變頻技術在鍋爐機電一體化節能系統中的應用

黃慶會

摘 要：社會經濟的發展，對資源的需求提出了更高要求。只有確保資源供應，才能實現工業的健康發展。現代生產企業注重能源節約，積極引進變頻技術，優化鍋爐機電一體化技術，改進鍋爐的能源控制能力，全面提升鍋爐性能。本研究是針對變頻技術在鍋爐設備機電一體化系統節能應用展開分析，希望通過本研究為鍋爐設備的節能控制提供一定借鑒作用。

關鍵詞：變頻技術;鍋爐機電一體化;節能系統

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）12-0040-02

傳統鍋爐隨著使用時間的累積，各種故障和問題頻發。隨著科技的不斷進步，傳統鍋爐在技術和性能上已經顯得比較落后。現代企業對生產的新要求使傳統鍋爐很難繼續勝任工作。對傳統鍋爐企業進行技術改造和升級，實現對生態環境的保護和對資源的合理使用，是企業發展所需的轉型方向。

1鍋爐變頻技術應用的基本情況概述

變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。變頻技術以其節能、環保、方便、高效等優點，在現代企業中得到廣泛應用。鍋爐設備工作過程中涉及很多復雜程序，生產工藝參數多、參數之間關聯度高，簡單的機電控制程序很難達到鍋爐工作需要。因此鍋爐設備的自動控制需要一套復雜的控制程序來實現，使用微機編程程序能夠有效完成系列鍋爐控制活動，比如PLC控制系統等[1]。

PLC控制系統在工作過程中通過壓力、溫度、水位等信號決策鍋爐控制。首先通過傳感器對控制程序輸入信號，然后通過程序內的邏輯編程軟件實現信號輸出，控制鍋爐的燃燒狀態和燃燒程度。鍋爐在工作過程中出現故障，PLC程序會把故障信息傳輸到顯示器，程序會發出報警，PLC控制程序出現信號中斷。只有經過維護和維修后，數據在可控范圍內才能繼續運行鍋爐系統。

2 鍋爐控制系統的結構分析和控制分析

鍋爐控制系統結構包括壓力控制系統、水位調節系統、燃燒控制系統等，具體見圖1所示。

2.1壓力控制系統

鍋爐設備的工作是將水能源變成蒸汽的過程。鍋爐產生的蒸汽具有一定壓力范圍，可以通過調節鍋爐蒸汽能夠有效控制鍋爐設備壓力。

如果鍋爐的蒸汽壓力大。當鍋爐內蒸汽壓力增加到一定數量時系統會做出調節，通過PLC控制系統發出降低水量和降低能源輸入的指令，相關動作按照指令的具體數據完成動作，進而降低鍋爐的蒸汽壓力[2]。

如果鍋爐的蒸汽壓力小。這樣不能滿足蒸汽的輸出量，那么系統根據傳感器中信號感應發出增加蒸汽量的指令，鍋爐通過增加鼓風機頻率、增加能源輸入速度和進水速度給鍋爐升溫，以增加鍋爐的產氣量，滿足提高蒸汽壓力的目的。

2.2水位調節系統

鍋爐設備的運行離不開水位的調節。鍋爐的水位過高或者過低都容易引發鍋爐安全事故。在水位過高的時候，鍋爐內的燃料燃燒速度低，蒸汽和水出現混合，不容易分離，影響鍋爐產氣質量。如果水位過低，那么鍋爐長時間加熱容易引發爆炸危險。因此鍋爐的水位調節對鍋爐的生產安全和生產質量都有重要意義。

目前市場中的鍋爐控制一般使用三沖量的調節方式，是通過調節鍋爐給水量和蒸汽流量比實現的，這種方法的優勢是能防止出現虛假水位。控制系統采用閉環控制方式，通過控制變頻器的工作頻率控制鍋爐水泵，保證水位始終處于安全界線以上。

