變頻技術在鍋爐機電一體化節能系統中的應用

魏林秀

摘要：伴隨著經濟的發展，社會對各種資源的需求量不斷增加，如何解決現階段社會能源供不應求的現狀要求各行業在發展建設過程中堅持節能發展理念，當節能意識成為人們的共識后，社會資源的供應量將得到有效調節。隨著科技的發展，信息技術逐漸應用于鍋爐機電一體化節能系統中，變頻技術在鍋爐機電一體化節能系統中的應用研究已經成為企業發展的重點任務。筆者結合多年工作經驗，從鍋爐變頻系統概述著手，對變頻技術在鍋爐機電一體化節能系統中的應用做了簡單介紹。

關鍵詞：變頻技術 鍋爐 機電 一體化

0 引言

在社會主義市場經濟快速發展的大環境下，電力企業改革正穩步推進，傳統的鍋爐已經很難滿足現代社會的高要求和高標準。我國生產過程中使用的鍋爐大多年數已久，技術也相對落后，鍋爐的運行標準和實際狀況之間存在較大的差距，為了解決上述問題，企業針對鍋爐使用的實際狀況進行全面地改造。經過改造的鍋爐綜合多項先進技術，使變頻技術在鍋爐和機電一體化節能系統中進行了有效地應用。該應用技術中變頻技術發揮了至關重要的作用，在提高鍋爐熱效率的同時，還有效地節約了大量資源，在環保工作上有巨大的貢獻。

1 鍋爐變頻系統概述

傳統鍋爐以變頻控制器三相同步電機控制方式為主，這種單一、落后的控制方式已經很難滿足現代社會的實際需求。為了提高鍋爐的傳熱性能，減少資源浪費，研究人員針對鍋爐的實際狀況研究出來一種新型的控制方式——采用電腦編程的控制器。采用電腦編程的控制器可以對鍋爐進行全方位控制，在實際運行過程中，自動編制程序可以準確記錄鍋爐中水位、水壓以及熱量等信號。另外，鍋爐變頻系統還能準確地控制鍋爐內部各項參數狀況，如進水量、燃燒以及輸出熱量等，如果工作范圍比較安全，鍋爐在運行過程中水位會逐漸降低、壓力逐漸增加，還會出現火焰不正常等問題，如果出現以上問題，控制器會在第一時間內自動通知工作，并發出報警信號。假如控制器本身出現故障，計算機系統在發出報警信號后還會做出相應的保護，進而確保鍋爐的正常運行。

2 鍋爐系統存在的問題

鍋爐系統由電儀器表控制系統、給水機、鼓風機和引風機共同組成，圖1是鍋爐系統的組成圖。從圖1中可以看出，鼓風機、引風機和驅動機的功率均為75kW，啟動動力均來源于自耦變壓器。通過調節操作器風門的大小獲得鼓風機和引風機的風量。

假如鍋爐正處于最大用氣量階段，鍋爐處于滿負荷狀態才能正常運行，利用鼓風機和引風機有限風量的同時，鍋爐爐排和減速機應該保持較快的運行狀態，鍋爐廢水泵才能在有效的負荷狀態下正常運行。在實際使用過程中如果想要最大程度地提高鍋爐的運行效率，降低蒸汽的使用量，必須同時滿足各設備的運行需求。假如鍋爐正處于用氣量比較均衡的狀態，鍋爐很難達到滿負荷狀態，鼓風機和引風機的有限風量不能得到全部利用，鍋爐爐排和減速機運轉速度比較慢，鍋爐給水泵很難達到實際運行狀態，此時，鍋爐的運行效率會不斷降低，蒸汽使用量也會不斷增加。如果鍋爐處于最小用氣量階段，鍋爐實際運行負荷比較低，鼓風機和引風機的有效風量很難得到最大程度利用，鍋爐爐排和減速機處于緩慢運行狀態，造成大量蒸汽浪費。

3 變頻技術在鍋爐機電一體化節能系統中的應用

鍋爐機電一體化節能系統由測量檢測儀表、可編程控制器以及變頻變壓調速器三部分共同組成，其中各組成部分在節能系統中發揮著至關重要的作用，缺少其中任何部門將很難發揮該系統的節能效益。筆者結合多年工作經驗，對變頻技術在鍋爐機電一體化節能系統中的應用做了以下總結。

