利用变频技术调节锅炉给水系统

孙卓林
（中国石化集团南京化工厂，江苏 南京 210038）

　　摘要：文中对锅炉给水系统的调节原理进行分析，联系变频技术在热电厂锅炉给水系统中的实际应用及经济效益分析，说明了变频技术在提高系统安全性稳定性的同时，也大大降低了能耗。
　　关键词：热电厂；锅炉给水；变频调节
　　中图分类号：TU991.4
　　文献标识码：B
　　文章编号：1009-2455(2001)04-0046-02

　　锅炉给水泵在发电厂的生产过程中起着非常重要的作用。某自备热电站有6台中压锅炉和1台低压锅炉，额定总蒸发量为250t/h。多级锅炉给水泵7台，总流量为322m³/h，供水压力为6.0MPa，其中4台给水泵长期并联运行。在运行中受化工生产的影响，经常出现供水量过大，水压超限。为了避免这种问题，采用循环旁路系统调节水压，但效果不好。为了解决供水系统不稳定和电耗高等问题，1998年3月对给水系统进行了变频调速技术改造。经过2年多运转，锅炉供水系统运行平稳并减少了电费支出，达到了预期目的。

1 水泵工况调节原理

　　水泵在供给锅炉用水时，如果泵组的流量扬程特性曲线与用水系统的阻力特性曲线交点在高效区，则它的工作状况是最经济的。由于受外界各种因素的影响，实际工况点常与设计工况点不符。因此，改变泵的流量扬程特性或管路阻力特性是调节水泵流量的两条途径。
1.1 改变管路阻力特性
　　改变管路阻力特性最常用的方法是阀门调节。该方法将一部分能量消耗于阀门的阻力上，使水泵效率下降，电耗增加。虽然阀门调节是最简单的调节方法，但不经济。
1.2 改变泵流量扬程特性
　　改变水泵转速，使泵的流量扬程特性曲线升高或降低，从而使泵的工况点稳定在高效区，使泵的流量扬程随之改变，这就是变频调速的工作原理。

2 变频变速调节基本工作原理

　　变频调速就是根据锅炉供水管道压力，利用变频控制系统调节电机转速，来调整泵的特性曲线，使泵的工作点随之变化。图1所示的就是变速调节时，工作点随转速而变化的情形^[1]。按相似定律，同一叶轮，在不同工况时（如A₁和A₂二个工况），其流量Q、压头H、功率N与转速n之间的基本关系为：Q₁/Q₂=n₁/n₂；H₁/H₂=(n₁/n₂)²；N₁/N₂=(n₁/n₂)³。从关系式中看出，采用变转速调节法调节时，转速下降，流量、扬程下降，功耗也随之大幅下降，从而提高了经济性。

3 变频调节在锅炉给水系统上的应用

　　某热电厂4^#给水泵变频调速供水系统主要由控制器、水泵、变频器、压力传感器等组成，如图2所示。预先在控制器中设定水泵出口压力值Pc(Pc=6.OMPa)，随着锅炉用水量的变化，水泵出口实际压力值P也随之发生变化，压力传感器随时将水泵出口实际压力值P传送给控制器，控制器将根据Pc与P的相互关系，进行比较，控制变频器的输出频率，改变4^#给水泵异步电机转速，即改变了水泵的转速，使供水量与用水量达到平衡，维持给水泵出水总管口压力基本恒定。由于整个供水系统始终通过4^#给水泵的变频调速，维持在设定压力下工作，没有过剩压力，因此没有能量损失，即节约了电能，使之经济运行，改变了过去手动操作和凭经验来控制，使供水系统安全性和稳定性大大提高，又稳定了供水质量，保证了设备安全运行并减轻了工人频繁开关阀门的劳动强度。

4 改造后经济效益浅析

　　通过对4^#给水泵进行变频调速的技术改造，节约了电能，表1为1998年2月份和4月份4^#给水泵安装使用变频器前后用电量比较。从表中所列数据可以看出，给水泵改造后用电量只是改造前的35.9％，节约了64.1％的电量。从整个锅炉给水系统用电情况来看，由于4^#泵安装了变频调速装置后，月总节电量16.6％。如按年运行8000h计算，则全年可节电7.1×10⁵kWh，按电价0.5元/(kW·h)计算，则每年可节约电费35.5万元而整个改造费用包括变频设备及其它费用总计只有15万元，半年就可以回收投资。

表1 安装变频器前后月用电比较 月份 月用电量/kWh 电功率/kW 备注 2月份 89964 133.7 电度表计数 4月份 32292 44.85 电度表计数

5 结束语

　　变频调速技术的优越性体现在两个方面：一是使系统运行稳定可靠性高；二是节能显著。改造后的供水系统延长了维修期，节约了材料和维修费用，减轻了工人的劳动强度，使供水系统安全性和稳定性大大提高，还降低了噪音。该厂动力电75％～80％都耗在风机、水泵及压缩机等设备上，如果全部采用先进的变频调速技术进行改造，不但使系统安全、稳定运行，而且将大大降低电力损耗，节约能源，增加企业的经济效益。

参考文献：
[1]沈振飞，郑美蓉．汽轮机辅助设备[M]．北京：水利电力出版社，1993．

作者简介：
孙卓林（1963～），男，汉族，工程师，联系电话：(025)5307719．