淺析變頻節能技術在鍋爐機電設備中的應用

譚沛宜

摘 要： 傳統的鍋爐設備能耗較高，控制系統較為落后，容易在運行過程中產生各類問題與故障，嚴重影響其正常穩定運行，尤其是隨著節能減排戰略的不斷深化，鍋爐系統的節能改造十分必要。隨著信息技術的不斷發展，變頻技術作為新型控制技術在諸多領域得到了廣泛的應用，起到了較好的節能效果。本文主要針對變頻節能技術在鍋爐機電設備中的應用進行簡要的分析與闡述。

關鍵詞： 變頻節能技術；鍋爐；PLC

1引言

鍋爐設備作為一種能量轉換設備，能夠將化石燃料中的化學能、核能等多種能量轉化為具有熱能的蒸汽等，既可以為工業生產提供直接的熱能，也可以進一步通過動力裝置將熱能轉化為機械能，在工業生產中的諸多領域應用十分廣泛。作為能量轉換設備，能量轉換效率十分關鍵。傳統的鍋爐設備能耗較高，能量的浪費現象較為嚴重，近年來隨著人們節能意識的不斷提升，針對鍋爐設備的節能改造逐漸引起了人們的關注。本文就主要針對變頻節能技術在鍋爐機電設備中的應用進行了簡要的分析與闡述。

2鍋爐控制系統的組成

一般來說，鍋爐設備控制系統主要可以分為壓力控制系統、水位調節系統以及燃燒控制系統三大部分。

2.1壓力控制系統

壓力控制系統主要負責對鍋爐設備中的蒸汽氣壓進行實時的控制與調節，保證其能夠有效滿足實際用汽需求。當用汽量需求增加時，蒸汽輸出量增多將導致鍋爐內部壓力的下降，相反當用汽量需求降低時，將導致鍋爐內部壓力的上升?；阱仩t爐筒內部壓力的實時監測，能夠及時掌握實時用汽量需求與鍋爐實際輸出的差異情況，從而反饋至鼓風機等設備處，及時調節鼓風機的引風量與鼓風量，改變爐排風扇的轉速，調節爐溫進而實現爐內蒸汽量的調節，最終實現與實際蒸汽量需求的平衡。

2.2水位調節系統

水位調節系統作為關系到鍋爐安全穩定運行的重要控制系統，對鍋爐的正常運行有著重要的影響。當水位過高時，鍋爐的加熱過程會顯著增長，導致汽水分離的速度顯著降低，影響鍋爐的蒸汽產量；相反當水位過低時，汽水分離速度過快，導致爐內蒸汽壓力過大，造成嚴重的安全隱患，甚至可能發生燒毀或鍋爐爆炸等事故。因此利用水位調節系統，將鍋爐內水位保證在科學合理的水平對鍋爐的正常溫度運行有著突出的意義。一般來說，鍋爐的水位調節多采用三沖量調節方案，通過對蒸汽流量的實時監測，判斷爐內水位與壓力情況，進而調節水泵的旋轉速度，調整爐內的給水速度，保證水位保持在合理安全的范圍內。

2.3燃燒控制系統

鍋爐系統中燃料的燃燒是能量損失較為嚴重的環節，做好燃料燃燒過程的控制對有效提高鍋爐的安全性、經濟性、節能型都有著重要的意義。以燃煤鍋爐為例，通過對爐內壓力等參數的實時監測，及時獲得蒸汽需求信息，并根據實時的蒸汽需求對鍋爐的給煤量和鼓風量進行調節與控制，一方面保證給煤量與鼓風量的最佳組合比，確保煤在爐內實現最佳燃燒，另一方面保證熱能的有效供應，同時避免過多的產熱導致能量的大量浪費。

