變頻技術在鍋爐機電一體化節能系統中的應用研究

楊德仁

（蘭州新區石化產業投資集團有限公司，甘肅 蘭州 730314）

在一些數據顯示裝置的顯示屏中，因調節的要求，應該從準確、具體的角度去實現控制，對氧氣的含量進行調節，讓燃燒可以充分地燃燒，節約能源。變頻技術的運行，從鍋爐的使用效率出發，可以充分利用鍋爐中的熱量。一些實踐的研究人員從多角度進行詳盡的分析處理，充分地掌握鍋爐的聯合變頻技術，盡可能地找出一些相應的解決措施，使得變頻技術可以很好地運用到鍋爐運行中，實現安全穩定的發展。

1 鍋爐變頻系統概述

目前，智能鍋爐已經淘汰了原來簡單的三相變頻器同步電機的鍋爐控制操作方式，取而代之的是直接采用計算機自動編程鍋爐控制器(PLC)對整個鍋爐本身進行綜合編程和控制。鍋爐在正常的使用過程中，使控制器對連續產生的鍋爐水位、水壓、熱量等故障信號進行相對編程計算，通過自動編程產生的鍋爐輸出水信號，可以準確控制整個鍋爐的整體進水、燃燒和輸出熱量，使整個鍋爐在相對正常、安全的鍋爐工作環境內正常工作。如果鍋爐在運行過程中出現低溫水位、高壓、異常火焰等故障信號，控制器就可能會自動進行停止程序運算，并自動發出報警故障信號，此時，整個鍋爐本身會自動停止正常工作，必須及時排除故障，系統本身才能重新開始啟動，正常工作運轉，如果鍋爐控制器或系統本身中的設備有出現故障問題時，電腦編程會自動出現簡體中文故障報警，并對其做出絕對相應的安全保護。在整個鍋爐正常運行中，控制器每時每刻在屏上顯示整個鍋爐的正常工作運行狀態。

2 鍋爐控制系統概述

2.1 水位調節系統

在鍋爐正常運行過程中，水位的自動高低控制是保證鍋爐系統安全正常運行的重要依據。高水位，燃油分離燃燒持續時間長，汽水燃油分離燃燒速度慢，蒸汽泵帶走的水使其質量差；水位過低，鍋爐還可能存在爆炸、燃燒等安全隱患。因此，通過科學合理地調節水位控制，實現鍋爐水位控制，作為鍋爐水的燃燒和給水蒸汽的輸送，目前鍋爐采用三級大沖量水位調節控制方案，其主要原理是通過給氣泵水與鍋爐蒸汽的標準流量及其前饋的一定比例關系進行數學運算，以蒸汽泵的流量前饋作為鍋爐前饋控制信號，是典型的鍋爐前饋串聯三級水位調節控制系統，該控制算法有效地克服了水位對串級調節鍋爐過程性能造成的不良影響，采用微機變頻器閉環控制后，微機變頻輸出標準流量控制水位信號至微機變頻器，調節給水泵蒸汽轉速，使其對給水泵的蒸汽轉速自動進行跟蹤并使水位的自動變化，就可以能直接達到精確水位控制。

2.2 蒸汽壓力控制系統

首先，根據工作鍋爐所需用氣蒸汽量的實際使用情況，通過手動調節鍋爐內部蒸汽汽壓從而達到自動控制鍋爐的工作目的，如果工作鍋爐所用的蒸氣中氣壓的輸出量比其總數大幅增大，那么，鍋爐內部蒸汽輸出量大大增多，壓力就可能會大大降低，反之，則鍋爐內部用氣蒸汽中的輸出量和壓力就可能會大大增高，可編程智能鍋爐壓力控制器管理系統軟件可直接依據每個工作鍋筒的內部蒸汽輸出壓力的實際設定值和鍋爐智能自動測量的輸出數值，自動控制鍋爐壓力智能化自動運算，把鍋爐智能自動運算所得出的測量數據自動向上傳輸出并連接到所有鍋爐自動風機中，并控制調節自動控制引風功能，自動對鍋爐風機中的爐排和自動控制鼓風機中的爐排溫度進行爐溫控制同步自動控制調節，提高所有鍋爐自動鼓風機的爐溫手控控制引風和自動控制鼓風，提高所有風機中的爐排自動引風轉速，這樣爐溫就很有可能大大上升，蒸汽輸出數量大大增多，反之，就很有可能會大大減少鍋爐內部蒸汽輸出量，這樣通過手動引風控制可以調節鍋爐內部用氣蒸汽的實際輸出量和壓力，從而可以達到鍋爐自動控制而使整個鍋爐正常進行工作。

