引言：
我國(guó)北方冬季供暖中，用于集中供熱的鏈條式燃煤熱水鍋爐是比較常見(jiàn)的設(shè)備。其電氣系統(tǒng)主要由引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、上煤爐排、分層給煤機(jī)、拔渣機(jī)及循環(huán)水泵組成。根據(jù)風(fēng)機(jī)和水泵的變轉(zhuǎn)矩特性，電機(jī)輸出功率正比于轉(zhuǎn)速的三次方，采用變頻器控制系統(tǒng)中的風(fēng)機(jī)、水泵，具有顯著的節(jié)能效果。而大功率引風(fēng)機(jī)若采用高壓變頻器，由于國(guó)內(nèi)外高壓變頻器價(jià)格奇高，且國(guó)內(nèi)技術(shù)不夠成熟，高壓變頻器投資成本大。四方V系列低壓變頻器（功率范圍：0.75kW~900kW），可滿足鍋爐大功率風(fēng)機(jī)水泵的需求，成熟的技術(shù)和穩(wěn)定的生產(chǎn)工藝，確保了產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。價(jià)格是高壓變頻器的一半，有很高的性?xún)r(jià)比。從而燃煤鍋爐采用低壓變頻器有很好的推廣和使用價(jià)值。
一、工程概況
河北L市某熱力公司新建供暖工程采用5臺(tái)70WM（100噸）鏈條式燃煤熱水鍋爐，1臺(tái)鍋爐配置1臺(tái)引風(fēng)機(jī)630kW，1臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)185kW，1臺(tái)鋪排5.5 kW，1臺(tái)分層給煤機(jī)4kW和2臺(tái)除渣機(jī)22 kW、11 kW。5臺(tái)70WM熱水鍋爐共用一套循環(huán)水系統(tǒng)和一套補(bǔ)水系統(tǒng)，即2臺(tái)循環(huán)水泵315 kW，2臺(tái)補(bǔ)水泵30 kW。該項(xiàng)目所有變頻器全部配套使用深圳四方電氣生產(chǎn)的V560系列產(chǎn)品，整個(gè)控制系統(tǒng)采用DCS集中控制，能夠?qū)崿F(xiàn)鍋爐的自動(dòng)燃燒及供熱運(yùn)行（如下圖1所示）。
二、供熱系統(tǒng)變頻方案介紹
1、引風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)
引風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)控制著鍋爐爐膛內(nèi)的壓力，引風(fēng)量隨著鼓風(fēng)量的變化作相應(yīng)的調(diào)整，使鍋爐內(nèi)部始終保持一定負(fù)壓值，確保整個(gè)燃燒系統(tǒng)的穩(wěn)定性。引風(fēng)機(jī)采用1臺(tái)V560-4T6300G變頻器驅(qū)動(dòng)，鼓風(fēng)機(jī)采用1臺(tái)V560-4T1850G變頻器驅(qū)動(dòng)。控制方式采用本柜（手動(dòng)控制）/DCS（自動(dòng)控制）控制，變頻器通過(guò)DI端子選擇頻率源，手動(dòng)調(diào)節(jié)頻率采用本柜電位器給定0~10V信號(hào)（模擬輸入AI1-GND）控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，自動(dòng)控制頻率采用DCS給定4~20mA信號(hào)（模擬輸入AI2-GND）控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，起/停由本柜端子控制，同時(shí)具有起/停、故障報(bào)警狀態(tài)指示，急停裝置；電機(jī)轉(zhuǎn)速值和電流值分別以4~20mA信號(hào)（模擬輸AO1-GND、AO2-GND）輸出反饋給DCS控制器作為運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控。以引風(fēng)機(jī)為例，V560系列變頻器的控制線路如下圖2所示：
引風(fēng)機(jī)變頻器參數(shù)設(shè)置如下表1
注：大功率風(fēng)機(jī)或水泵啟動(dòng)慣量大，啟動(dòng)時(shí)間適當(dāng)?shù)脑O(shè)置長(zhǎng)些，確保啟動(dòng)平穩(wěn)。
2、循環(huán)水泵和補(bǔ)水泵
循環(huán)水泵配有2臺(tái)315kW離心水泵，分別采用2臺(tái)V560-4T3150G變頻器驅(qū)動(dòng)，保持供回水壓差處的恒定。控制方式與引風(fēng)機(jī)相同，本柜控制變頻器起/停，手動(dòng)/自動(dòng)控制運(yùn)行頻率，在DCS自動(dòng)控制狀態(tài)下，可使系統(tǒng)供回水壓差在恒定狀態(tài)下運(yùn)行。補(bǔ)水泵配有2臺(tái)30kW離心水泵，一備一用，其中1 臺(tái)采用V560-4T0300G變頻器驅(qū)動(dòng)，正常時(shí)由變頻器與壓力傳感器構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)可以自動(dòng)定壓補(bǔ)水，同時(shí)將變頻器運(yùn)行狀態(tài)反饋給DCS系統(tǒng)監(jiān)視。當(dāng)故障時(shí)又可以手動(dòng)切換到工頻狀態(tài)，進(jìn)行手動(dòng)補(bǔ)水，確保供熱系統(tǒng)中水循環(huán)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。
