（国电铜陵发电有限公司 安徽省铜陵市 244000）
摘要：锅炉作为一种能量转换设备，在工业生产领域中得到广泛应用。在传统锅炉电气系统运行模式下，普遍采用机械节流方式对锅炉燃烧情况加以调节，但风机、水泵等设备却将长时间保持满负荷运行模式，消耗了大量的电力能源，导致生产成本较为高昂，难以实现可持续发展。因此，本文对变频器节能技术的原理及特点进行简要分析，并提出变频器在锅炉电气系统中的具体节能措施，以供参考。
关键词：锅炉电气系统；变频器；节能措施
一、变频器节能原理及技术特点
1.节能原理
（1）变频节能。基于流体力学原理表明，流量与压力相乘则为功率。因此，在锅炉电气系统运行过程中，水泵电机的转速以及流量平方间将保持正比关系、功率以及转速立方间保持正比关系、转速以及压力平方间保持正比关系。而公式内容为：Q1/Q2=n1/n2、P1/P2=(n1/n2)3、H1/H2=(n1/n2)2。其中，Q为流量、H为压力、P为功率。当水泵电机流量被下调时，设备转速也将出现一定幅度的下降，进而导致轴输出功率有所降低，设备转速以及功率保持立方比关系。而在流量调节过程中，所配置的变频器将在短时间内适应负载变动情况，稳定电机输出力矩，将V/F曲线调节至合理范围内，对输入电流值以及电机输出力矩进行有效控制、适当幅度降低，从而起到节能效果。
（2）软启动节能。目前来看，在部分锅炉电气系统中，选择采取Y/D启动等电机启动方式，电机的启动电流较大，不但会消耗额外电力能源，还会对供电系统以及设备施加一定程度的冲击力。例如，过大的启动电流将对阀门、挡板等装置造成损害影响。长此以往，导致部分设备装置的老化速度加快、实际使用寿命缩短。而对变频器的配置，可以有效使用装置具有的软启动功能，将电机的启动电流控制在额定值以内，进而起到节能、保护设备的作用。
（3）功率因数补偿。在传统锅炉电气系统运行模式下，线路中的无功功率较大、电网有功功率较小，导致电能的传输消耗量较大客观上加大了锅炉电气系统的运行能耗。而对变频器的配置，可以有效发挥装置内部滤波电容作用，控制功率因数、最大程度减小无功损耗量。
2.技术特点
在锅炉电气系统中，变频调速节能技术的主要特点为：调速范围广，可以运用这项技术对负荷变化过于频繁、或是符合技术调速范围宽的机电设备进行调速控制；在变频器调速控制下，可以将风机、水泵等设备长期、稳定保持低速启动的运行状态；在频率变化、调节过程中，电机仍将保持该频率运转状态，并不会产生新的转速损失；客观层面上推动了电机设备的高速发与小型化发展。
二、锅炉电气系统中变频器的具体节能措施
1.自动控制炉膛负压
在锅炉电气系统传统运行模式中，受到技术限制，多数企业普遍选择采取人工调节方式，但由于炉膛运行工况存在不确定性，加之受到人为因素的影响干扰，时常出现炉膛负压值过大或是过小的问题。当炉膛负压值过大时，将导致漏风以及排烟热损失同步加大，最终使得引风机设备的运行功耗大幅提高。而在炉膛负压值过小时，有一定可能出现炉膛正压朝外扑火的现象，存在一定的安全隐患，易造成额外的经济损失。针对这一问题，对变频器的配置与使用，可以有效发挥装置转速调节功能，持续对炉膛实时运行工况、负压值进行采集分析。随后，将引风机设备的运行速度调节至合理范围内，保证引风机功率与炉膛负压值保持高度匹配，避免炉膛负压值过大或是过小问题的出现。同时，在条件允许前提下，企业也可选择基于变频器设备，采取闭环控制方式，以此提高炉膛负压值与引风机功率的控制精度。
2.引风机变频改造
