变频技术在锅炉机电一体化节能系统中的应用探究

摘 要：随着科学技术的快速发展，以及人们越来越多的能源需求，工业生产过程中技术的革新与能源的节约引起了各行业的极大的关注。对于大多数企业来说，传统锅炉使用年限过久，技术过于落后，生产过程经常各种问题，难以稳定持续的进行，无法满足目前社会的较高需求。针对于此，企业逐渐将变频技术应用在锅炉机电一体化节能系统中，对锅炉进行全面、自动的控制，以有效提升锅炉的热效率，实现各类能源的有效节约。下面本文将对锅炉变频系统以及锅炉控制系统的组成进行简要介绍，并对变频技术在锅炉机电一体化节能系统中的具体应用进行深入探究。

关键词：变频技术；锅炉机电一体化；节能系统；应用探究

1锅炉变频系统简介

锅炉设备的调解工作中存在多项互相影响的的工艺参数，较为复杂，相对简单的控制系统难以满足作业需求，在对调节措施方案进行设计时，要以全局为基础，对融串级、前馈以及比值等于一体的繁琐调节方式进行综合考虑。此时若将常规仪表组装在一起，就会形成仪表数量过多、缺乏可靠性且投运困难的文体，针对于此，在控制锅炉设备的过程中采用带微机的可编程控制器，即PLC。在作业过程中，PLC会对输入的压力信号、火焰信号以及水位信号进行连续的逻辑计算，进而以信号的形式输出对水状态以及燃烧状态进行控制，确保锅炉在正常状态下运行[1]。而若由于受到一些因素影响发生水位下降、压力过高或者火焰信号异常等情况时，要中断PLC的逻辑运算过程中，并且发出报警信号。这时候，处理好故障问题之后重新启动，才能使系统再开始运行。若系统中的设备出现了故障，PLC会以中文故障显示器为通道进行发出警报，且采取相应的保护措施。此外，PLC还可以通过中文故障显示器对系统的运转情况进行实时的展示。

利用变频变压调速器代替调节阀与挡板用作自控系统的执行结构，可以对机泵输出能量进行充分的利用进而有效降低阀门与挡板的截流压降，实现电能损耗的大幅度减少。作为结合电力电子技术与微电子技术于一体的变频器，其具有良好的调速性能以及优越的节能作用，目前正广泛应用于在电力行业中，例如引风、鼓风、给水、炉排电机在调节过程中都采用变频技术。

2锅炉控制系统的构成

锅炉控制系统主要包括三个组成部分，即：压力控制系统、水位调节系统以及燃烧控制系统。下面对这三个主要构成系统进行详细的介绍。

2.1蒸汽压力控制系统

要以作业过程所需的实际用汽量对锅炉蒸汽的汽压进行调节进而实现锅炉的有效控制。若作业需要的用汽量增加，那么蒸汽的输出量就会加大进而使压力减少，相反锅炉的蒸汽压力升高。可编程控制器首先会以锅筒压力定值以及测量值为基础执行智能化的运算，将运算所得数据输送至锅炉内部设置的调节功能，对锅炉的炉排以及鼓风机等设备进行同步化、自动化的调节。增加鼓风机的引风量与鼓风量，加快炉排的旋转速率，使炉温得到提升，进而实现蒸汽量的增加，相反就会使蒸汽量减少，由上述的方式就可以对锅炉蒸汽的压力进行有效的控制进而实现锅炉控制作业的自动化。

2.2水位调节系统

对于锅炉设备来说，其运行的安全性主要取决于水位的高低，如果水位过高，那么燃料的燃烧时间就会相对较长，导致汽水分离的速度降低，蒸汽中水含量高质量较差，而若果水位过低，那么锅炉发生爆炸以及烧毁等安全事故的可能性就会大大提升，所以要对锅炉的水位情况进行科学合理的调节进而实现锅炉燃烧以及给气的有效控制。现如今对锅炉进行调节一般采用的方案为三冲量调节，该方案的运算过程以给水和蒸汽流量前馈比例为基础，且前馈信号为蒸汽的流量，是较为经典的前馈串级调节系统。这个算法能够有效消除假水位在调节过程中产生的不利影响，应用了变频器闭环控制，微机可以向变频器中输送标准的控制信号，对给水泵的旋转速率进行调节，确保水泵的旋转速率可以对水位的变化进行自动追踪，实现控制精确度的有效提升。

