變頻調(diào)速技術(shù)在鍋爐控制系統(tǒng)中節(jié)能應(yīng)用

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1、變頻調(diào)速技術(shù)在鍋爐控制系統(tǒng)中節(jié)能應(yīng)用　　摘要：介紹了鍋爐供水控制系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的變頻調(diào)速控制原理,分析了變頻調(diào)速系統(tǒng)的節(jié)能原理。提出了在鍋爐控制系統(tǒng)中用變頻調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用,闡述了該方案在節(jié)能和環(huán)保方面的重要意義。關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速技術(shù)鍋爐控制系統(tǒng)節(jié)能應(yīng)用中圖分類號：TE08文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：前言作為交流調(diào)速方法的一種，變頻調(diào)速利用變頻器對電源頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以連續(xù)平滑地對電動機(jī)進(jìn)行高效率的無級變速。采用變頻調(diào)速技術(shù)可以使鍋爐在運(yùn)行的時(shí)候減少耗能。一、變頻調(diào)速技術(shù)背景7鍋爐擁有非常廣的應(yīng)用層

2、面，例如在供熱、發(fā)電、化纖、機(jī)械制造等行業(yè)，作為這些行業(yè)不可缺少的動力來源，其應(yīng)用量非常大。在設(shè)計(jì)和挑選鍋爐風(fēng)機(jī)時(shí)，原則是能與鍋爐最大負(fù)荷相匹配，這樣一來，在鍋爐風(fēng)機(jī)工作在70%額定電流時(shí)，它就可以正常工作。因此，便造成風(fēng)機(jī)能力過剩，在減少能耗方面能有所作為。在控制鍋爐風(fēng)機(jī)的風(fēng)量時(shí)，傳統(tǒng)方法基本采用控制加大管路阻力的風(fēng)門調(diào)節(jié)，而風(fēng)機(jī)帶動電機(jī)時(shí)，電機(jī)以全速轉(zhuǎn)動，這種“大馬拉小車”的方式，增大了能耗，浪費(fèi)了大量電能。在控制鍋爐風(fēng)機(jī)的風(fēng)量時(shí)，采用變頻調(diào)速技術(shù)，則可以摒棄風(fēng)門調(diào)節(jié)方式，不再需要加大管路阻

3、力，使鍋爐進(jìn)風(fēng)量變小，進(jìn)而可使電機(jī)轉(zhuǎn)速降下來。因?yàn)殡姍C(jī)功率和轉(zhuǎn)速的立方之間的關(guān)系是成正比的，所以在很大程度上降低了能耗，突顯了節(jié)能效果。二、工作原理1.現(xiàn)場信號的檢測與調(diào)整在工業(yè)熱水鍋爐控制系統(tǒng)中,一般檢測點(diǎn)包括:出水溫度、爐膛負(fù)壓、煙氣含氧量、爐膛溫度、出水流量、回水流量、煤層厚度、出水壓力、送風(fēng)壓力、送風(fēng)溫度、爐排轉(zhuǎn)速、鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和各輔機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)信號等,從輸入計(jì)算機(jī)的信號來看,它包括如下幾種類型:(1)儀表配電器或變送器1一5V電壓信號(2)霍爾壓力變送器0一20mV電壓信號(

4、3)熱電阻溫度傳感器的電阻信號(4)光電轉(zhuǎn)速傳感器的脈沖量信號(5)繼電器或面板開頭觸點(diǎn)的開關(guān)量信號很顯然,前三種類型的模擬信號不是都可直接輸入A/D轉(zhuǎn)換板的,0一20mV電壓信號須經(jīng)前置緩沖放大板調(diào)理為0一5V電壓信號,熱電阻信號須經(jīng)熱電阻調(diào)理板調(diào)理為1一5V電壓信號才能直接與A/D轉(zhuǎn)換板相接。脈沖量信號因在傳感器中已進(jìn)行了整形、濾波和限幅等處理,信號幅度恰好與STD脈沖量輸入板一致,7可直接與脈沖量輸入板相接。開關(guān)量信號分為兩種:一種來自繼電器觸點(diǎn),另一種來自面板操作開關(guān),將前一種開關(guān)量信號

