BB公司CAS800变频器在燃烧炉引风机中的节能应用研究

孙志宾等

摘要：由于人们对资源的无节制开采，目前能源的日益紧张已经成为了人们不得不面对的问题，与能源相关的供需矛盾也开始制约着我国目前以及以后的经济建设。文章从变频调速能够节能的相关原理、变频器以及它的调速原理以及燃烧炉上变频器的应用等问题出发，对ABB公司CAS800变频器在燃烧炉引风机中的节能应用进行相关的研究。

关键词：CAS800变频器；燃烧炉引风机；节能应用；调速原理；变频器 文献标识码：A

中图分类号：TK223 文章编号：1009-2374（2015）06-0098-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0476

近些年来，由于人们对资源的无节制开采，目前，能源的日益紧张已经成为了人们不得不面对的问题，相应的，与能源相关的供需矛盾也开始制约着我国目前以及以后的经济建设。在各个行业中，造纸行业在自身的运营过程中会使用大量的泵类以及风机进行负载，因此，它也是对电力能源进行主要消耗的用电大户。在使用过程中，这些电动机基本都是在比较低的电能利用率中进行相关作业的，所以，如果可以将这些电动机在使用过程中的电能利用率提高15%～25%，那么，全年全国可以节约的电能数量是非常巨大的。

1 变频调速能够节能的相关原理

在这里可以将碱回收工段燃烧炉作为样例。按照相关规定，碱回收燃烧炉的引风机以及送风机的相关风量裕度是6%～10%及4.5%。在整个设备的设计过程中设计人员很难将管网的阻力计算出来，同时，考虑到设备在长期的使用过程中可能会出现的各种各样的问题，设计人员经常会把系统能够达到的最大风压裕度以及风量当成是选择设备类型的依据。然而，设备的系列以及型号是有限的，在选择过程中经常会出现在选不到符合要求的设备就转而选择其他与所需差距最小的一种，通常情况下这种的裕度会大于30%左右。所以，这些设备在运行过程中，由于没有达到生产所需要的实际要求，只能够靠对风道的挡板的开度或是风门进行一定的调节来满足企业在实际的生产过程中所使用的生产工艺对于自身所需的风量的要求。相对的，在水泵的运行过程中，需要靠对设备的阀门的开度进行相应的调节来使水的流量能够达到供水的要求，水泵运行的工况和风机类似，在作业中，把凭借对风门或是阀门的开度进行调整从而对水泵流量以及风机风量进行调节的方法叫做节流调节。通常情况下，水泵或是风机自身所固有的特性不会发生改变，在进行节流调节的整个过程中，仅仅使用将阀门或是风门的开度变小的方法来人为地使管路的阻力得到增加，这样的做法不仅使管路系统所受到的损失得到增加，也不利于水泵以及风机等设备的节能运行，因此，设计人员可以使变频调速的方式发生改变，通过使水泵以及风机的原有转速来使水泵的流量以及风机的风量获得一定的改变，从而能够适应整个生产过程中的生产工艺的相关需要。这样的调节方式被称作水泵以及风机的调速控制。使用这样的调控方式可以使水泵、风机的无级调速得到实现，同时可以方便地形成一个闭环监控系统，从而使恒流量或是恒压控制能够得到实现。在实际的作业过程中，这样的运行系统所消耗的能耗最少，企业能够获得的综合效益也最高。

2 变频器以及它的调速原理

所谓变频器，是在其运行过程中通过使用电力半导体器件所具有的通断作用，使工频电源转变成其他频率的电能控制装置。通常来说，从变频器的外部结构上来看，它分为三个部分：主电路的接线端，这一部分主要包括整个工频电网中的输入端以及另一边的接电动机上的输出端；操作版面，即指键盘；控制端，主要有受外部信号来对变频器进行控制的端子、对变频器的工作状态进行指示的端子以及微机与变频器或是其他设备中的通信接口等等。控制回路以及主回路共同构成了变频器的内部组成，主回路是为异步电动机在运行过程中提供调频调压电源的负责电力变换的部分；控制电路是由制动电路、运算电路、对信号起到控制作用的输入输出电路以及检测电路等部分组成。根据电机的相关理论可以得知，N=60f/p（1-s）是表示异步电动机转速的公式，这里的f表示的是电机定子供电的相关频率，s表示的是转差率，p表示的是电机定子绕组极对数。由已知公式可以知道，如果将定子供电频率进行匀速改变，那么就可以使电动机的转速得到平滑的改变，但是，只对电机定子供电的相关频率进行改变是不够的，因为它的降低或是升高等变化会使磁通发生增大或是减小的变化，进而致使电动机的最大转矩变小。甚至在严重时还会导致电动机发生堵转现象或是使磁路发生饱和，使铁耗量迅速增大。面对这种情况，在对电源的频率进行调节的时候，还应对电压的大小进行相应的调节，使磁通的稳定得到维持，也使最大转矩不发生改变。