2.3燃燒控制系統

要想保證鍋爐設備具有良好的節能特性就應注重燃燒系統控制，有效提高鍋爐的能源利用率，同時還能提升鍋爐設備的安全性。操作人員通過控制相關設備的參數就能夠完成給煤量控制、鼓風控制等，進而實現鍋爐內的煤炭燃燒控制。通過變頻器控制鍋爐內的壓力，結合感應器壓力感應，實現鍋爐內鼓風調節，保證鍋爐爐膛負壓穩定。風機的轉動速度根據鍋爐內的壓力決定，這樣能保持最優的風量配比，穩定鍋爐燃燒狀態，保證鍋爐始終處于最佳燃燒水平。

3鍋爐機電一體化控制系統中的變頻技術具體應用

3.1測量檢測儀表

測量檢測儀表，通過儀器對系統的測量，實現對儀器反復調節和完善。測量儀表的相關參數包括火焰溫度參數、給水量參數、鼓風機的風量控制參數、廢氣中的含氧量參數、蒸汽產生的壓力參數等。鍋爐設備的機電一體化控制系統是通過檢測鍋爐儀表設備數據完成的。通過儀表設備的數據檢測能夠完成控制系統的信號采集程序。通過信號傳輸將鍋爐儀表的信號傳輸至控制系統中，結合相關參數設置進行邏輯控制[3]。

3.2可編程控制器

可編程控制器系統，主要分為CPU微型處理器、隨機存取存儲器以及只讀存儲器、顯示及輔助電路等基礎部分。鍋爐設備機電一體化控制系統的核心是可編程控制器模塊，通過該模塊能完成多種數據的處理和分辨，結合邏輯運算能力和關聯性保護措施能對鍋爐多個模塊進行數據處理。

控制器通過數據的控制和信號的模擬實現變頻器的數據控制，進而影響鍋爐運行，保證鍋爐高效率運轉，降低不必要的能源使用。鍋爐設備的機電一體化控制系統的控制器具有可編程特性，通過控制面板完成相關參數設置。控制面板通過參數設置進行儲存，這樣能完成控制模塊的前饋功能、調節功能、計數輸出功能等。除此之外，通過可編程控制器還能實現自動報警，對鍋爐的機電一體化控制系統具有較高的節能效果，可以有效降低鍋爐產生的蒸汽損耗量，提高鍋爐運行效率。

3.3變頻變壓調速器

變頻變壓調速器，主要通過對電動機電源頻率操作，實現電機轉速改變。在機電一體化控制系統中，變頻器能夠連接鍋爐的鼓風設備、引風機設備和給水系統，這是該系統有效節能的關鍵。通過變頻技術鍋爐節能主要依靠交流異步電機轉速調節完成，主要是控制電機的極對數、定子供電頻率等完成電機的變頻控制。流量變化情況也是節能控制的關鍵，風壓和風量數據確定之后結合流體力學原理得出風機轉速和電源頻率的關系，也是實現節能的關鍵。根據兩者的關系保證高效的能源使用率，降低鍋爐產生的蒸汽損耗。

綜上所述，將變頻技術和編程技術相結合能有效提升鍋爐機電一體化的節能效果，可以實現鍋爐的穩定性和可靠性。鍋爐控制系統采用過流、過壓、斷電、短路、欠壓、缺相等保護，避免了設備故障帶來的經濟損失，節能效果取得了經濟效益，環境和效益都實現了可持續發展。

參考文獻

[1] 張倩.鍋爐機電一體化節能系統中變頻技術的應用[J].湖北農機化，2019（9）：12-13.

[2] 周凱.變頻技術在鍋爐機電一體化節能系統中的應用[J].鍋爐制造，2017（3）：26-28.

[3] 黃立臣，雷亮，葉雨龍，等.薊縣濱河供熱站變頻調速控制系統應用及效益分析[J].水利學報，2013，44（z1）：102-105+110.