3、爐排和分層給煤機(jī)
爐排和分層給煤機(jī)控制著鍋爐進(jìn)煤的變化，驅(qū)動(dòng)部分采用V560系列5.5kW和4.0kW變頻器驅(qū)動(dòng)，采用聯(lián)動(dòng)控制，分層給煤機(jī)運(yùn)行頻率通過(guò)比例系數(shù)可微調(diào)。控制方式與引風(fēng)機(jī)相同，在DCS自動(dòng)控制狀態(tài)下，可以根據(jù)燃燒情況自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)煤的速度。
三、供熱系統(tǒng)方案優(yōu)勢(shì)
1、節(jié)能降耗，綜合節(jié)能達(dá)40%以上
隨著科技與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，北方冬季集中供暖需達(dá)到恒溫供暖、節(jié)能減排的要求，從而熱源廠供熱量就得隨著需熱量的波動(dòng)而隨時(shí)調(diào)整，同時(shí)保證燃燒的經(jīng)濟(jì)性和鍋爐運(yùn)行的安全性。同時(shí)供熱循環(huán)水泵也得睡著供熱需求變流量、壓力運(yùn)行。對(duì)此，根據(jù)流體力學(xué)理論可知，離心式流體傳輸設(shè)備（如離心式水泵、風(fēng)機(jī)等）采用變頻器調(diào)試控制其轉(zhuǎn)速方式調(diào)節(jié)流量，當(dāng)流量下降時(shí)，電能消耗將以三次方的比較下降。根據(jù)熱力站引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、循環(huán)水泵控制特點(diǎn)，綜合節(jié)能達(dá)40%以上。
2、豐富I/O端口，支持多種通訊協(xié)助，便于工業(yè)自動(dòng)化控制
四方V系列變頻標(biāo)配6路數(shù)字輸入（DI），2路數(shù)字輸出（DO），2路模擬量輸入（AI），
2路模擬量輸出（AO）；支持MODBUS/PROFIBUS/CANopen通訊協(xié)議，便于連接PC、
PLC、HMI等，組成工業(yè)以太網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)智能化集中控制。
3、四方V系列變頻器保護(hù)功能完善，對(duì)電機(jī)的保護(hù)監(jiān)控、機(jī)械部件壽命、電網(wǎng)的電流和電壓波動(dòng)都能做到有效控制。
變頻啟動(dòng)較工頻直接啟動(dòng)相比，啟動(dòng)電流僅工頻啟動(dòng)的1/8，減小啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)系
統(tǒng)的沖擊。同時(shí)，電流引起的電機(jī)繞組電應(yīng)力和熱量大大降低，延緩電機(jī)壽命和損壞。電機(jī)工頻啟動(dòng)時(shí)，電流劇增的同時(shí)，電壓也會(huì)大幅度波動(dòng)，電壓下降的幅度將取決于啟動(dòng)電機(jī)的功率大小和配電網(wǎng)的容量，電壓下降將會(huì)導(dǎo)致同一供電網(wǎng)絡(luò)中的電壓敏感設(shè)備故障跳閘或工作異常。而變頻調(diào)速由于能在零頻零壓時(shí)逐步啟動(dòng)，則能最大程度上消除電壓下降。
四方V系列變頻器保護(hù)功能完善，可實(shí)施的保護(hù)包括：a、主電路的欠壓、過(guò)電壓保護(hù)；b、輸出電流的欠電流、過(guò)電流保護(hù)；c、
電動(dòng)機(jī)或變頻器的過(guò)載、過(guò)熱保護(hù)；d、電機(jī)或變頻器異常保護(hù)等。
在機(jī)械部件的損耗上，變頻調(diào)試對(duì)電機(jī)停止方式的選擇（減速停止、自由停止、減速停止配合直流制動(dòng)等）能夠減少電機(jī)和其聯(lián)動(dòng)機(jī)械部件的沖擊；有效減少水泵的水錘效應(yīng)。
4、V系列是一款功率范圍為0.75kW~900kW的全系列變頻器，滿足鍋爐引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)低壓大功率需求。
為了滿足北方城市集中供暖的需求，燃煤熱水鍋爐選型上多選擇大噸位鍋爐。例如，廊坊熱力站新建項(xiàng)目，選用100噸燃煤熱水鍋爐，配備1臺(tái)630kW引風(fēng)機(jī)。而國(guó)內(nèi)大功率低壓變頻器成熟的生產(chǎn)商為數(shù)不多，四方電氣專(zhuān)注于低壓變頻器十幾年，配套向麥克維爾、特靈、美的中央空調(diào)供大功率低壓變頻器，技術(shù)成熟、產(chǎn)品可靠。
四、結(jié)束語(yǔ)
經(jīng)過(guò)了一個(gè)采暖季的運(yùn)行，整個(gè)鍋爐燃煤系統(tǒng)運(yùn)行良好，鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)調(diào)速響應(yīng)快，爐膛壓力和溫度控制穩(wěn)定，循環(huán)水系統(tǒng)供出水壓差恒定，使用效果受到客戶(hù)的一致好評(píng)。對(duì)此，該熱力公司把該項(xiàng)目作為樣本工程，為今后的北京第二機(jī)場(chǎng)等大型集中供暖項(xiàng)目提供參考。四方V系列變頻器在集中供暖中有很好的推廣和使用價(jià)值。