5、與帶光隔的開關(guān)量輸入板相接,后者與TTL信號、I/O板相接。系統(tǒng)中選用帶光隔的多路D/A板,D/A板直接輸出4一20mA的電器信號,驅(qū)動調(diào)壓調(diào)速和變頻調(diào)速裝置。2.鍋爐控制原理目前普遍將其分解為多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的單回路控制系統(tǒng)來處理,熱水鍋爐控制系統(tǒng)包括:(1)燃燒控制系統(tǒng)熱水鍋爐燃燒控制系統(tǒng)包括如下三個(gè)控制系統(tǒng):出口水溫控制系統(tǒng),經(jīng)濟(jì)性燃燒控制系統(tǒng)和爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng),其控制原理如圖1。從鍋爐運(yùn)行來看,爐膛溫度對燃燒的響應(yīng)比出口水溫快,因爐膛溫度是控制鍋爐出力的決定性因素,為改善出口水溫控制系統(tǒng)的動

6、態(tài)性能,我們設(shè)置一個(gè)爐膛溫度控制器回路,當(dāng)出口水溫偏離設(shè)定值時(shí),主調(diào)節(jié)器改變輸出值(即負(fù)調(diào)節(jié)器的設(shè)定值),負(fù)調(diào)節(jié)器按新設(shè)定值通過爐排調(diào)速裝置調(diào)節(jié)爐排轉(zhuǎn)速改變進(jìn)煤量。再按照煤風(fēng)比,通過鼓風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速裝置粗調(diào)鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,改變鼓風(fēng)量。根據(jù)鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、通過引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速裝置粗調(diào)引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,改變引風(fēng)量,以煙氧量當(dāng)前設(shè)定值,按照控制算法細(xì)調(diào)鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,7以爐膛負(fù)壓設(shè)定值細(xì)調(diào)引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。煙氧量設(shè)定值為當(dāng)前熱負(fù)荷的函數(shù)。(2)熱水定壓控制系統(tǒng)在熱水采暖系統(tǒng)中,由于管道滲漏等原因,往往要通過補(bǔ)水泵給熱網(wǎng)補(bǔ)水加壓,

7、以保證熱水壓力維持在某一要求值附近,見圖2:正常情況下,一臺補(bǔ)水泵工作,另一臺補(bǔ)水泵備用。當(dāng)回水壓力偏離設(shè)定值時(shí),通過變頻調(diào)速裝置調(diào)節(jié)補(bǔ)水泵轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)補(bǔ)水量,水壓低于設(shè)定值時(shí),兩臺補(bǔ)水泵一起迅速補(bǔ)水。三、變頻調(diào)速技術(shù)在鍋爐控制系統(tǒng)中的節(jié)能應(yīng)用鍋爐主要的控制技術(shù)在于煤效率及用電效率,傳統(tǒng)的控制方法是使用風(fēng)門檔板及閥門控制鼓風(fēng)機(jī)、給水泵、補(bǔ)水泵、循環(huán)泵的流量,其設(shè)計(jì)上并未考慮節(jié)能目的,同時(shí),生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)任務(wù)不同,蒸汽需求量變化時(shí),需改變給煤(噴降)量,以達(dá)到高效率燃燒,傳統(tǒng)的控制方式(如滑差電機(jī)調(diào)

8、速控制)采用耗電高、控制精度低、對環(huán)境污染嚴(yán)重。1鍋爐變頻調(diào)速供水控制系統(tǒng)傳統(tǒng)的鍋爐水位控制系統(tǒng)中,給水泵是連續(xù)恒速運(yùn)行的,并且流量的控制是通過調(diào)節(jié)水管道中調(diào)節(jié)閥和回流支路實(shí)現(xiàn)的。這兩種方法都存在明顯的缺陷。采用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)時(shí),由于閥門的開度的減小,水泵出口在壓力會上升閥門兩邊的壓差將增大,進(jìn)而壽命縮短。采用回流支路調(diào)整時(shí),7大量的水回流也同樣造成能量的消耗。變頻調(diào)速供水控制系統(tǒng),本系統(tǒng)主要由一個(gè)單片機(jī)和一臺變頻器組成,這里汽包水位是被控變量,給水量與蒸發(fā)量是兩個(gè)輔助的沖量,這三個(gè)變量是由電動差壓