變頻控制技術在鍋爐燃燒系統中的應用研究

江蘇淮河化工有限公司 江蘇 淮安 211742

引言：對于傳統的大型燃煤發電鍋爐風機控制通風系統一般來說是可以通過對燃煤的充分加熱燃燒、調整風機供熱持續時間和通過減少熱能源損失的多種方法使用來實現節能,而對于風機電能的大量消耗卻一直沒有有效的控制措施,其中燃煤風機的進氣風門自動調整方法只能通過改變電機風量的均勻大小,此時候的風機仍然是處于滿足大負荷的連續工作運行狀態,如果長時間連續運行,無用功率的耗電量比較大,造成了風機電能的大量浪費。而在我國東北地區,采暖期又比較長,平均的冬季供暖供熱時間每天在12h 左右。因此如果我們沒有正確的控制措施可以調節驅動電機的邊際實時工作轉速,則可能會導致有很大一部分消耗電能將電機會直接浪費在調節電機的無用功上,這樣不僅僅會浪費節約能源而且還可能會大大增加生產成本。

一、系統原理

1.鼓風機控制系統

鼓風煙氣變頻閉環控制管理系統由鼓風氧化氧含鋯濃度傳感器、變頻器、pid 鼓風控制器、鼓風機構等組成的硫化氧含量濃度閉環控制回路可以自動控制整個鼓風機的自動轉速,根據溫度設定值和相應氧化氧含鋯濃度傳感器的自動輸出值,通過控制PLC 內部中的pid 控制模塊自動計算來得出合適的鼓風控制氧含量,通過控制變頻器中的輸出值和相應的控制頻率值和電壓信號來自動控制整個鼓風機的自動轉速,使鼓風煙氣管道中的硫化氧含量濃度保持在一個合理的控制范圍內,這樣既有效提高了控制精度,又有效節約了剩余能源(包括電能和可用燃料)。

2.引風機控制系統

爐膛引風負壓系數是直接反映焦煤燃燒鍋爐工況穩定與否的重要技術參數,是鍋爐運行中所需要準確控制和及時監視的重要技術參數之一。引風機的負壓變頻閉環控制系統采用了由負壓變頻傳感器、變頻器、pid 等微控制器、引風機元件組成的一個負壓變頻閉環控制回路并可自動控制每個引風機的最高轉速。根據控制系統初始溫度設定值和系統負壓溫度傳感器及電壓變送器的電壓反饋設定值,同時通過引入控制鼓風量信號作為系統前饋控制信號,由系統PLC 內部以及pid 控制模塊進行計算并選出合適的頻率控制鼓風量,通過控制變頻器引入輸出信號相應的起動頻率值和電壓信號來自動控制系統引風機的起動轉速,使系統爐膛內的負壓溫度保持在-200～-400pa 的最佳穩定測量值。

二、系統的軟、硬件設計與實現

1.系統軟件的設計與實現

鍋爐進入燃燒自動控制智能系統的鍋爐運行控制過程由a/PLC 控制來自動完成,通過控制系統初始溫度設定值以及系統實時溫度反饋設定值參數來自動控制鍋爐變頻器進入輸出燃燒頻率。為了能保證啟動鍋爐安全正常運行,PLC 通過進行程序設置來按照順序分別啟動鍋爐引風機和啟動鼓風機。系統啟動時先先次啟動系統引風機,再再次啟動系統鼓風機若要停機時,須先次啟停引動鼓風機,再次啟停引動鼓風機。在系統啟動或者繼續運行時,如果啟動鼓風機或者啟動引風機系統出現啟動故障,則系統判定為該系統已經出現啟動故障,系統立即進入啟動中斷同時通過調用啟動程序同時停止啟動鼓風機和啟動引風機并將萬能電源斷路器自動斷開,使其自動斷電。若變頻器本身有其他故障時它也可以直接轉入工頻手動控制,工頻正常運行。故障充分排除后,恢復為高壓變頻方式運行,從而更有效地可以保證高壓鍋爐的安全正常運行。在氣動鼓風機和氣動引風機共同運行時,將每個風門的對開度均勻打開為100%,通過輸入氧化硫酸鋯溫度傳感器和輸入負壓氧化傳感器的輸入反饋電壓值以及系統的輸出給定電壓值,由于在PLC 內部的兩個pid 控制模塊來來計算其輸出最佳工作狀態,通過同時調節手動變頻器的進入輸出額定頻率從而給其輸出一個相應的額定頻率輸出電壓后再來同時調節手動鼓風機和自動引風機的手動轉速,進而通過調節手動鼓風機重量和自動引風量,使得在爐膛內的負壓和硫化氧含量都可以能同時達到合適的數值。其中基于爐膛進氣負壓的自動調節系統引入了一個鼓風機測量信號作為一個前饋驅動信號,從而可以使整個鍋爐時刻能夠保持在最佳工作狀態下正常運行。

2.系統硬件設計與實現

該控制系統主要包括2 套ggggd 控制柜,分別用的是一套鼓風調壓變頻自動控制柜、引風調壓變頻自動控制柜。2 套saggd 控制柜主要由以下幾個設備部分組成：2 臺sasamco 系列變頻器,分別用于控制引腳鼓風驅動電機(37kw)、引腳鼓風電機(110kw);dw15 萬能電表斷路器,用于實現主控制電路的實時通斷及遠程控制、各種萬能互感器和萬能電表等。鍋爐明火燃燒自動控制管理系統主要元件包括一臺PLCs7200cpu2261 臺以及plem235 模擬量電壓輸入/溫度輸出模塊。PLCo 它是整個鍋爐控制管理系統的技術核心,對所有鍋爐節能燃燒控制系統設備進行鍋爐節能降耗自動控制,完成各個燃燒設備之間順序控制以及鍋爐故障自動報警等;另外,還包括新型爐膛燃燒負壓控制傳感器和含二氧化硫酸鋯負壓傳感器各1 套,以及爐膛鍋爐溫度控制傳感/負壓變送器等。

三、結束語

目前許多大型公司、企業和高等學校的家用鍋爐還在大量減少使用老式風門自動調節器的風量,能源消耗浪費十分嚴重。有的雖然直接應用了數控變頻器,但大多采用的是開環回路控制,控制精度較差。如果充分應用此控制系統,不僅不但可以有效節約大量使用能源,而且它還可以大大提高控制精度,保證民用鍋爐安全、經濟可靠地工作運行。