2.3 鍋爐燃燒控制系統

控制整個鍋爐的正常燃燒控制過程同樣也可以直接達到自動控制整個鍋爐的正常工作,能夠有效地達到保證整個鍋爐安全、經濟運行。鍋爐工作人員通過控制變頻傳感器中所輸出的自動控制電路信號,來自動控制整個鍋爐的熱供給引風煤煤含量和自動調節鍋爐內部鼓風機的整個鍋爐內部鼓風機內煤燃氣含量,使整個加熱鍋爐內部整個爐膛內的整個引風機外煤燃氣含量同時達到最佳整個鍋爐內部燃燒壓力控制工作狀態,變頻器系統會將數據采集后得到的整個爐膛內部燃燒負壓數據利用變頻傳感器的變頻數據自動測量達到負壓穩定值,利用整個鍋爐外部內置燃燒壓力控制調節器的控制輸出功能，自動對整個加熱鍋爐內部引風機內的驅動轉速高度控制進行直接自動控制,以便于同時維持整個爐膛內部燃燒負壓的穩定)鍋爐內部壓力控制輸出自動控制器的鍋爐壓力控制輸出，直接自動控制調節就達到了整個引風機在爐的驅動轉速,通過電機自動控制、調節整個鍋爐內部鼓風機的主功率發電機燃油驅動機的轉速和整個引風爐內汽排機的驅動轉速,達到與鍋爐引風機內煤燃燒壓力輸出配比最合理,能夠同時取得最佳的整個鍋爐內部燃燒壓力控制工作效果,達到自動控制才能保證整個鍋爐正常燃燒工作的鍋爐燃燒控制效果。

3 鍋爐運行過程中的節能現狀分析

通過對鍋爐運行狀態的分析研究和統計分析后可以發現，當前用于我國大型發電廠所用鍋爐中的在節能管理技術以及應用管理過程中主要普遍存在以下幾個方面的節能問題：

（1）燃料后期燃燒不充分。雖然發電廠所用鍋爐后期運行中的所使用的鍋爐燃料主要以使用原煤燃燒為主，但是，由于不同原煤的燃燒質量往往存在一定的性能差異，再者，沒有經過高溫加工或熱處理的所用燃料，在后期原料燃燒管理過程中，不可避免地可能會突然出現耗能變化，這些都可能是目前導致我國發電廠所用鍋爐后期運行管理過程中所用燃料后期燃燒不充分的主要節能原因。另外，很多大型發電廠在進行鍋爐整體運行管理過程中，存在鍋爐實驗室能源分析管理工作措施不到位，導致鍋爐能源實際消耗量幅度增加，也是直接影響大型發電廠鍋爐節能降耗工作目標順利完成實現的一個關鍵因素。（2）電廠鍋爐整體運行管理控制措施不到位。在許多大型電廠的實際生產運行過程中，存在著鍋爐運行控制措施不完善，導致能耗增加，運行管理效率低下等不良問題，一些電廠在鍋爐運行管理過程中存在成本高等不良現象。（3）其他節能問題。在深入研究分析大型電廠后期鍋爐節能運行現狀的過程中，研究發現，許多大型電廠在其他節能方面也存在一些具體問題，直接影響電廠后期鍋爐節能運行的持續改進。例如，電廠全體員工鍋爐節能運行意識淡薄，鍋爐節能運行管理過程中對鍋爐節能運行統計分析不足，不僅大大增加了固定能耗，影響了電廠后期鍋爐節能運行的同時，也直接影響電廠鍋爐節能運行管理績效的不斷提高和經濟應用價值。

4 變頻技術在鍋爐機電一體化節能中的應用

4.1 測量檢測儀表

測量性能檢測儀表，也就是通過對系統的進行綜合性能測量，可以實現對大型鍋爐機電設備一體化系統正常運行的自動調節和維護完善，保證檢測儀器正常運行時的穩定性。其主要控制原理是通過對檢測儀器所有參數進行科學自動調控，將測量數據檢測結果實時傳送并運輸數據到系統編程器和控制器工作部位，從而可以實現對系統運行整體的進一步升級和優化。在實際設計工作運用過程中，通過對整個鍋爐機電節能一體化鍋爐節能系統正確運用進行測量，檢測儀表運用來有效實現對系統數據采集內容的合理優化調控。這樣使整個鍋爐內部的燃燒火焰加熱溫度和鍋爐蒸汽加熱壓力不僅能夠同時符合不同鍋爐實際運行中的需求，同時，也使鍋爐內部空氣所能夠承受的蒸汽壓力和鍋爐鼓風機內部的空氣風量等也能夠同時滿足不同燃燒爐的需要。換句話說，通過運用測量以及檢測儀表的正確運用，能夠有效實現對整個鍋爐機電節能一體化鍋爐節能監控系統的實時節能監控，確保整個鍋爐機電節能一體化鍋爐節能監控系統的穩定安全運行。

