1、引言
變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。它的主電路都採用交-直-交電路。
從理論上我們可知，電機的轉速n與供電頻率f有以下關係：
n=60f（1-s）/p（1）
其中：p--電機極對數s--轉差率
由式(1)可知，轉速n與頻率f成正比，如果不改變電動機的極對數，只要改變頻率f即可改變電動機的轉速，當頻率f在0～50hz的範圍內變化時，電動機轉速調節範圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現速度調節的，是一種理想的高效率、高效能的調速手段。在工業領域裡的應用日益廣泛。
隨著變頻器的造價日趨降低，利用變頻器驅動非同步電動機所構成的調速控制系統，越來越發揮出巨大的作用。
2、變頻器在鍋爐控制系統中的主要目的
變頻器在工業鍋爐自動控制系統中，主要用於鼓風機、引風機、供水系統及除渣系統、轉矩之間的關係。這些關係是：
流量∝轉速，壓力∝轉矩∝轉速的平方，功率∝轉速的三次方。
即：風機或水幫浦流量與轉速的一次方成正比，壓力與轉速的二次方成正比，而軸功率與轉速的三次方成正比。因而，理想情況下有如下關係：
流量（%）轉速（%）壓力（揚程）（%）功率（%）
100100100100
90908172.9
80806451.2
70704934.3
60603621.6
50502512.5
由上述關係可見，當需求流量下降時，通過調節轉速可以節約大量能源。例如：當流量需求減半時，如通過變頻調速，則理論上講，僅需額度功率的12.
5%，即可節約87.5%的能源。如採用傳統的擋板方式調節風量，雖然也可相應降低能源消耗，但節約效果與變頻相比，則是天壤之別。
3、變頻器在鍋爐調速控制系統各個環節上的應用
3.1、爐排電機選用的變頻器與鼓、引風機選用的變頻器型號不同。
爐排變頻選用恆轉矩變頻器，鼓、引風機變頻選用恆功率變頻器。
3.2、鼓、引風機控制
鼓、引風機採用變頻控制，這是鍋爐系統中變頻應用的重頭戲。即是節電最顯著的部分，同時也是變頻投資最大的部分。這主要是由於鼓、引風機調節的幅度相對也較大。
變頻器在工業鍋爐調速控制系統中，主要應用於鼓風機、引風機、供水系統及除渣系統。其最主要的目的在於節約能源。採用變頻調速方法節能的原理，是基於流量、壓力、轉速、轉矩之間的關係。
這些關係如公式：p2（n2/n1)3p1=0.512p1即可降低能耗近50%。
在鼓、引風機的風量裕度問題，以使變頻器可以適當提高頻率（大於50hz）即提高轉速執行，以保證鍋爐系統有足夠的風量，否則，極易造成原系統大負荷時風量夠用（但裕度小），變頻改造後，大負荷時風量不夠的尷尬局面。其原因在於變頻本身也消耗一部分功率，其輸出功率比標稱功率略小的緣故。
3.3、爐排變頻控制
爐排電動機很小，因而採用變頻器控制。其主要目的是穩定執行。當然節電也很大只是絕對數值佔的比重很小。爐排變頻控制的特殊性在於：
3.3.1、爐排由於經常處於低速執行，所以電動機散熱會出現問題，解決的方法是選用變頻專用電動機。
3.3.2、由於低速執行時變頻器輸入電流很小，但輸出電流很大，遠大於電機額定電流。
此時變頻器是採用低壓大電流保證電動機恆轉矩執行。因此，變頻器必須提高一檔選型。否則，無法保證爐排電動機的低速執行。
3.4、恆壓供水
在鍋爐供水系統中，採用變頻控制，既能大量節約能源，又能穩定供水系統的壓力，保障鍋爐系統的安全執行，是非常有實際意義的，並且供水系統的電動機相對鼓、引風機而言容量較小，投資不大。因此，非常值得推廣採用。
供水系統變頻應用的特殊性：鍋爐供水系統一般採用多台電動機，併聯母管式供水，沒有必要每台電動機都採用變頻。既經濟又可靠的方法是：
只有兩台電動機由變頻自動控制且這兩台電動機為一用一備方式工作。主要是利於電動機檢修。其他供水電動機仍採用常規控制方法，其原因有兩點：
3.5、在併聯母管式供水方案下，全自動控制供水方案不實用，無實際意義。主要原因是每台水幫浦的單向止回閥洩露問題和更換問題。
全自動控制供水時，單向止回閥前後的截止閥必須始終保持開啟狀態，才能保證自動控制電動機啟動後，水能夠自動流出。但隨著鍋爐負荷的增減，水幫浦電動機不會全部執行。這樣，不執行的水幫浦電動機，由於單向止回閥在水壓的作用下，極易發生洩露，造成水的回流及電動機的反轉。
而當需要停止的水幫浦執行時，電動機由反轉變為正傳的過程中，由於電動機的超負荷大電流，必然造成控制電路超負荷跳閘。解決的方法是：採用半自動控制，設定供水壓力上、下限報警。
上限報警時，通知操作人員關掉一台水幫浦。下線報警時。通知操作人員啟動一台水幫浦。
而變頻控制的水幫浦則保證在可調範圍內的恆壓供水。每台水幫浦電動機均採用變頻控制，投資太大，且由於上述原因，也沒有必要，並且不實用。
3.6、衝渣幫浦的變頻控制
