變頻控制技術(shù)在鍋爐燃燒系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

江蘇淮河化工有限公司 江蘇 淮安 211742

引言：對(duì)于傳統(tǒng)的大型燃煤發(fā)電鍋爐風(fēng)機(jī)控制通風(fēng)系統(tǒng)一般來(lái)說(shuō)是可以通過(guò)對(duì)燃煤的充分加熱燃燒、調(diào)整風(fēng)機(jī)供熱持續(xù)時(shí)間和通過(guò)減少熱能源損失的多種方法使用來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能,而對(duì)于風(fēng)機(jī)電能的大量消耗卻一直沒(méi)有有效的控制措施,其中燃煤風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣風(fēng)門(mén)自動(dòng)調(diào)整方法只能通過(guò)改變電機(jī)風(fēng)量的均勻大小,此時(shí)候的風(fēng)機(jī)仍然是處于滿足大負(fù)荷的連續(xù)工作運(yùn)行狀態(tài),如果長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行,無(wú)用功率的耗電量比較大,造成了風(fēng)機(jī)電能的大量浪費(fèi)。而在我國(guó)東北地區(qū),采暖期又比較長(zhǎng),平均的冬季供暖供熱時(shí)間每天在12h 左右。因此如果我們沒(méi)有正確的控制措施可以調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的邊際實(shí)時(shí)工作轉(zhuǎn)速,則可能會(huì)導(dǎo)致有很大一部分消耗電能將電機(jī)會(huì)直接浪費(fèi)在調(diào)節(jié)電機(jī)的無(wú)用功上,這樣不僅僅會(huì)浪費(fèi)節(jié)約能源而且還可能會(huì)大大增加生產(chǎn)成本。

一、系統(tǒng)原理

1.鼓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)

鼓風(fēng)煙氣變頻閉環(huán)控制管理系統(tǒng)由鼓風(fēng)氧化氧含鋯濃度傳感器、變頻器、pid 鼓風(fēng)控制器、鼓風(fēng)機(jī)構(gòu)等組成的硫化氧含量濃度閉環(huán)控制回路可以自動(dòng)控制整個(gè)鼓風(fēng)機(jī)的自動(dòng)轉(zhuǎn)速,根據(jù)溫度設(shè)定值和相應(yīng)氧化氧含鋯濃度傳感器的自動(dòng)輸出值,通過(guò)控制PLC 內(nèi)部中的pid 控制模塊自動(dòng)計(jì)算來(lái)得出合適的鼓風(fēng)控制氧含量,通過(guò)控制變頻器中的輸出值和相應(yīng)的控制頻率值和電壓信號(hào)來(lái)自動(dòng)控制整個(gè)鼓風(fēng)機(jī)的自動(dòng)轉(zhuǎn)速,使鼓風(fēng)煙氣管道中的硫化氧含量濃度保持在一個(gè)合理的控制范圍內(nèi),這樣既有效提高了控制精度,又有效節(jié)約了剩余能源(包括電能和可用燃料)。

2.引風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)

爐膛引風(fēng)負(fù)壓系數(shù)是直接反映焦煤燃燒鍋爐工況穩(wěn)定與否的重要技術(shù)參數(shù),是鍋爐運(yùn)行中所需要準(zhǔn)確控制和及時(shí)監(jiān)視的重要技術(shù)參數(shù)之一。引風(fēng)機(jī)的負(fù)壓變頻閉環(huán)控制系統(tǒng)采用了由負(fù)壓變頻傳感器、變頻器、pid 等微控制器、引風(fēng)機(jī)元件組成的一個(gè)負(fù)壓變頻閉環(huán)控制回路并可自動(dòng)控制每個(gè)引風(fēng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速。根據(jù)控制系統(tǒng)初始溫度設(shè)定值和系統(tǒng)負(fù)壓溫度傳感器及電壓變送器的電壓反饋設(shè)定值,同時(shí)通過(guò)引入控制鼓風(fēng)量信號(hào)作為系統(tǒng)前饋控制信號(hào),由系統(tǒng)PLC 內(nèi)部以及pid 控制模塊進(jìn)行計(jì)算并選出合適的頻率控制鼓風(fēng)量,通過(guò)控制變頻器引入輸出信號(hào)相應(yīng)的起動(dòng)頻率值和電壓信號(hào)來(lái)自動(dòng)控制系統(tǒng)引風(fēng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)速,使系統(tǒng)爐膛內(nèi)的負(fù)壓溫度保持在-200～-400pa 的最佳穩(wěn)定測(cè)量值。

二、系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1.系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