3 燃烧炉上变频器的应用

3.1 相关工艺简介

在造纸的蒸发工段中，将送来的浓黑液送进圆盘蒸发器，使其经过炉膛烟气的另一次蒸发，得到浓缩后，由黑液喷枪对其进行高压喷入，使其进入到高温燃烧炉内，在经过一二次的风景预热器之后，根据它的实际情况按照不同的比例经由不同的入口高度来送进炉膛。在燃烧过程中，一定要保证炉膛自身的负压要处于-25～-65Pa，这样的保证作业过程中的安全运行以及稳定燃烧。要使炉膛负压得到稳定有两种方案可对其进行控制：一种是电动机按照工频恒速进行运转；另一种是使用交流变频调速的方案。

3.2 使控制功能得到实现

在整个系统的运行过程中，引风机是由一台交流异步的电动机进行驱动的。根据对国内市场上的多种变频器的控制特点以及性能进行比较后，结合引风机自身的现实状况以及工作特点，选择了ABB公司的CAS800变频器。这个系列的变频器在具有一般变频器的控制功能外，还有设定值修正、PID控制、睡眠功能以及多信号输入等控制功能。CAS800系列的变频器内置有一个PID控制器，它可以通过对由压力传感器所测得的相关炉膛负压进行比较，从而形成偏差信号，根据此信号，变频器可以利用自身的PID控制功能，使风机的转速得到一定的调节，从而使炉膛的负压得到稳定。

3.3 对睡眠功能的参数进行设定

如果想要按照正确的方法使用变频器，使它的优越性能得到完全的发挥，那么，对它的参数进行正确的设置就显得十分重要。对于CAS800系列的变频器来说，它的控制板面上带有相关的启动导向，在用户第一次为变频器上电的时候，启动导向就可以按照最佳步骤对用户进行引导，使其顺利完成设备的调试过程。CAS800系列的变频器还具有受PID控制的系统休眠功能。这项功能可以避免电机在超低速的状态中工作，既能达到节约电能的目的，又可以实现减少对于电机的损耗。在炉膛的负压达到了-60Pa的时候，为了达到使设备能够进行正常作业的负压要求，这时PID控制器就可以使电机的转速降低，从而保持低速作业的状态，既使电机正常作业，又可以节约电能。

4 结语

根据相关统计，这套设备在运行的半余年时间中，所收到的节能效果十分显著，风机平均每月的耗电量为28000度，如仍旧使用风门控制，那么耗电量预计会在39000度左右，此外，它还使风机以及电机的使用寿命得到延长，使轴承以及风机叶轮的磨损减少，节约了检修的时间以及费用。

参考文献

[1] 张玉宝，汤伟，吕定云.变频器在造纸工业中的节能应用[J].黑龙江造纸，2008，（1）.

[2] 石龙章.ABB变频器在锅炉煤气增压装置控制系统中的应用[J].有色设备，2008，（2）.

[3] 李方园.变频器在造纸工业中的应用现状及发展趋势[J].中国造纸，2004，（7）.

[4] 张亚东.基于PLC的造纸机自动控制系统设计与研究[D].合肥工业大学，2012.

[5] 李永刚.制浆造纸变频器应用与维护解决方案[J].科技与企业，2013，（11）.

作者简介：孙志宾（1978-），男，河北唐山人，开滦服务分公司电气工程师，研究方向：PLC及变频在供暖中的

应用。

（责任编辑：黄银芳）