調(diào)節(jié)之后的一種計(jì)算模式，運(yùn)用這種計(jì)算可以清楚的；了解到利用相關(guān)的變頻器能夠?yàn)楣?jié)能帶來怎樣的效果，通常采用兩種計(jì)算模式進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算，第一種計(jì)算模式在于根據(jù)相關(guān)風(fēng)機(jī)和水泵模式的還不同控制模式下的流量關(guān)系，這種模式通常是在相關(guān)的負(fù)荷變化的情況下進(jìn)行的。第二種模式的依據(jù)在于流體力學(xué)中的相關(guān)平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載的概念對(duì)相關(guān)的風(fēng)機(jī)和水泵的轉(zhuǎn)速功率進(jìn)行確定的一種計(jì)算模式。這兩種計(jì)算模式在進(jìn)行同一實(shí)例的計(jì)算過程中，對(duì)于結(jié)果的現(xiàn)實(shí)可以看出在進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算模式的運(yùn)算方式不同對(duì)于變頻器的應(yīng)用所產(chǎn)生的影響還是有很大的不同。一下主要對(duì)這兩種計(jì)算模式并進(jìn)行實(shí)例的證明。

2.1 根據(jù)已知風(fēng)機(jī)、泵類在不同控制方式下的流量-負(fù)載關(guān)系曲線和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的負(fù)荷變化情況進(jìn)行計(jì)算。

以一臺(tái)IS150-125-400型離心泵為例，額定流量200.16m3/h，揚(yáng)程50m；配備Y225M-4型電動(dòng)機(jī)，額定功率45kW.水泵在閥門調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)時(shí)的流量發(fā)生變化。根據(jù)運(yùn)行要求，水泵連續(xù)24小時(shí)運(yùn)行，其中每天11小時(shí)運(yùn)行在90%負(fù)荷，13小時(shí)運(yùn)行在50%負(fù)荷；全年運(yùn)行時(shí)間在300天。

則每年的節(jié)電量為：W1=45×11×（100%-69%）×300=46035kW.h

W2=45×13×（95%-20%）×300=131625kW.h

W=W1+W2=46035+131625=177660kW.h

每度電按0.5元計(jì)算，則每年可節(jié)約電費(fèi)8.883萬元。

2.2 根據(jù)風(fēng)機(jī)、水泵類平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載關(guān)系式

以一臺(tái)供暖鍋爐使用的22kW鼓風(fēng)機(jī)為例。運(yùn)行工況仍以24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，其中每天11小時(shí)運(yùn)行在90%負(fù)荷（頻率按46Hz計(jì)算，擋板調(diào)節(jié)時(shí)電機(jī)功耗按98%計(jì)算），13小時(shí)運(yùn)行在50%負(fù)荷（頻率按20Hz計(jì)算，擋板調(diào)節(jié)時(shí)電機(jī)功耗按70%計(jì)算）；全年運(yùn)行時(shí)間在300天為計(jì)算依據(jù)。

則變頻調(diào)速時(shí)每年的節(jié)電量為：W1=22×11×[1-（46/50）3]×300=16067kW.h

W2=22×13×[1-（20/50）3]×300=80309kW.h

Wb=W1+W2=16067+80309=96376kW.h

擋板開度時(shí)的節(jié)電量為：W1=22×（1-98%）×11×300=1452kW.h

W2=22×（1-70%）×11×300=21780kW.h

Wd=W1+W2=1452+21780=23232kW.h

相比較節(jié)電量為：W=Wb-Wd=96376-23232=73144kW.h

每度電按0.5元計(jì)算，則采用變頻調(diào)速每年可節(jié)約電費(fèi)3.657萬元。如鍋爐房離心式水泵參數(shù)為：離心泵型號(hào)6SA-8，額定流量53.5L/s，揚(yáng)程50m；所配電機(jī)Y200L2-2型37kW.對(duì)水泵進(jìn)行閥門節(jié)流控制和電機(jī)調(diào)速控制情況下的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)記錄如下：

流量L/s時(shí)間（h）消耗電網(wǎng)輸出的電能（kW.h）

閥門節(jié)流調(diào)節(jié)電機(jī)變頻調(diào)速

47233.2×2=66.428.39×2=56.8

40830×8=24021.16×8=169.3

30427×4=10813.88×4=55.5

201023.9×10=2399.67×10=96.7

合計(jì)24653.4378.3

相比之下，在一天內(nèi)變頻調(diào)速可比閥門節(jié)流控制節(jié)省275.1kW.h的電量，節(jié)電率達(dá)42.1%。

結(jié)束語

在一定程度上來說，合理的運(yùn)用相關(guān)變頻器對(duì)于使用風(fēng)機(jī)模式和水泵模式的鍋爐供暖設(shè)備能夠起到良好的節(jié)能效果。而且這種變頻器還能夠很好的天界轉(zhuǎn)速，對(duì)轉(zhuǎn)速能夠起到一個(gè)很好的控制作用，這一點(diǎn)可以從相關(guān)實(shí)踐中看出來。而且安裝相應(yīng)的變頻器在很大程度上還可以滿足相關(guān)工藝的要求，在一定程度上減少了相關(guān)的設(shè)備維修費(fèi)用，使得停產(chǎn)的周期有一定的降低。進(jìn)一步為我國的鍋爐事業(yè)的發(fā)展提供動(dòng)力。

參考文獻(xiàn)

[1]原云霞.淺談鍋爐引風(fēng)機(jī)常見的問題及對(duì)策[J].科協(xié)論壇（下半月），2011（4）.

[2]李德軍.鍋爐引風(fēng)機(jī)故障原因分析及處理措施[J].科技資訊，2011（14）.

[3]張思彥，張海廷.鍋爐引風(fēng)機(jī)過載原因分析及應(yīng)對(duì)措施[J].寧夏電力，2014（1）.