变频控制技术在锅炉燃烧系统中的应用研究

江苏淮河化工有限公司 江苏 淮安 211742

引言：对于传统的大型燃煤发电锅炉风机控制通风系统一般来说是可以通过对燃煤的充分加热燃烧、调整风机供热持续时间和通过减少热能源损失的多种方法使用来实现节能,而对于风机电能的大量消耗却一直没有有效的控制措施,其中燃煤风机的进气风门自动调整方法只能通过改变电机风量的均匀大小,此时候的风机仍然是处于满足大负荷的连续工作运行状态,如果长时间连续运行,无用功率的耗电量比较大,造成了风机电能的大量浪费。而在我国东北地区,采暖期又比较长,平均的冬季供暖供热时间每天在12h 左右。因此如果我们没有正确的控制措施可以调节驱动电机的边际实时工作转速,则可能会导致有很大一部分消耗电能将电机会直接浪费在调节电机的无用功上,这样不仅仅会浪费节约能源而且还可能会大大增加生产成本。

一、系统原理

1.鼓风机控制系统

鼓风烟气变频闭环控制管理系统由鼓风氧化氧含锆浓度传感器、变频器、pid 鼓风控制器、鼓风机构等组成的硫化氧含量浓度闭环控制回路可以自动控制整个鼓风机的自动转速,根据温度设定值和相应氧化氧含锆浓度传感器的自动输出值,通过控制PLC 内部中的pid 控制模块自动计算来得出合适的鼓风控制氧含量,通过控制变频器中的输出值和相应的控制频率值和电压信号来自动控制整个鼓风机的自动转速,使鼓风烟气管道中的硫化氧含量浓度保持在一个合理的控制范围内,这样既有效提高了控制精度,又有效节约了剩余能源(包括电能和可用燃料)。

2.引风机控制系统

炉膛引风负压系数是直接反映焦煤燃烧锅炉工况稳定与否的重要技术参数,是锅炉运行中所需要准确控制和及时监视的重要技术参数之一。引风机的负压变频闭环控制系统采用了由负压变频传感器、变频器、pid 等微控制器、引风机元件组成的一个负压变频闭环控制回路并可自动控制每个引风机的最高转速。根据控制系统初始温度设定值和系统负压温度传感器及电压变送器的电压反馈设定值,同时通过引入控制鼓风量信号作为系统前馈控制信号,由系统PLC 内部以及pid 控制模块进行计算并选出合适的频率控制鼓风量,通过控制变频器引入输出信号相应的起动频率值和电压信号来自动控制系统引风机的起动转速,使系统炉膛内的负压温度保持在-200～-400pa 的最佳稳定测量值。

二、系统的软、硬件设计与实现

1.系统软件的设计与实现

锅炉进入燃烧自动控制智能系统的锅炉运行控制过程由a/PLC 控制来自动完成,通过控制系统初始温度设定值以及系统实时温度反馈设定值参数来自动控制锅炉变频器进入输出燃烧频率。为了能保证启动锅炉安全正常运行,PLC 通过进行程序设置来按照顺序分别启动锅炉引风机和启动鼓风机。系统启动时先先次启动系统引风机,再再次启动系统鼓风机若要停机时,须先次启停引动鼓风机,再次启停引动鼓风机。在系统启动或者继续运行时,如果启动鼓风机或者启动引风机系统出现启动故障,则系统判定为该系统已经出现启动故障,系统立即进入启动中断同时通过调用启动程序同时停止启动鼓风机和启动引风机并将万能电源断路器自动断开,使其自动断电。若变频器本身有其他故障时它也可以直接转入工频手动控制,工频正常运行。故障充分排除后,恢复为高压变频方式运行,从而更有效地可以保证高压锅炉的安全正常运行。在气动鼓风机和气动引风机共同运行时,将每个风门的对开度均匀打开为100%,通过输入氧化硫酸锆温度传感器和输入负压氧化传感器的输入反馈电压值以及系统的输出给定电压值,由于在PLC 内部的两个pid 控制模块来来计算其输出最佳工作状态,通过同时调节手动变频器的进入输出额定频率从而给其输出一个相应的额定频率输出电压后再来同时调节手动鼓风机和自动引风机的手动转速,进而通过调节手动鼓风机重量和自动引风量,使得在炉膛内的负压和硫化氧含量都可以能同时达到合适的数值。其中基于炉膛进气负压的自动调节系统引入了一个鼓风机测量信号作为一个前馈驱动信号,从而可以使整个锅炉时刻能够保持在最佳工作状态下正常运行。

2.系统硬件设计与实现

该控制系统主要包括2 套ggggd 控制柜,分别用的是一套鼓风调压变频自动控制柜、引风调压变频自动控制柜。2 套saggd 控制柜主要由以下几个设备部分组成：2 台sasamco 系列变频器,分别用于控制引脚鼓风驱动电机(37kw)、引脚鼓风电机(110kw);dw15 万能电表断路器,用于实现主控制电路的实时通断及远程控制、各种万能互感器和万能电表等。锅炉明火燃烧自动控制管理系统主要元件包括一台PLCs7200cpu2261 台以及plem235 模拟量电压输入/温度输出模块。PLCo 它是整个锅炉控制管理系统的技术核心,对所有锅炉节能燃烧控制系统设备进行锅炉节能降耗自动控制,完成各个燃烧设备之间顺序控制以及锅炉故障自动报警等;另外,还包括新型炉膛燃烧负压控制传感器和含二氧化硫酸锆负压传感器各1 套,以及炉膛锅炉温度控制传感/负压变送器等。

三、结束语

目前许多大型公司、企业和高等学校的家用锅炉还在大量减少使用老式风门自动调节器的风量,能源消耗浪费十分严重。有的虽然直接应用了数控变频器,但大多采用的是开环回路控制,控制精度较差。如果充分应用此控制系统,不仅不但可以有效节约大量使用能源,而且它还可以大大提高控制精度,保证民用锅炉安全、经济可靠地工作运行。