衝渣幫浦採用變頻控制，其目的有兩點：節約電力，節約水。
方法是採用高、低速分時控制。高速執行一段時間，然後，低速執行一段時間，自動交替執行。高速執行時把爐渣沖走，低速執行時保證爐渣滅火。
4、變頻器在工業鍋爐應用中的優點:
4.1、實現了自動控制，揭開了鍋爐執行自動化的新篇章。使難以控制的燃燒過程實現了自動化，減少勞動強度。
在網路化日益普及的今天，與普通的點對點硬線連線方式而言，通過高速通訊連線的變頻器系統可以最大程度上降低系統維護時間、提高生產效率、減少執行成本。
4.2、控制電機的啟動電流。當電機通過工頻直接啟動時，它將會產生7到8倍的電機額定電流。
這個電流值將大大增加電機繞組的電應力並產生熱量，從而降低電機的壽命。而變頻調速則可以在零速零電壓啟動（當然可以適當加轉矩提公升）。一旦頻率和電壓的關係建立，變頻器就可以按照v/f或向量控制方式帶動負載進行工作。
使用變頻調速能充分降低啟動電流，提高繞組承受力，使用者最直接的好處就是電機的維護成本將進一步降低、電機的壽命則相應增加。
4.3、降低電力線路電壓波動。在電機工頻啟動時，電流劇增的同時，電壓也會大幅度波動，電壓下降的幅度將取決於啟動電機的功率大小和配電網的容量。
電壓下降將會導致同一供電網路中的電壓敏感裝置故障跳閘或工作異常，如咒機、感測器、接近開關和接觸器等均會動作出錯。而採用變頻調速後，由於能在零頻零壓時逐步啟動，則能最大程度上消除電壓下降。
4.4、可對風機的風量作平滑的無級調速，風機工作在最佳工作點，工況曲線更符合系統，可提高風機效率，避免了「喘振」現象。穩定了爐膛壓力，滿足工作環境的要求。
4.5、低速執行可以減少磨損，降低噪音，有利於延長電機和風機的使用壽命。
4.6、節能效果顯著。由於最終的能耗是與電機的轉速成立方比，所以採用變頻後，大大地節約了成本，投資回報更快，使用者也願意接受。
5、變頻器實際應用中存在的問題
5.1、缺相保護問題
變頻器本身有各種保護功能，且功率強大。但在實際應用中，發現變頻器的缺相保護並不完善。主要是變頻器在執行過程中，發生缺相，它能夠有保護作用，但如果送電時就發生缺相，則變頻器本身並不能檢測和保護。
一旦啟動變頻器，在啟動初始低速執行階段，由於單相大電流，極易造成變頻器燒損。所以在設計變頻器控制電路時，應設計缺相保護電路，以防意外損壞。
5.2、變頻器功率的選擇
選擇變頻器時，要充分考慮原系統電機裕度問題。否則，原系統電機執行正常，改變頻控制後，發現變頻電機容量不夠，再更換大一檔變頻，必然造成不必要的損失與麻煩。
5.3、遠距離變頻控制的可靠性問題
變頻器的控制端子，均為弱電直流訊號或節點訊號，當採用遠距離控制時，應充分考慮線路的抗干擾問題和損耗問題。尤其是當採用開、關量進行加、減速控制時，要使節點輸出盡可能與變頻安置在一起，以防無源節點的線路阻抗和干擾造成控制不靈敏或失效。
5.4、設計選型中的其它問題【3】
5.4.1、空氣斷路器的選擇
由於變頻器具有軟啟動、無衝擊的特性，所以、空氣開關可以按變頻器容量選擇。不需要考慮電動機啟動時的電流衝擊。
5.4.2、熱保護的選擇
由於變頻器控制單台電動機，不需要選擇熱保護繼電器，直接採用變頻器的熱保護即可。但若同時控制多台電動機，則每台電動機的熱保護要單獨計算及選擇。但選擇時，要根據電動機低速執行時的電流情況選擇，而不是根據電機額定電流選擇。
此電流比電動機額定電流大得多。
5.4.3、電流、電壓的檢測問題
由於變頻器輸出端的電流、電壓隨頻率發生變化，所以、對變頻裝置的電流、電壓檢測均應在變頻器的進線端進行。即電流互感器、電壓表均應設計在進線端。即空氣斷路器後，變頻器前。
5.4.4、導線問題
變頻器進線可以適當減少裕度。因為變頻器節電的特徵，即是減少進線電流。但變頻器的出線要適當加大裕度，尤其是長期低速執行的變頻器裝置，其輸出電流是相當大的。
6，三晶變頻器在江門某染廠鍋爐系統中的應用；
該系統鼓風，引風採用兩台三晶saj8000系列160kw變頻器，恆壓幫浦採用三晶75kw變頻器，迴圈幫浦採用三晶45kw變頻器，另外其他一些小電機採用電磁調速器調速。該系統採用控制室內集中控制，顯示，人性化管理，以下為該系統現場**：
7、結束語
工業鍋爐控制系統採用變頻器調速實現鍋爐的控制，穩定性和可靠性高，調節特性好。由於變頻器可以非常平滑穩定地調整，執行人員可靈活地調控燃燒系統、供水系統，提高了鍋爐效率，減少工作強度。變頻調速使電機執行明顯改善，維護量明顯減少，同時大大減少和機械系統變速機構和控制機構。
使系統更加方便操作，裝置工作效率明顯提高，系統採用過流、過壓、瞬時斷電、短路、欠壓、缺相等多種保護，避免了因此贊成電機燒損而影響生產所帶來的直接和間接經濟損失，更為重要是它的節能效果取得了可觀的經濟效益。
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