變頻技術(shù)在鍋爐機(jī)電一體化節(jié)能系統(tǒng)中的應(yīng)用

黃慶會(huì)

摘 要：社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)資源的需求提出了更高要求。只有確保資源供應(yīng)，才能實(shí)現(xiàn)工業(yè)的健康發(fā)展?，F(xiàn)代生產(chǎn)企業(yè)注重能源節(jié)約，積極引進(jìn)變頻技術(shù)，優(yōu)化鍋爐機(jī)電一體化技術(shù)，改進(jìn)鍋爐的能源控制能力，全面提升鍋爐性能。本研究是針對(duì)變頻技術(shù)在鍋爐設(shè)備機(jī)電一體化系統(tǒng)節(jié)能應(yīng)用展開分析，希望通過本研究為鍋爐設(shè)備的節(jié)能控制提供一定借鑒作用。

關(guān)鍵詞：變頻技術(shù);鍋爐機(jī)電一體化;節(jié)能系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2020）12-0040-02

傳統(tǒng)鍋爐隨著使用時(shí)間的累積，各種故障和問題頻發(fā)。隨著科技的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)鍋爐在技術(shù)和性能上已經(jīng)顯得比較落后?，F(xiàn)代企業(yè)對(duì)生產(chǎn)的新要求使傳統(tǒng)鍋爐很難繼續(xù)勝任工作。對(duì)傳統(tǒng)鍋爐企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造和升級(jí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和對(duì)資源的合理使用，是企業(yè)發(fā)展所需的轉(zhuǎn)型方向。

1鍋爐變頻技術(shù)應(yīng)用的基本情況概述

變頻器是利用電力半導(dǎo)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。變頻技術(shù)以其節(jié)能、環(huán)保、方便、高效等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。鍋爐設(shè)備工作過程中涉及很多復(fù)雜程序，生產(chǎn)工藝參數(shù)多、參數(shù)之間關(guān)聯(lián)度高，簡(jiǎn)單的機(jī)電控制程序很難達(dá)到鍋爐工作需要。因此鍋爐設(shè)備的自動(dòng)控制需要一套復(fù)雜的控制程序來實(shí)現(xiàn)，使用微機(jī)編程程序能夠有效完成系列鍋爐控制活動(dòng)，比如PLC控制系統(tǒng)等[1]。

PLC控制系統(tǒng)在工作過程中通過壓力、溫度、水位等信號(hào)決策鍋爐控制。首先通過傳感器對(duì)控制程序輸入信號(hào)，然后通過程序內(nèi)的邏輯編程軟件實(shí)現(xiàn)信號(hào)輸出，控制鍋爐的燃燒狀態(tài)和燃燒程度。鍋爐在工作過程中出現(xiàn)故障，PLC程序會(huì)把故障信息傳輸?shù)斤@示器，程序會(huì)發(fā)出報(bào)警，PLC控制程序出現(xiàn)信號(hào)中斷。只有經(jīng)過維護(hù)和維修后，數(shù)據(jù)在可控范圍內(nèi)才能繼續(xù)運(yùn)行鍋爐系統(tǒng)。

2 鍋爐控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析和控制分析

鍋爐控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括壓力控制系統(tǒng)、水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)、燃燒控制系統(tǒng)等，具體見圖1所示。

2.1壓力控制系統(tǒng)

鍋爐設(shè)備的工作是將水能源變成蒸汽的過程。鍋爐產(chǎn)生的蒸汽具有一定壓力范圍，可以通過調(diào)節(jié)鍋爐蒸汽能夠有效控制鍋爐設(shè)備壓力。

如果鍋爐的蒸汽壓力大。當(dāng)鍋爐內(nèi)蒸汽壓力增加到一定數(shù)量時(shí)系統(tǒng)會(huì)做出調(diào)節(jié)，通過PLC控制系統(tǒng)發(fā)出降低水量和降低能源輸入的指令，相關(guān)動(dòng)作按照指令的具體數(shù)據(jù)完成動(dòng)作，進(jìn)而降低鍋爐的蒸汽壓力[2]。

如果鍋爐的蒸汽壓力小。這樣不能滿足蒸汽的輸出量，那么系統(tǒng)根據(jù)傳感器中信號(hào)感應(yīng)發(fā)出增加蒸汽量的指令，鍋爐通過增加鼓風(fēng)機(jī)頻率、增加能源輸入速度和進(jìn)水速度給鍋爐升溫，以增加鍋爐的產(chǎn)氣量，滿足提高蒸汽壓力的目的。

2.2水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)

鍋爐設(shè)備的運(yùn)行離不開水位的調(diào)節(jié)。鍋爐的水位過高或者過低都容易引發(fā)鍋爐安全事故。在水位過高的時(shí)候，鍋爐內(nèi)的燃料燃燒速度低，蒸汽和水出現(xiàn)混合，不容易分離，影響鍋爐產(chǎn)氣質(zhì)量。如果水位過低，那么鍋爐長(zhǎng)時(shí)間加熱容易引發(fā)爆炸危險(xiǎn)。因此鍋爐的水位調(diào)節(jié)對(duì)鍋爐的生產(chǎn)安全和生產(chǎn)質(zhì)量都有重要意義。

目前市場(chǎng)中的鍋爐控制一般使用三沖量的調(diào)節(jié)方式，是通過調(diào)節(jié)鍋爐給水量和蒸汽流量比實(shí)現(xiàn)的，這種方法的優(yōu)勢(shì)是能防止出現(xiàn)虛假水位?？刂葡到y(tǒng)采用閉環(huán)控制方式，通過控制變頻器的工作頻率控制鍋爐水泵，保證水位始終處于安全界線以上。

