变频技术在锅炉机电一体化节能系统中的应用

魏林秀

摘要：伴随着经济的发展，社会对各种资源的需求量不断增加，如何解决现阶段社会能源供不应求的现状要求各行业在发展建设过程中坚持节能发展理念，当节能意识成为人们的共识后，社会资源的供应量将得到有效调节。随着科技的发展，信息技术逐渐应用于锅炉机电一体化节能系统中，变频技术在锅炉机电一体化节能系统中的应用研究已经成为企业发展的重点任务。笔者结合多年工作经验，从锅炉变频系统概述着手，对变频技术在锅炉机电一体化节能系统中的应用做了简单介绍。

关键词：变频技术 锅炉 机电 一体化

0 引言

在社会主义市场经济快速发展的大环境下，电力企业改革正稳步推进，传统的锅炉已经很难满足现代社会的高要求和高标准。我国生产过程中使用的锅炉大多年数已久，技术也相对落后，锅炉的运行标准和实际状况之间存在较大的差距，为了解决上述问题，企业针对锅炉使用的实际状况进行全面地改造。经过改造的锅炉综合多项先进技术，使变频技术在锅炉和机电一体化节能系统中进行了有效地应用。该应用技术中变频技术发挥了至关重要的作用，在提高锅炉热效率的同时，还有效地节约了大量资源，在环保工作上有巨大的贡献。

1 锅炉变频系统概述

传统锅炉以变频控制器三相同步电机控制方式为主，这种单一、落后的控制方式已经很难满足现代社会的实际需求。为了提高锅炉的传热性能，减少资源浪费，研究人员针对锅炉的实际状况研究出来一种新型的控制方式——采用电脑编程的控制器。采用电脑编程的控制器可以对锅炉进行全方位控制，在实际运行过程中，自动编制程序可以准确记录锅炉中水位、水压以及热量等信号。另外，锅炉变频系统还能准确地控制锅炉内部各项参数状况，如进水量、燃烧以及输出热量等，如果工作范围比较安全，锅炉在运行过程中水位会逐渐降低、压力逐渐增加，还会出现火焰不正常等问题，如果出现以上问题，控制器会在第一时间内自动通知工作，并发出报警信号。假如控制器本身出现故障，计算机系统在发出报警信号后还会做出相应的保护，进而确保锅炉的正常运行。

2 锅炉系统存在的问题

锅炉系统由电仪器表控制系统、给水机、鼓风机和引风机共同组成，图1是锅炉系统的组成图。从图1中可以看出，鼓风机、引风机和驱动机的功率均为75kW，启动动力均来源于自耦变压器。通过调节操作器风门的大小获得鼓风机和引风机的风量。

假如锅炉正处于最大用气量阶段，锅炉处于满负荷状态才能正常运行，利用鼓风机和引风机有限风量的同时，锅炉炉排和减速机应该保持较快的运行状态，锅炉废水泵才能在有效的负荷状态下正常运行。在实际使用过程中如果想要最大程度地提高锅炉的运行效率，降低蒸汽的使用量，必须同时满足各设备的运行需求。假如锅炉正处于用气量比较均衡的状态，锅炉很难达到满负荷状态，鼓风机和引风机的有限风量不能得到全部利用，锅炉炉排和减速机运转速度比较慢，锅炉给水泵很难达到实际运行状态，此时，锅炉的运行效率会不断降低，蒸汽使用量也会不断增加。如果锅炉处于最小用气量阶段，锅炉实际运行负荷比较低，鼓风机和引风机的有效风量很难得到最大程度利用，锅炉炉排和减速机处于缓慢运行状态，造成大量蒸汽浪费。

3 变频技术在锅炉机电一体化节能系统中的应用

锅炉机电一体化节能系统由测量检测仪表、可编程控制器以及变频变压调速器三部分共同组成，其中各组成部分在节能系统中发挥着至关重要的作用，缺少其中任何部门将很难发挥该系统的节能效益。笔者结合多年工作经验，对变频技术在锅炉机电一体化节能系统中的应用做了以下总结。