鍋爐進(jìn)入燃燒自動(dòng)控制智能系統(tǒng)的鍋爐運(yùn)行控制過(guò)程由a/PLC 控制來(lái)自動(dòng)完成,通過(guò)控制系統(tǒng)初始溫度設(shè)定值以及系統(tǒng)實(shí)時(shí)溫度反饋設(shè)定值參數(shù)來(lái)自動(dòng)控制鍋爐變頻器進(jìn)入輸出燃燒頻率。為了能保證啟動(dòng)鍋爐安全正常運(yùn)行,PLC 通過(guò)進(jìn)行程序設(shè)置來(lái)按照順序分別啟動(dòng)鍋爐引風(fēng)機(jī)和啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)。系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)先先次啟動(dòng)系統(tǒng)引風(fēng)機(jī),再再次啟動(dòng)系統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)若要停機(jī)時(shí),須先次啟停引動(dòng)鼓風(fēng)機(jī),再次啟停引動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)。在系統(tǒng)啟動(dòng)或者繼續(xù)運(yùn)行時(shí),如果啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)或者啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)啟動(dòng)故障,則系統(tǒng)判定為該系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)啟動(dòng)故障,系統(tǒng)立即進(jìn)入啟動(dòng)中斷同時(shí)通過(guò)調(diào)用啟動(dòng)程序同時(shí)停止啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)和啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)并將萬(wàn)能電源斷路器自動(dòng)斷開(kāi),使其自動(dòng)斷電。若變頻器本身有其他故障時(shí)它也可以直接轉(zhuǎn)入工頻手動(dòng)控制,工頻正常運(yùn)行。故障充分排除后,恢復(fù)為高壓變頻方式運(yùn)行,從而更有效地可以保證高壓鍋爐的安全正常運(yùn)行。在氣動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)和氣動(dòng)引風(fēng)機(jī)共同運(yùn)行時(shí),將每個(gè)風(fēng)門(mén)的對(duì)開(kāi)度均勻打開(kāi)為100%,通過(guò)輸入氧化硫酸鋯溫度傳感器和輸入負(fù)壓氧化傳感器的輸入反饋電壓值以及系統(tǒng)的輸出給定電壓值,由于在PLC 內(nèi)部的兩個(gè)pid 控制模塊來(lái)來(lái)計(jì)算其輸出最佳工作狀態(tài),通過(guò)同時(shí)調(diào)節(jié)手動(dòng)變頻器的進(jìn)入輸出額定頻率從而給其輸出一個(gè)相應(yīng)的額定頻率輸出電壓后再來(lái)同時(shí)調(diào)節(jié)手動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)和自動(dòng)引風(fēng)機(jī)的手動(dòng)轉(zhuǎn)速,進(jìn)而通過(guò)調(diào)節(jié)手動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)重量和自動(dòng)引風(fēng)量,使得在爐膛內(nèi)的負(fù)壓和硫化氧含量都可以能同時(shí)達(dá)到合適的數(shù)值。其中基于爐膛進(jìn)氣負(fù)壓的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)引入了一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)測(cè)量信號(hào)作為一個(gè)前饋驅(qū)動(dòng)信號(hào),從而可以使整個(gè)鍋爐時(shí)刻能夠保持在最佳工作狀態(tài)下正常運(yùn)行。

2.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

該控制系統(tǒng)主要包括2 套ggggd 控制柜,分別用的是一套鼓風(fēng)調(diào)壓變頻自動(dòng)控制柜、引風(fēng)調(diào)壓變頻自動(dòng)控制柜。2 套saggd 控制柜主要由以下幾個(gè)設(shè)備部分組成：2 臺(tái)sasamco 系列變頻器,分別用于控制引腳鼓風(fēng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(37kw)、引腳鼓風(fēng)電機(jī)(110kw);dw15 萬(wàn)能電表斷路器,用于實(shí)現(xiàn)主控制電路的實(shí)時(shí)通斷及遠(yuǎn)程控制、各種萬(wàn)能互感器和萬(wàn)能電表等。鍋爐明火燃燒自動(dòng)控制管理系統(tǒng)主要元件包括一臺(tái)PLCs7200cpu2261 臺(tái)以及plem235 模擬量電壓輸入/溫度輸出模塊。PLCo 它是整個(gè)鍋爐控制管理系統(tǒng)的技術(shù)核心,對(duì)所有鍋爐節(jié)能燃燒控制系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行鍋爐節(jié)能降耗自動(dòng)控制,完成各個(gè)燃燒設(shè)備之間順序控制以及鍋爐故障自動(dòng)報(bào)警等;另外,還包括新型爐膛燃燒負(fù)壓控制傳感器和含二氧化硫酸鋯負(fù)壓傳感器各1 套,以及爐膛鍋爐溫度控制傳感/負(fù)壓變送器等。

三、結(jié)束語(yǔ)

目前許多大型公司、企業(yè)和高等學(xué)校的家用鍋爐還在大量減少使用老式風(fēng)門(mén)自動(dòng)調(diào)節(jié)器的風(fēng)量,能源消耗浪費(fèi)十分嚴(yán)重。有的雖然直接應(yīng)用了數(shù)控變頻器,但大多采用的是開(kāi)環(huán)回路控制,控制精度較差。如果充分應(yīng)用此控制系統(tǒng),不僅不但可以有效節(jié)約大量使用能源,而且它還可以大大提高控制精度,保證民用鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)可靠地工作運(yùn)行。