2.3燃烧控制系统

对锅炉燃烧过程进行有效的的控制可以提高锅炉运行的安全性、经济性以及环保性。员工以变频器输出的控制信号为基础，对锅炉的给煤量进行控制对鼓风机的鼓风量进行调节，以使得锅炉膛中的煤实现燃烧的最优状态，变频器会对锅炉膛中负压传感器测得的压力值进行采集，进而采用内置调节功能对锅炉引风机的转动速率进行自动地调控，以保持锅炉膛负压的稳定性[2]。引风机的转动速率可以直接由压力控制器的输出参数调节，这样对鼓风机电机与炉排的转动速率进行有效的调控之后，就可以使风煤获得最优的配比，进而使其燃烧状态达到最优，实现锅炉作业过程的有效自动控制。

3变频技术在锅炉机电一体化节能系统中的应用

3.1测量检测仪表

在锅炉机电一体化节能系统中，测量检测仪表的主要功能就是把各个构成部分的运行参数转化成为形式规范的标准信号，完成信号转化之后就可以向可编程控制器中传输各相关参数。其中测量检测仪表主要测量与转化的参数包括：火焰的实际温度、入水的实际流量、鼓风机的鼓风量、烟气中氧的含量以及蒸汽承受压力等等。

3.2可编程控制器

作为锅炉机电一体化系统中核心组成成分的可编程控制器，其主要功能为各种运行状态的分辨与处理，不仅能够有效保障逻辑运算以及联锁保护的安全性与可靠性，还可以对多个模块进行同时输入进而处理数据，显示标准模拟信号，有效控制变频器运行速率，进而实现锅炉运行效率的有效提升。在锅炉机电一体化系统中，可编程控制器的编程是非常重要的，其具有非常简单的检测方式，且仪表本身就具有编程的功能，能够在面板上直接进行各种程序的编写，而且电池停工之后，完成编写的程序会进行自动保存，一般情况下采用具有运算以及调节功能的模块，运算功能的模块包括前馈、基本调解、脉冲计数输出。此外，可编程控制器在实际运转时还具有自动报警功能不仅完善了锅炉机电一体化节能系统的功能，而且使蒸汽损耗量得到有效的降低。

3.3变频变压调速器

在锅炉机电一体化节能系统中，变频器所起作用主要由鼓风机、引风机以及给水系统显示，其节能作用是非常关键的[3]。对于变压调速器的节能原理来说，其关键在于交流异步电动机的转动速率，要对其极对数、转差率以及定子供电频率进行清楚地了解。此外，要准确了解流量变化的节能原理，对风压以及风量的实际数值进行确定之后，根据流体力学的相关知识就可以掌握电风机转动速率与电源频率间的关系，进而为实现锅炉效率的有效提升以及蒸汽损耗量的有效减少建立基础。

4总结

由上文可知，将变频技术与可编程控制器应用于锅炉机电一体化系统中能够对锅炉运行过程中相关参数进行直接、集中的反映，进而对确保运行正常进行所需数据进行快速、准确的技计算。锅炉运行过程中的水位参数、压力参数以及炉膛负压参数等均可以显示于显示器。此外因为调节具有较高的准确性，引风、送风比可以得到完全自动的控制，使烟气当中氧含量得到有效的调节，进而提高燃料燃烧的充分性，减少了黑烟的产生，实现环境污染的有效减少的同时大大节约了能源。将变频技术应用于锅炉机电一体节能系统中，可以有效提升锅炉的使用效率，减少蒸汽的浪费。所以研究人员要充分了解、掌握锅炉变频系统，找出锅炉系统中存在的问题进而采取相应的措施予以有效地解决，以实现变频技术更好地应用以及锅炉系统安全、稳定的发展。

参考文献：

[1]魏林秀.变频技术在锅炉机电一体化节能系统中的应用[J].中小企业管理与科技（中旬刊）.2014（11）

[2]孙继新，陈新.变频技术在锅炉机电体化节能系统中的应用[J].科技创新与应用.2014（06）

[3]王鑫，王保军.锅炉机电一体化节能控制系统探讨[J].智能城市.2016（02）