摘 要：交流變頻調(diào)速在我國具有廣泛的應(yīng)用市場，這一技術(shù)具有節(jié)能環(huán)保、操作簡單以及運行穩(wěn)定的巨大優(yōu)勢。文章結(jié)合變頻器在鍋爐恒壓供水控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，從恒壓供水系統(tǒng)的組成入手，重點的論述了其控制原理。結(jié)果顯示，通過PLC、傳感器、變頻器以及水泵組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)可以使管網(wǎng)的壓力保持恒定，取代了傳統(tǒng)的依靠調(diào)節(jié)閥控制水量的方案，具有高效節(jié)能、自動化程度高以及可靠性強的技術(shù)優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：變頻器 鍋爐 恒壓供水 應(yīng)用

中圖分類號：TN77 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）11（a）-0052-01

在眾多的鍋爐控制系統(tǒng)中可以通過利用加熱爐的尾氣產(chǎn)生蒸汽，以此實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目的。但是這就對供水的穩(wěn)定性提出了較高要求，為此必須將傳統(tǒng)的供水方式替換為變頻恒壓控制，以達(dá)到高可控性以及可靠性。

1 系統(tǒng)概述

恒壓供水系統(tǒng)已經(jīng)在眾多現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中獲得了廣泛的應(yīng)用，下面就以恒壓供水應(yīng)用于正常使用的燃煤熱煤爐控制系統(tǒng)為例進(jìn)行簡述。由于燃煤鍋爐的煙氣在排除后具有達(dá)到400 ℃的高溫，如果能充分的利用這一部分熱量將獲得較大的經(jīng)濟效益，為此可以在鍋爐的后面配備一個余熱蒸汽鍋爐，從而利用這部分余熱得到壓力為0.5 MPa的蒸汽。但是蒸汽鍋爐內(nèi)的液位以及蒸汽壓需要實時控制，但是由于每臺鍋爐產(chǎn)出的煙氣溫度不同，不能簡單的根據(jù)余熱鍋爐的液位或者是蒸汽壓力來決定供水量。為此在這種情況下根據(jù)管線的水壓制定3臺水泵變頻聯(lián)動控制方案，同時結(jié)合安裝在每1臺余熱鍋爐煙氣入口的噴淋閥就可以有效的解決以上問題。

整個系統(tǒng)4臺余熱鍋爐、儲水罐以及3臺水泵構(gòu)成。4臺余熱鍋爐共用1套供水系統(tǒng)，系統(tǒng)的不同需水量可以根據(jù)通過水泵自動起?；蛘哒{(diào)速來滿足負(fù)載變化，保證管線的壓力。

2 恒壓供水系統(tǒng)組成

2.1 供水系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)主要由變頻器、壓力傳感器、PID調(diào)節(jié)器、液壓傳感器、水泵以及動力控制線路組成（如圖1），其中變頻器與PLC是整個系統(tǒng)的核心。系統(tǒng)中使用到了3臺11 kW的水泵和4臺余熱鍋爐，通過PID（Proportional—integral—derivative）進(jìn)行控制計算。系統(tǒng)以管網(wǎng)的設(shè)定壓力為控制目標(biāo)，通過檢測壓力偏差，經(jīng)過PLC內(nèi)部的PID算法實現(xiàn)對水泵運轉(zhuǎn)投入臺數(shù)以及轉(zhuǎn)速的調(diào)控，最終實現(xiàn)自動恒壓供水。

2.2 變頻器硬件設(shè)計

本系統(tǒng)使用到的變頻器是SIEMENS變頻器，西門子出產(chǎn)的MM430多功能變頻器在設(shè)計制造中使用了先進(jìn)的絕緣柵雙極性晶體管作為功率輸出器件，保證了運行的可靠性以及功能的多樣性。為了增加水泵運行的穩(wěn)定性、降低噪音，采用了脈沖頻率可選的專用脈寬調(diào)制技術(shù)。同時變頻器具有完善并且全面的保護(hù)功能，保證了系統(tǒng)運行的可靠性，使用的高性能矢量技術(shù)為用戶提供了多種控制方式，拓寬了應(yīng)用的領(lǐng)域。此外還配備了大量的自由功能模塊，通過二進(jìn)制互聯(lián)連接可以組成供用戶選擇使用的大量資源，有助于完成復(fù)雜控制任務(wù)。