3變頻節能技術的簡介

傳統的風機等電動機調速方式主要可以分為恒速調節與變速調節兩大類，其中恒速調節是指不改變風機的實際轉速而是通過改變外部風阻來調節實際風速，一般多采用風門調節來實現；變速調節是指改變風機轉速實現風量的調節，一般多采用轉子回路串聯電阻等方式。傳統的電動機調速方式無論是恒速調節還是變速調節，都造成了較大的能量浪費，相比之下變頻調節不僅調節快速精準，其能耗也得到了有效的降低。

異步電機作為工業生產中常用的電動機類型，其轉速與供電頻率成正比例關系，改變電動機的供電頻率可以實現電動機轉速的精準控制與調節，同時這種調節方式不需要引入額外的電阻等元件，從而大大減少了其他電氣元件上的電能損耗。

由于電網的供電頻率保持不變，因此變頻控制技術中頻率的改變主要通過變頻器實現，其頻率調節范圍較大，使得電動機能夠在0～100%額定轉速范圍內無極變速，具有較高的控制精度與調速平滑性，調速過程中對電動機的損耗大大降低。

4變頻節能技術在鍋爐機電設備中的應用

通過上文可以看出，鍋爐系統作為一個復雜的機電一體化系統，其控制系統十分繁瑣復雜，這就要求在對鍋爐系統進行調節時時刻以整體為基礎，綜合利用變頻節能調節技術，實現復雜鍋爐機電設備的節能控制。為了實現變頻節能技術在鍋爐機電設備中的應用，需要根據變頻控制技術的控制需求，建立完整的控制鏈路，主要可以分為監測儀表、可編程控制器以及變頻調速器三部分組成。

4.1監測儀表

為了實現精準高效的變頻調節控制，需要對鍋爐的實時運行參數進行全面實時準確的監測，通過各類監測儀表設備，對燃燒溫度、水泵流量、鼓風機鼓風量、爐內壓力以及蒸汽流量等鍋爐各部分的運行參數進行實時準確的測量，并將其反饋至可編程控制器處進行分析與處理。

4.2可編程控制器

可編程控制器，即PLC，是鍋爐設備控制系統的核心控制部分，主要負責對監測儀表監測得到的鍋爐運行狀態參數進行分析與處理，判斷當前鍋爐的運行轉改，并根據預設邏輯對相關參數進行控制與調節，將控制信號輸出至變頻調速器處?？删幊炭刂破鞯木幊淌直憬?，通過可視化的編程軟件即可實現其數據處理邏輯的編程，并將程序存儲至其存儲器內，實現離線脫機運行?？删幊炭刂破骶哂袕姶蟮臄祿幚砟芰Γ邆渌阈g運算、邏輯運算等基本數據處理功能，同時可以對多路輸入信號進行平行處理，數據分析處理效率較高。此外可編程控制器還設置有自動報警功能，當鍋爐出現蒸汽泄露及其他異常狀態時，可編程控制器可以及時發現并發出告警信號，進一步提高了鍋爐設備的運行穩定性與安全性，同時大大減少了不必要的能量損耗，提高了節能效果。

4.3變頻調速器

在鍋爐系統中，變頻調速器主要分布于鼓風機、引風機、給煤傳送帶及給水水泵等設備處，主要負責接收可編程控制器的控制指令，完成精準的變頻控制。變頻調速器是變頻節能技術在鍋爐系統中的實際執行部件，其通過對供電頻率的精準控制與調節實現相應電機轉速的精準調節，進而實現鍋爐運行效率的有效提升，大大提高了鍋爐運行的節能效果。

5結束語

鍋爐系統作為工業生產中常見的工業設備，其能耗較高，對其進行節能改造具有顯著的實際意義。變頻節能技術作為一種高效、節能的控制技術，已經在諸多領域得到了廣泛的應用，取得了顯著的節能效果，本文主要針對變頻節能技術在鍋爐機電設備中的應用進行了研究、分析與闡述，相信隨著相關技術的不斷完善，鍋爐系統的節能效果必將得到進一步的提升。■

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