在众多的锅炉控制系统中可以通过利用加热炉的尾气产生蒸汽, 以此实现节能环保的目的。但是这就对供水的稳定性提出了较高要求, 为此必须将传统的供水方式替换为变频恒压控制, 以达到高可控性以及可靠性。
恒压供水系统已经在众多现代工业生产中获得了广泛的应用, 下面就以恒压供水应用于正常使用的燃煤热煤炉控制系统为例进行简述。由于燃煤锅炉的烟气在排除后具有达到400℃的高温, 如果能充分的利用这一部分热量将获得较大的经济效益, 为此可以在锅炉的后面配备一个余热蒸汽锅炉, 从而利用这部分余热得到压力为0.5 MPa的蒸汽。但是蒸汽锅炉内的液位以及蒸汽压需要实时控制, 但是由于每台锅炉产出的烟气温度不同, 不能简单的根据余热锅炉的液位或者是蒸汽压力来决定供水量。为此在这种情况下根据管线的水压制定3台水泵变频联动控制方案, 同时结合安装在每1台余热锅炉烟气入口的喷淋阀就可以有效的解决以上问题。
整个系统4台余热锅炉、储水罐以及3台水泵构成。4台余热锅炉共用1套供水系统, 系统的不同需水量可以根据通过水泵自动起停或者调速来满足负载变化, 保证管线的压力。
本系统主要由变频器、压力传感器、PID调节器、液压传感器、水泵以及动力控制线路组成 (如图1) , 其中变频器与PLC是整个系统的核心。系统中使用到了3台11 kW的水泵和4台余热锅炉, 通过PID (Proportional—integral—derivative) 进行控制计算。系统以管网的设定压力为控制目标, 通过检测压力偏差, 经过PLC内部的PID算法实现对水泵运转投入台数以及转速的调控, 最终实现自动恒压供水。
本系统使用到的变频器是SIEMENS变频器, 西门子出产的MM430多功能变频器在设计制造中使用了先进的绝缘栅双极性晶体管作为功率输出器件, 保证了运行的可靠性以及功能的多样性。为了增加水泵运行的稳定性、降低噪音, 采用了脉冲频率可选的专用脉宽调制技术。同时变频器具有完善并且全面的保护功能, 保证了系统运行的可靠性, 使用的高性能矢量技术为用户提供了多种控制方式, 拓宽了应用的领域。此外还配备了大量的自由功能模块通过二进制互联连接可以组成供用户选择使用的大量资源, 有助于完成复杂控制任务。
供水泵在设计时设定了两种控制方式:手动与自动。当选择自动控制方式时PLC会根据探测到的压力差 (设定值与实际值之差) 实施PID调节, 通过将频率输送给变频器对相应的水泵进行起停或者转速调节, 从而保证水压在控制范围内, 即实现恒压控制;如果选择手动控制, 此时操作人员需要通过手动的方式直接的在上位机上设定3台水泵的频率, 然后直接进行启动即可。
增泵工作过程。当工作过程中单台水泵在48 Hz以上的运行时间超过了30 s并且管网的压力值还没有达到设定值时, 系统会自动的启动第2台, 同时将每台的功率设定在25 Hz, 然后通过自动调节保持两泵均衡工作。同样如果2台泵工作仍出现了上述的状况就启动第3台, 并把每台的工作频率设定在30 Hz, 然后通过调节保持三套泵负荷均衡。
减泵工作过程。如果3台泵在工作中运行在18 Hz以下时间超过了30s, 并且网关的压力没有降低到设定值, 这是就自动停止一台, 剩余的2台功率设定在25 Hz后自动的调节运行, 保持负荷平均;如果2台泵在运行中处于18 Hz以下的时间超过了30s, 并且网管的压力没有达到设定值, 再自动停止1台, 将剩余的初始频率设定在35 Hz, 然后自动调节运行。
在选择变频器时要注意与供水泵的匹配, 不能选择比供水泵功率过大或者小的变频器, 过大会造成开支浪费、控制精度降低, 从而导致整个系统的性能下降。在线路接好之后不能直接运行, 必须对变频器进行相应的设置。例如要对变频器进行快速设置, 目的是决定变频器的工作方式、对数泵参数进行自适应调整, 以使之与水泵匹配, 更加精确的完成任务。
实际使用中要注意对积分项及比例项的参数调整, 以保证系统的静态、动态反应速度。为了加快反应速度可以尽量加大比例项, 然后加大积分项, 以达到优化系统稳定性及响应速度的目的。
经过实际测试, 这一系统具有操作简单、可靠稳定、系统供水压力恒定的优势, 可以有效的将燃烧过程的余热锅炉的水位以及蒸汽压力控制在设定的范围内;系统中使用的PLC以及变频器不仅达到了节能环保的目的, 而且延长了电机的使用寿命。随着自动化技术的进一步发展, 我们相信这一技术会更加广泛的应用于其它领域, 锅炉控制系统也会在不断的改进中更加精确与完善。
摘要：交流变频调速在我国具有广泛的应用市场, 这一技术具有节能环保、操作简单以及运行稳定的巨大优势。文章结合变频器在锅炉恒压供水控制系统中的应用, 从恒压供水系统的组成入手, 重点的论述了其控制原理。结果显示, 通过PLC、传感器、变频器以及水泵组成的闭环控制系统可以使管网的压力保持恒定, 取代了传统的依靠调节阀控制水量的方案, 具有高效节能、自动化程度高以及可靠性强的技术优势。
关键词：变频器,锅炉,恒压供水,应用
[1] 刘殿魁.小型锅炉给水泵的优化设计[J].工业锅炉, 2006 (1) :34-35.
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