3 控制原理

3.1 恒壓控制原理

供水泵在設(shè)計時設(shè)定了兩種控制方式：手動與自動。當(dāng)選擇自動控制方式時，PLC會根據(jù)探測到的壓力差（設(shè)定值與實際值之差）實施PID調(diào)節(jié)，通過將頻率輸送給變頻器對相應(yīng)的水泵進(jìn)行起?；蛘咿D(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，從而保證水壓在控制范圍內(nèi)，即實現(xiàn)恒壓控制；如果選擇手動控制，此時操作人員需要通過手動的方式直接的在上位機上設(shè)定ci4OYJ8GWMWlXmejNInpQw==3臺水泵的頻率，然后直接進(jìn)行啟動即可。

3.2 增、減泵工作過程

增泵工作過程。當(dāng)工作過程中單臺水泵在48 Hz以上的運行時間超過了30 s并且管網(wǎng)的壓力值還沒有達(dá)到設(shè)定值時，系統(tǒng)會自動的啟動第2臺，同時將每臺的功率設(shè)定在25 Hz，然后通過自動調(diào)節(jié)保持兩泵均衡工作。同樣如果2臺泵工作仍出現(xiàn)了上述的狀況就啟動第3臺，并把每臺的工作頻率設(shè)定在30 Hz，然后通過調(diào)節(jié)保持三套泵負(fù)荷均衡。

減泵工作過程。如果3臺泵在工作中運行在18 Hz以下時間超過了30s，并且網(wǎng)關(guān)的壓力沒有降低到設(shè)定值，這是就自動停止一臺，剩余的2臺功率設(shè)定在25 Hz后自動的調(diào)節(jié)運行，保持負(fù)荷平均；如果2臺泵在運行中處于18 Hz以下的時間超過了30s，并且網(wǎng)管的壓力沒有達(dá)到設(shè)定值，再自動停止1臺，將剩余的初始頻率設(shè)定在35 Hz，然后自動調(diào)節(jié)運行。

3.3 注意事項

在選擇變頻器時要注意與供水泵的匹配，不能選擇比供水泵功率過大或者小的變頻器，過大會造成開支浪費、控制精度降低，從而導(dǎo)致整個系統(tǒng)的性能下降。在線路接好之后不能直接運行，必須對變頻器進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。例如要對變頻器進(jìn)行快速設(shè)置，目的是決定變頻器的工作方式、對數(shù)泵參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，以使之與水泵匹配，更加精確的完成任務(wù)。

實際使用中要注意對積分項及比例項的參數(shù)調(diào)整，以保證系統(tǒng)的靜態(tài)、動態(tài)反應(yīng)速度。為了加快反應(yīng)速度可以盡量加大比例項，然后加大積分項，以達(dá)到優(yōu)化系統(tǒng)穩(wěn)定性及響應(yīng)速度的目的。

4 結(jié)語

經(jīng)過實際測試，這一系統(tǒng)具有操作簡單、可靠穩(wěn)定、系統(tǒng)供水壓力恒定的優(yōu)勢，可以有效的將燃燒過程的余熱鍋爐的水位以及蒸汽壓力控制在設(shè)定的范圍內(nèi)；系統(tǒng)中使用的PLC以及變頻器不僅達(dá)到了節(jié)能環(huán)保的目的，而且延長了電機的使用壽命。隨著自動化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，我們相信這一技術(shù)會更加廣泛的應(yīng)用于其它領(lǐng)域，鍋爐控制系統(tǒng)也會在不斷的改進(jìn)中更加精確與完善。

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