在锅炉电气系统传统运行模式中，普遍采取机械节流的调节方式，对风门挡板开度进行适当调节，从而将风量控制在一定范围内。但是，风机运行负荷、电机运行转速并不会受到供热需求的影响，将保持恒定不变状态，导致锅炉电气系统的运行能耗较大、消耗了大量的电力能源。对风机变频改造措施，可以采用风门挡板全开的调节方式使用变频器对电机转速进行实时调节，稳定保持在风量最优值。而具体调节步骤为，待变频调节条件成熟后，工作人员启动变频器设备，设备将调整至变频运行模式，持续对电动机转速进行调节。随后，工作人员停止变频器运行后，变频亲输出频率将持续减小，并在频率减小至0后自动切除变频器。同时，工作人员可根据实际供热需求，对频率参数进行调整设定。
3.自动控制蒸汽压力
在锅炉电气系统中，蒸汽压力作为一项重要的参数，压力值过大或是过小都将对锅炉电气系统的运行效率、产品生产质量造成影响，并在客观层面上浪费一定的电力能源，是传统锅炉电气系统节能改造的重要节点。对变频器的配置、使用，可以持续对蒸汽压力传感器的实时测量数据进行采集、汇总分析。随后，使用设备具有的自动调节功能，根据压力变化情况，自动将鼓风机以及炉排等设备的转速控制在合理范围内，确保锅炉电气系统的蒸汽压力值保持稳定状态。
4.自动控制汽包液位
在传统锅炉电气系统运行模式下，由于调节方式落后、水泵转速控制力度与精度较差，难以做到对汽包液位的有效、合理控制，液位往往保持动态变化状态。而在汽包液位变化幅度过大时，将引发一系列问题的出现，对锅炉电气系统的运行安全、运行能耗造成不利影响。例如，在汽包液位过低时，将严重威胁到锅炉设备及电气系统的运行安全。而在汽包液位过高时，将对产品生产质量造成负面影响。针对于此，对变频器的使用，持续对锅炉汽包液位实时数据进行采集，将水泵设备转速控制在合理范围内，确保水泵转速与汽包液位值保持高度匹配状态。同时，也可选择基于变频器设备采取闭环控制方式，根据汽包液位的动态变化情况，对水泵转速进行自动控制、实时调节。此外，对变频器自动控制汽包液位这一节能措施的实施，可以实现风煤同步调节目的，大幅改善锅炉的燃烧条件，有效降低烟尘排放总量、提高蒸汽质量。这对提高产品生产质量、控制锅炉电气系统运行能耗有着重要意义。
5.锅炉变频恒压供水控制
这项节能措施指，企业在锅炉电气系统中配置适当型号的变频器设备，在系统运行过程中，变频器将自动根据设定压力值以及管网压力值的差值，对水泵设备转速进行有效控制、合理调节，确保管网保持恒定的动态压力，保证水泵的给水量与锅炉电气系统的需水量基本一致，从而起到降低水泵设备运行功率的节能作用。例如，在某企业所构建锅炉变频恒压水控制系统中，工作人员启动变频器，变频器将持续对给水管网的实时压力值进行测量、采集。随后，将首台电机设备切换为工频直供电模式，使用变频器拖动后一台水泵保持运行状态。同时，当供水母管压力值未提升至额定值时，变频器将第二台水泵设备切换至工频直供电模式，并对第三台水泵设备拖动至运行状态，至给水母管压力值达到额定值为止。
结语
综上所述，在锅炉电气系统中，对变频调速技术的合理运用，将有效强化系统的调速控制精度及效率，大幅减小系统的整体运行能耗，是提高企业经济效益、保护生态环境、减少电能损耗量的重要技术手段。因此，相关企业应加强对变频调速技术的重视程度，结合实际情况积极采取以上变频器节能措施，充分发挥技术应用效能，及早实现可持续发展战略目标。
参考文献
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