3.1 测量检测仪表

测量检测仪表在锅炉机电一体化节能系统中主要发挥着将各组成部分的运行参数调节成规范的标准信号作用，调节操作成功后即可以将各参数传送到可编程控制器中。锅炉机电一体化节能系统测量检测仪表测量和调节的参数主要有火焰的实际温度、蒸汽所承受的压力、进水的实际流量、鼓风机的风量以及烟气中的含氧量等。

3.2 可编程控制器及其系统程序的组成

可编程控制器及其系统程序的组成比较简单，主要组成元件有CPU微处理器、RAM和ROM、输入/输出线路、显示及辅助电路、总线以及通信辅助电路。可编程控制器在便于通讯的同时，还有利于联网工作的顺利开展，在实际运行过程中可以同时利用两台或者两台以上的PLC与计算机进行连接，从而实现全范围内共同控制的网络系统。PLC和微机控制系统共同作用于锅炉机电一体化节能系统时具有较强的扩展性，在运行过程中通过少量输入和输出模块既可以增加控制点或者控制网路，在提高锅炉运行效益的同时，减少蒸汽的浪费。可编程控制器是锅炉机电一体化节能系统中的核心部分，其主要目的是辨别和处理各种运行状态，在确保逻辑运算和联锁保护安全可靠的同时，还能同时输入多个模块对数据进行处理，最后将标准的模拟信号显示出来，在控制变频器运行速度的前提下，提高锅炉的运行效率。可编程控制器结构如图2所示。

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图2 可编程控制器

可编程控制器的编程在锅炉机电一体化系统中发挥着至关重要的作用，该程序检测方式十分简单，仪表自身带有编程的功能，可以直接在面板上编写各类程序，编写后的程序在电池停止工作后自动保存，通常使用模块以运算功能和调节功能为主。运算功能的模块有前馈、基本调节、脉冲计数输出以及可变增益控制输出等。可编程控制器在实际运行过程中还配有自动报警系统，在完善锅炉机电一体化节能系统功能的同时，还能减少蒸汽的浪费量。

3.3 变频变压调速器及其节能原理

变频器在锅炉机电一体化节能系统中的实际作用通常通过鼓风机、引风机和给水系统表现出来，在实际应用过程中发挥着至关重要的节能作用。明确变压调速器及其节能原理首先应该明确交流异步电动机的转速，这个过程 必须明确了解定子供电频率、极对数以及转差率的实际值。另外，还应该对改变流量的节电原理进行准确分析，在明确风压和风量的实际值后，结合流体力学的知识可以得知电风机转速和电源频率之间的关系，为提高锅炉效率和降低蒸汽浪费量打下坚实的基础。

4 结束语

综上所述，通过采用可编程控制器和变频技术对锅炉控制系统进行改造，具有以下优势：

可以直观、集中地显示锅炉的运行参数，快速地计算出正常运行时的有用数据，同时在显示器上显示锅炉运行时的水位、压力、炉膛负压等参数；由于调节精度比较高，可以通过全自动控制引、送风比例，进而在一定程度上调节烟气中氧的含量，进一步使锅炉能够燃烧完全，烟囱不产生黑烟，减少了环境污染，其节能效果非常显著；在锅炉系统中包含鼓风机、引风机、给水泵等大功率电动机，由于锅炉本身的特性和造型的因素，这些风机大部分时间不会满负荷输出，原有方式采用阀门和挡板控制流量，浪费非常严重，通过对风机水泵进行变频控制，平均节能可以达到30%-40%；由于可编程调节器具有与上位机通信的功能，如果与上位机联机，将使整个生产系统形成集散控制管理系统，在运行过程中可以随时方便地修改各种运行参数的控制值，并且可以修改系统的控制参数，进一步提高现代化管理水平，改善操作环境，提高工艺控制水平。

在锅炉机电一体节能系统中，应用变频技术能从根本上提高锅炉的使用效率，降低蒸汽的浪费。因此，研究人员应该在明确锅炉变频系统概述的前提下，了解锅炉系统存在的问题，针对实际问题采取有效解决措施，从变频技术在锅炉机电一体节能系统中各方面的应用着手，了解测量检测仪表、可编程控制器及其系统程序的组成以及变频变压调速器及其节能原理等知识，不断强化锅炉系统的节能性，为行业的发展建设提供动力保障。

参考文献：

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