3.1 測量檢測儀表

測量檢測儀表在鍋爐機電一體化節能系統中主要發揮著將各組成部分的運行參數調節成規范的標準信號作用，調節操作成功后即可以將各參數傳送到可編程控制器中。鍋爐機電一體化節能系統測量檢測儀表測量和調節的參數主要有火焰的實際溫度、蒸汽所承受的壓力、進水的實際流量、鼓風機的風量以及煙氣中的含氧量等。

3.2 可編程控制器及其系統程序的組成

可編程控制器及其系統程序的組成比較簡單，主要組成元件有CPU微處理器、RAM和ROM、輸入/輸出線路、顯示及輔助電路、總線以及通信輔助電路。可編程控制器在便于通訊的同時，還有利于聯網工作的順利開展，在實際運行過程中可以同時利用兩臺或者兩臺以上的PLC與計算機進行連接，從而實現全范圍內共同控制的網絡系統。PLC和微機控制系統共同作用于鍋爐機電一體化節能系統時具有較強的擴展性，在運行過程中通過少量輸入和輸出模塊既可以增加控制點或者控制網路，在提高鍋爐運行效益的同時，減少蒸汽的浪費。可編程控制器是鍋爐機電一體化節能系統中的核心部分，其主要目的是辨別和處理各種運行狀態，在確保邏輯運算和聯鎖保護安全可靠的同時，還能同時輸入多個模塊對數據進行處理，最后將標準的模擬信號顯示出來，在控制變頻器運行速度的前提下，提高鍋爐的運行效率。可編程控制器結構如圖2所示。

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圖2 可編程控制器

可編程控制器的編程在鍋爐機電一體化系統中發揮著至關重要的作用，該程序檢測方式十分簡單，儀表自身帶有編程的功能，可以直接在面板上編寫各類程序，編寫后的程序在電池停止工作后自動保存，通常使用模塊以運算功能和調節功能為主。運算功能的模塊有前饋、基本調節、脈沖計數輸出以及可變增益控制輸出等。可編程控制器在實際運行過程中還配有自動報警系統，在完善鍋爐機電一體化節能系統功能的同時，還能減少蒸汽的浪費量。

3.3 變頻變壓調速器及其節能原理

變頻器在鍋爐機電一體化節能系統中的實際作用通常通過鼓風機、引風機和給水系統表現出來，在實際應用過程中發揮著至關重要的節能作用。明確變壓調速器及其節能原理首先應該明確交流異步電動機的轉速，這個過程 必須明確了解定子供電頻率、極對數以及轉差率的實際值。另外，還應該對改變流量的節電原理進行準確分析，在明確風壓和風量的實際值后，結合流體力學的知識可以得知電風機轉速和電源頻率之間的關系，為提高鍋爐效率和降低蒸汽浪費量打下堅實的基礎。

4 結束語

綜上所述，通過采用可編程控制器和變頻技術對鍋爐控制系統進行改造，具有以下優勢：

可以直觀、集中地顯示鍋爐的運行參數，快速地計算出正常運行時的有用數據，同時在顯示器上顯示鍋爐運行時的水位、壓力、爐膛負壓等參數；由于調節精度比較高，可以通過全自動控制引、送風比例，進而在一定程度上調節煙氣中氧的含量，進一步使鍋爐能夠燃燒完全，煙囪不產生黑煙，減少了環境污染，其節能效果非常顯著；在鍋爐系統中包含鼓風機、引風機、給水泵等大功率電動機，由于鍋爐本身的特性和造型的因素，這些風機大部分時間不會滿負荷輸出，原有方式采用閥門和擋板控制流量，浪費非常嚴重，通過對風機水泵進行變頻控制，平均節能可以達到30%-40%；由于可編程調節器具有與上位機通信的功能，如果與上位機聯機，將使整個生產系統形成集散控制管理系統，在運行過程中可以隨時方便地修改各種運行參數的控制值，并且可以修改系統的控制參數，進一步提高現代化管理水平，改善操作環境，提高工藝控制水平。

在鍋爐機電一體節能系統中，應用變頻技術能從根本上提高鍋爐的使用效率，降低蒸汽的浪費。因此，研究人員應該在明確鍋爐變頻系統概述的前提下，了解鍋爐系統存在的問題，針對實際問題采取有效解決措施，從變頻技術在鍋爐機電一體節能系統中各方面的應用著手，了解測量檢測儀表、可編程控制器及其系統程序的組成以及變頻變壓調速器及其節能原理等知識，不斷強化鍋爐系統的節能性，為行業的發展建設提供動力保障。

參考文獻：

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