試論變頻器在鍋爐恒壓供水系統中的應用

摘 要：交流變頻調速在我國具有廣泛的應用市場，這一技術具有節能環保、操作簡單以及運行穩定的巨大優勢。文章結合變頻器在鍋爐恒壓供水控制系統中的應用，從恒壓供水系統的組成入手，重點的論述了其控制原理。結果顯示，通過PLC、傳感器、變頻器以及水泵組成的閉環控制系統可以使管網的壓力保持恒定，取代了傳統的依靠調節閥控制水量的方案，具有高效節能、自動化程度高以及可靠性強的技術優勢。

關鍵詞：變頻器 鍋爐 恒壓供水 應用

中圖分類號：TN77 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）11（a）-0052-01

在眾多的鍋爐控制系統中可以通過利用加熱爐的尾氣產生蒸汽，以此實現節能環保的目的。但是這就對供水的穩定性提出了較高要求，為此必須將傳統的供水方式替換為變頻恒壓控制，以達到高可控性以及可靠性。

1 系統概述

恒壓供水系統已經在眾多現代工業生產中獲得了廣泛的應用，下面就以恒壓供水應用于正常使用的燃煤熱煤爐控制系統為例進行簡述。由于燃煤鍋爐的煙氣在排除后具有達到400 ℃的高溫，如果能充分的利用這一部分熱量將獲得較大的經濟效益，為此可以在鍋爐的后面配備一個余熱蒸汽鍋爐，從而利用這部分余熱得到壓力為0.5 MPa的蒸汽。但是蒸汽鍋爐內的液位以及蒸汽壓需要實時控制，但是由于每臺鍋爐產出的煙氣溫度不同，不能簡單的根據余熱鍋爐的液位或者是蒸汽壓力來決定供水量。為此在這種情況下根據管線的水壓制定3臺水泵變頻聯動控制方案，同時結合安裝在每1臺余熱鍋爐煙氣入口的噴淋閥就可以有效的解決以上問題。

整個系統4臺余熱鍋爐、儲水罐以及3臺水泵構成。4臺余熱鍋爐共用1套供水系統，系統的不同需水量可以根據通過水泵自動起停或者調速來滿足負載變化，保證管線的壓力。

2 恒壓供水系統組成

2.1 供水系統組成

本系統主要由變頻器、壓力傳感器、PID調節器、液壓傳感器、水泵以及動力控制線路組成（如圖1），其中變頻器與PLC是整個系統的核心。系統中使用到了3臺11 kW的水泵和4臺余熱鍋爐，通過PID（Proportional—integral—derivative）進行控制計算。系統以管網的設定壓力為控制目標，通過檢測壓力偏差，經過PLC內部的PID算法實現對水泵運轉投入臺數以及轉速的調控，最終實現自動恒壓供水。

2.2 變頻器硬件設計

本系統使用到的變頻器是SIEMENS變頻器，西門子出產的MM430多功能變頻器在設計制造中使用了先進的絕緣柵雙極性晶體管作為功率輸出器件，保證了運行的可靠性以及功能的多樣性。為了增加水泵運行的穩定性、降低噪音，采用了脈沖頻率可選的專用脈寬調制技術。同時變頻器具有完善并且全面的保護功能，保證了系統運行的可靠性，使用的高性能矢量技術為用戶提供了多種控制方式，拓寬了應用的領域。此外還配備了大量的自由功能模塊，通過二進制互聯連接可以組成供用戶選擇使用的大量資源，有助于完成復雜控制任務。

3 控制原理

3.1 恒壓控制原理

供水泵在設計時設定了兩種控制方式：手動與自動。當選擇自動控制方式時，PLC會根據探測到的壓力差（設定值與實際值之差）實施PID調節，通過將頻率輸送給變頻器對相應的水泵進行起停或者轉速調節，從而保證水壓在控制范圍內，即實現恒壓控制；如果選擇手動控制，此時操作人員需要通過手動的方式直接的在上位機上設定ci4OYJ8GWMWlXmejNInpQw==3臺水泵的頻率，然后直接進行啟動即可。

3.2 增、減泵工作過程

增泵工作過程。當工作過程中單臺水泵在48 Hz以上的運行時間超過了30 s并且管網的壓力值還沒有達到設定值時，系統會自動的啟動第2臺，同時將每臺的功率設定在25 Hz，然后通過自動調節保持兩泵均衡工作。同樣如果2臺泵工作仍出現了上述的狀況就啟動第3臺，并把每臺的工作頻率設定在30 Hz，然后通過調節保持三套泵負荷均衡。

減泵工作過程。如果3臺泵在工作中運行在18 Hz以下時間超過了30s，并且網關的壓力沒有降低到設定值，這是就自動停止一臺，剩余的2臺功率設定在25 Hz后自動的調節運行，保持負荷平均；如果2臺泵在運行中處于18 Hz以下的時間超過了30s，并且網管的壓力沒有達到設定值，再自動停止1臺，將剩余的初始頻率設定在35 Hz，然后自動調節運行。

3.3 注意事項

在選擇變頻器時要注意與供水泵的匹配，不能選擇比供水泵功率過大或者小的變頻器，過大會造成開支浪費、控制精度降低，從而導致整個系統的性能下降。在線路接好之后不能直接運行，必須對變頻器進行相應的設置。例如要對變頻器進行快速設置，目的是決定變頻器的工作方式、對數泵參數進行自適應調整，以使之與水泵匹配，更加精確的完成任務。

實際使用中要注意對積分項及比例項的參數調整，以保證系統的靜態、動態反應速度。為了加快反應速度可以盡量加大比例項，然后加大積分項，以達到優化系統穩定性及響應速度的目的。

4 結語

經過實際測試，這一系統具有操作簡單、可靠穩定、系統供水壓力恒定的優勢，可以有效的將燃燒過程的余熱鍋爐的水位以及蒸汽壓力控制在設定的范圍內；系統中使用的PLC以及變頻器不僅達到了節能環保的目的，而且延長了電機的使用壽命。隨著自動化技術的進一步發展，我們相信這一技術會更加廣泛的應用于其它領域，鍋爐控制系統也會在不斷的改進中更加精確與完善。

參考文獻

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