变频调速器锅炉上的应用

　　锅炉在我国使用非常普遍，一般以燃煤或燃气为主。系统中耗电部分由：给水泵、鼓风机、引风机三部分电机组成。在加热过程中需要根据锅炉中水压和炉膛风压，来不停调整补水量和炉膛风量。原来主要靠人根据压力表或经验来调节阀门，以达到相应要求。因此必然存在以下问题：

　　1.电能浪费严重――水泵或风机打出的大量水或风浪费在阀门或挡板上；

　　2.燃料使用效率低――全部调节均靠人为调节阀门实现，受操作工经验影响误差大，导致炉膛燃料燃烧不充分；

　　3.设备寿命较低――电机一直全速运转，机械磨损加剧，而且在现场不需要那么大流量时，系统能量浪费在阀门和挡板上，导致管道内压力增大，密封件寿命亦相应降低。

　　有鉴于此，特对锅炉系统提出变频改造方案，具体如下：

　　一、锅炉变频调速供水控制系统　　

　　传统的锅炉水位控制系统中，给水泵是连续恒速运行的，并且流量的控制是通过调节水管道中调节阀和回流支路实现的。这两种方法都存在明显的缺陷：采用调节阀调节时，由于阀门的开度的减小，水泵出口的压力会上升阀门两边的压差将增大，当增大到很大时不但会造成水泵能量的浪费，而且使该水泵的振动和磨损加大，进而寿命缩短；采用回流支路调整时，大量的水回流也同样造成能量的消耗。　　　

　　1.系统组成及原理　　

　　本系统主要由一单片机和一台变频器组成，这里汽包水位是被控变量，给水量与蒸发量是两个辅助的冲量，这三个变量是由电动差压变送器进行检测，然后经过单电机的计算输出4～20mA的电流信号控制变频器以实现给水泵转速的调节。

　　在设计系统时，首先应确定变频器的输出频率，因为这一参数的选择关系到整个系统的控制效果，应根据水泵流量，扬程等参数和最大用水量和最小用水量确定。　　

　　2.变频器的工作状态　　

　　变频器通过与外部电路相连的输入输出端子设置。手动和自动两种工作状态，手动工作状态通过调节电位器来给定变频器输出频率，这种工作状态是在单电机因某种情况停用时进行操作的，自动工作状态时由单片机的输出信号进行控制。在实际应用中，该系统较传统调节阀控制方式最实用的优点是：节电率高达30%以上；水泵磨损严重的问题得到解决，维修率明显降低，延长设备的使用寿命。

　　二、锅炉变频调速的鼓(引)风控制系统　　

　　另外，锅炉的鼓（引）风机的风量也是经常变动的，由于气量是经常变化的，所以风量就需要经常调节。原来用阀门调节，锅炉的控制室到阀门的距离较远，操作十分不便，也不可能调节得当。风量调节过大，空气含氧量超标，浪费了热能；风量调节过小，煤渣残留碳份超标又浪费了煤。因此为了提高控制水平，保证空气含氧量和煤渣残留的碳份达标，必须对风量进行有效的调节，调节的方式必须方便、灵敏、可靠。　　

　　为了提高锅炉风量的控制水平，又能达到节能的效果，采用变频调速方式对风量进行调节，是首选的方案。由于应用变频调速技术可根据用汽量的变化，随时调整鼓引风机的转速，减少了噪音对环境的污染（电机均运行于额定转速以下，风噪随之下降）。由于鼓引风机长期低于额定转速的状态之下运行，电机及风机的轴承不易损坏，延长了使用寿命，电机的发热量也减少了，维修量下降。停机时间减少，节约了大量的维修费用。

　　锅炉的鼓（引）风机的节能改造一般均能达到30％以上，节能效果十分明显。

　　三、系统改造基本原理

　　该系统以PID调节为主轴，通过智能控制器对多台水泵（电机）进行智能分配以达到理想的控制状态。首先，设置一个给定压力值之后通过反馈压力的变化值PID将对差压的积分，与微分运算后给变频器输出一个4—20mA（或0－10V）的信号，以调整变频器改变输出速度，使压力反馈值趋近于压力给定值。当变频水泵不能满足压力设定值时，将逐一投入工频水泵，以达到设定要求。相反，则为了使压力反馈值降至给定值水平时，会向下调整变频水泵的速度，直到平衡为止，如不能平衡压力差，将逐一减除水泵的工作状态，直到平衡为止。

　　四、改造后的优点

　　1.按需生产,全面节能

　　变频器进行工作时，根据压力要求来调整流量，省去水闸的调整，大幅节能。

　　2.压力响应快，换泵安全

　　系统采用PID调节原理，可以快速响应压力变化，在压力变化和轮换时对泵可以设置出接触器缓冲时间、变频升降速时间、压力变化判断时间等多种社定，可确保反应安全无误。

　　3.降低噪音，延长设备寿命。

　　使用后，电机和风机的噪音明显下降，系统实现无极变速控制，延长设备使用寿命。

　　4.软启、软停减少对电网冲击

　　变频器在启动和停止水泵时，可对启、停时间设为0-6000S任一时间，可保证水泵从零速平滑加速无冲击，这样可避对电网的冲击，减轻了对变压器容量的要求。

　　5.定时轮换，使电机寿命均衡。

　　可以对电机的工作效率和使用频率进行设定，可以智能分配各泵的使用时间，确保电机寿命均等，不会生锈坏死。

　　6.无需降压启动柜，减少维修费用。

　　使用变频器后，可完全放弃降压启动柜的投资，从而节省大量度的启动柜维护费用。

　　7.保护功能丰富，及时报警

　　变频器有着丰富的保护功能，对电机和自身进行周到保护，其中有过压、欠压、过流、过载、缺相等保护，同时还可对压力的超、欠压进行报警，可检测水位上、下限。