2.3燃燒控制系統(tǒng)

要想保證鍋爐設(shè)備具有良好的節(jié)能特性就應(yīng)注重燃燒系統(tǒng)控制，有效提高鍋爐的能源利用率，同時(shí)還能提升鍋爐設(shè)備的安全性。操作人員通過控制相關(guān)設(shè)備的參數(shù)就能夠完成給煤量控制、鼓風(fēng)控制等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)鍋爐內(nèi)的煤炭燃燒控制。通過變頻器控制鍋爐內(nèi)的壓力，結(jié)合感應(yīng)器壓力感應(yīng)，實(shí)現(xiàn)鍋爐內(nèi)鼓風(fēng)調(diào)節(jié)，保證鍋爐爐膛負(fù)壓穩(wěn)定。風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度根據(jù)鍋爐內(nèi)的壓力決定，這樣能保持最優(yōu)的風(fēng)量配比，穩(wěn)定鍋爐燃燒狀態(tài)，保證鍋爐始終處于最佳燃燒水平。

3鍋爐機(jī)電一體化控制系統(tǒng)中的變頻技術(shù)具體應(yīng)用

3.1測(cè)量檢測(cè)儀表

測(cè)量檢測(cè)儀表，通過儀器對(duì)系統(tǒng)的測(cè)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器反復(fù)調(diào)節(jié)和完善。測(cè)量?jī)x表的相關(guān)參數(shù)包括火焰溫度參數(shù)、給水量參數(shù)、鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量控制參數(shù)、廢氣中的含氧量參數(shù)、蒸汽產(chǎn)生的壓力參數(shù)等。鍋爐設(shè)備的機(jī)電一體化控制系統(tǒng)是通過檢測(cè)鍋爐儀表設(shè)備數(shù)據(jù)完成的。通過儀表設(shè)備的數(shù)據(jù)檢測(cè)能夠完成控制系統(tǒng)的信號(hào)采集程序。通過信號(hào)傳輸將鍋爐儀表的信號(hào)傳輸至控制系統(tǒng)中，結(jié)合相關(guān)參數(shù)設(shè)置進(jìn)行邏輯控制[3]。

3.2可編程控制器

可編程控制器系統(tǒng)，主要分為CPU微型處理器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器以及只讀存儲(chǔ)器、顯示及輔助電路等基礎(chǔ)部分。鍋爐設(shè)備機(jī)電一體化控制系統(tǒng)的核心是可編程控制器模塊，通過該模塊能完成多種數(shù)據(jù)的處理和分辨，結(jié)合邏輯運(yùn)算能力和關(guān)聯(lián)性保護(hù)措施能對(duì)鍋爐多個(gè)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

控制器通過數(shù)據(jù)的控制和信號(hào)的模擬實(shí)現(xiàn)變頻器的數(shù)據(jù)控制，進(jìn)而影響鍋爐運(yùn)行，保證鍋爐高效率運(yùn)轉(zhuǎn)，降低不必要的能源使用。鍋爐設(shè)備的機(jī)電一體化控制系統(tǒng)的控制器具有可編程特性，通過控制面板完成相關(guān)參數(shù)設(shè)置?？刂泼姘逋ㄟ^參數(shù)設(shè)置進(jìn)行儲(chǔ)存，這樣能完成控制模塊的前饋功能、調(diào)節(jié)功能、計(jì)數(shù)輸出功能等。除此之外，通過可編程控制器還能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警，對(duì)鍋爐的機(jī)電一體化控制系統(tǒng)具有較高的節(jié)能效果，可以有效降低鍋爐產(chǎn)生的蒸汽損耗量，提高鍋爐運(yùn)行效率。

3.3變頻變壓調(diào)速器

變頻變壓調(diào)速器，主要通過對(duì)電動(dòng)機(jī)電源頻率操作，實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速改變。在機(jī)電一體化控制系統(tǒng)中，變頻器能夠連接鍋爐的鼓風(fēng)設(shè)備、引風(fēng)機(jī)設(shè)備和給水系統(tǒng)，這是該系統(tǒng)有效節(jié)能的關(guān)鍵。通過變頻技術(shù)鍋爐節(jié)能主要依靠交流異步電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)完成，主要是控制電機(jī)的極對(duì)數(shù)、定子供電頻率等完成電機(jī)的變頻控制。流量變化情況也是節(jié)能控制的關(guān)鍵，風(fēng)壓和風(fēng)量數(shù)據(jù)確定之后結(jié)合流體力學(xué)原理得出風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和電源頻率的關(guān)系，也是實(shí)現(xiàn)節(jié)能的關(guān)鍵。根據(jù)兩者的關(guān)系保證高效的能源使用率，降低鍋爐產(chǎn)生的蒸汽損耗。

綜上所述，將變頻技術(shù)和編程技術(shù)相結(jié)合能有效提升鍋爐機(jī)電一體化的節(jié)能效果，可以實(shí)現(xiàn)鍋爐的穩(wěn)定性和可靠性。鍋爐控制系統(tǒng)采用過流、過壓、斷電、短路、欠壓、缺相等保護(hù)，避免了設(shè)備故障帶來的經(jīng)濟(jì)損失，節(jié)能效果取得了經(jīng)濟(jì)效益，環(huán)境和效益都實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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