4.2 可編程控制器

在高壓鍋爐機電自動一體化控制系統主要組成部分中，可編程鍋爐控制器系統是它的核心組成部分，它的主要工作功能之一是對整個鍋爐的系統運行運動狀態信息進行實時的遠程監控，對鍋爐運行中的狀態信息進行及時的信息分辨，針對各種鍋爐突發緊急情況事件進行及時的應急處理，提升邏輯運算時的準確度，并有效保證鍋爐連鎖自動保護裝置的系統安全性和工作可靠性，同時，還有功能對多個模塊信號進行多個數據實時輸入，并對多個數據信號進行精準的綜合處理，從而有效實現對高壓標準鍋爐模擬信號的穩定管理輸出，提升對高壓變頻器鍋爐運行運動速率的實時科學管理控制，保證鍋爐運行的準確性。目前，在機電設備一體化鍋爐節能管理系統中，所應用的各種可編程自動控制器技術是比較先進的，具有質量檢測簡單、應用方便的多種使用功能優勢，同時，由于這些儀器本身就已經具有了可編程控制功能，相關技術人員在準備使用儀器過程中，可以在控制面板上的控制器上直接手動進行應用程序的自動編寫，并且在電池使用完后，所編寫的使用程序可以進行自動存檔，通常所使用的模塊有運算和調節兩方面，而運算模塊又包括前饋、基本調節和脈沖技術輸出等部分。

4.3 變頻變壓調速器

就變頻變壓調速器的應用原理而言，主要是通過對電機轉速和電源輸入頻率，進行合理調節來實現對電機工作的調整，從而實現對電機轉速的合理控制，通過變頻變壓調速器的應用，能夠對電流變換方式的改變，實現交直流電源的電流程的調整，也就逐漸形成了一種綜合性的液壓變頻器和變壓變流調速器。在大型鍋爐系統的安全整體節能運行管理過程中，通過液壓變頻器和變壓變流調速器這種技術的，應用起來可以實現對鍋爐水位和風壓力以及燃燒運行狀態的實時控制和自動調整，進而可以構建一套功能全面并且運行穩定的安全控制節能管理服務系統，實現對大型鍋爐機電設備一體化安全節能管理系統的有效運行控制，推動鍋爐企業向著更加先進化智能化的方向發展。也就是說，要明確想真正實現對大型鍋爐機電節能一體化以及節能控制系統的良好綜合應用，就要切實做好鍋爐變頻器的變壓器和調速器的技術研究，以便從根本上提升鍋爐系統運行效果，降低系統運行過程中的能源消耗，避免不必要的成本支出。

4.4 引風機的鍋爐變頻自動控制功能

引風機主要功能就是對爐膛發生明火或在燃燒中燃煙后所產生的小型鍋爐可燃濃煙有毒氣體排放進行鍋爐變頻自動排放。在日常鍋爐使用中，如果小型鍋爐起動風量又被吹得過大，就很有可能會直接造成不必要的鍋爐能源消耗浪費；如果大型鍋爐起動風量較小，則導致鍋爐內的排煙氣體排放控制效果不明顯，影響整個類型鍋爐的正常工作效率。因此，利用新型鍋爐電壓變頻系統自動控制功能系統等新技術，控制一個爐膛電壓感應器的驅動裝置，采集爐膛內的起動負壓信號感應輸出信號，將一個爐膛電壓感應器所接收到的起動電壓感應信號，以鍋爐變頻輸出數據的高速傳送信號形式對其進行變頻傳遞或發送至一個定頻電壓變送器，再由一個定頻電壓變送器將其信號轉化變頻數值為爐膛感應器和電信號，通過系統利用新的pid控制算法精確地對風速進行驗算，利用鍋爐變頻信號輸入機對自動測速器內部結構信號進行變頻輸出，將爐膛感應器和電信號變頻數據傳送變頻數值至變頻器。這時，變頻器就要根據不同的類型爐膛起動電壓和熱信號感應信息以及鍋爐起動風速頻率對各個類型引風機的鍋爐起動頻率轉速和電信號數據進行鍋爐變頻自動控制，調節各發電機起動風速。

5 結語

我國工業鍋爐制造工業快速的發展，出現了能源的緊缺與有效實現和對環境再生資源有效保護的各種迫切需要，使我們對一些使用耗能大的鍋爐工業生產設備鍋爐加熱設備如何進行應用節能降耗更加高度重視，鍋爐通過不斷應用各種節能降耗技術，能夠有效實現節約能源、降低生產鍋爐設備制造成本、保證安全高效進行生產、降低勞動強度，大大提高了我國工業鍋爐現代化工程鍋爐設備管理水平，改善了工業鍋爐設備操作人員管理作業環境，強化了工業鍋爐制造工藝產品質量安全控制力和管理水平，延長了一些工業鍋爐生產設備的使用壽命，避免了因工業鍋爐設備過熱引起的各種安全事故反復發生，保證了我國工業鍋爐的安全、穩定、節能高效生產運行。