變頻技術(shù)在鍋爐機(jī)電一體化節(jié)能系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

楊德仁

（蘭州新區(qū)石化產(chǎn)業(yè)投資集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州 730314）

在一些數(shù)據(jù)顯示裝置的顯示屏中，因調(diào)節(jié)的要求，應(yīng)該從準(zhǔn)確、具體的角度去實現(xiàn)控制，對氧氣的含量進(jìn)行調(diào)節(jié)，讓燃燒可以充分地燃燒，節(jié)約能源。變頻技術(shù)的運行，從鍋爐的使用效率出發(fā)，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(jìn)行詳盡的分析處理，充分地掌握鍋爐的聯(lián)合變頻技術(shù)，盡可能地找出一些相應(yīng)的解決措施，使得變頻技術(shù)可以很好地運用到鍋爐運行中，實現(xiàn)安全穩(wěn)定的發(fā)展。

1 鍋爐變頻系統(tǒng)概述

目前，智能鍋爐已經(jīng)淘汰了原來簡單的三相變頻器同步電機(jī)的鍋爐控制操作方式，取而代之的是直接采用計算機(jī)自動編程鍋爐控制器(PLC)對整個鍋爐本身進(jìn)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(xù)產(chǎn)生的鍋爐水位、水壓、熱量等故障信號進(jìn)行相對編程計算，通過自動編程產(chǎn)生的鍋爐輸出水信號，可以準(zhǔn)確控制整個鍋爐的整體進(jìn)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(huán)境內(nèi)正常工作。如果鍋爐在運行過程中出現(xiàn)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(jìn)行停止程序運算，并自動發(fā)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(tǒng)本身才能重新開始啟動，正常工作運轉(zhuǎn)，如果鍋爐控制器或系統(tǒng)本身中的設(shè)備有出現(xiàn)故障問題時，電腦編程會自動出現(xiàn)簡體中文故障報警，并對其做出絕對相應(yīng)的安全保護(hù)。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(tài)。

2 鍋爐控制系統(tǒng)概述

2.1 水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)

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(tǒng)安全正常運行的重要依據(jù)。高水位，燃油分離燃燒持續(xù)時間長，汽水燃油分離燃燒速度慢，蒸汽泵帶走的水使其質(zhì)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(xué)合理地調(diào)節(jié)水位控制，實現(xiàn)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(diào)節(jié)控制方案，其主要原理是通過給氣泵水與鍋爐蒸汽的標(biāo)準(zhǔn)流量及其前饋的一定比例關(guān)系進(jìn)行數(shù)學(xué)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(lián)三級水位調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，該控制算法有效地克服了水位對串級調(diào)節(jié)鍋爐過程性能造成的不良影響，采用微機(jī)變頻器閉環(huán)控制后，微機(jī)變頻輸出標(biāo)準(zhǔn)流量控制水位信號至微機(jī)變頻器，調(diào)節(jié)給水泵蒸汽轉(zhuǎn)速，使其對給水泵的蒸汽轉(zhuǎn)速自動進(jìn)行跟蹤并使水位的自動變化，就可以能直接達(dá)到精確水位控制。

2.2 蒸汽壓力控制系統(tǒng)

首先，根據(jù)工作鍋爐所需用氣蒸汽量的實際使用情況，通過手動調(diào)節(jié)鍋爐內(nèi)部蒸汽汽壓從而達(dá)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(shù)大幅增大，那么，鍋爐內(nèi)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(nèi)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(tǒng)軟件可直接依據(jù)每個工作鍋筒的內(nèi)部蒸汽輸出壓力的實際設(shè)定值和鍋爐智能自動測量的輸出數(shù)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(shù)據(jù)自動向上傳輸出并連接到所有鍋爐自動風(fēng)機(jī)中，并控制調(diào)節(jié)自動控制引風(fēng)功能，自動對鍋爐風(fēng)機(jī)中的爐排和自動控制鼓風(fēng)機(jī)中的爐排溫度進(jìn)行爐溫控制同步自動控制調(diào)節(jié)，提高所有鍋爐自動鼓風(fēng)機(jī)的爐溫手控控制引風(fēng)和自動控制鼓風(fēng)，提高所有風(fēng)機(jī)中的爐排自動引風(fēng)轉(zhuǎn)速，這樣爐溫就很有可能大大上升，蒸汽輸出數(shù)量大大增多，反之，就很有可能會大大減少鍋爐內(nèi)部蒸汽輸出量，這樣通過手動引風(fēng)控制可以調(diào)節(jié)鍋爐內(nèi)部用氣蒸汽的實際輸出量和壓力，從而可以達(dá)到鍋爐自動控制而使整個鍋爐正常進(jìn)行工作。

2.3 鍋爐燃燒控制系統(tǒng)

控制整個鍋爐的正常燃燒控制過程同樣也可以直接達(dá)到自動控制整個鍋爐的正常工作,能夠有效地達(dá)到保證整個鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)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(fēng)煤煤含量和自動調(diào)節(jié)鍋爐內(nèi)部鼓風(fēng)機(jī)的整個鍋爐內(nèi)部鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)煤燃?xì)夂?使整個加熱鍋爐內(nèi)部整個爐膛內(nèi)的整個引風(fēng)機(jī)外煤燃?xì)夂客瑫r達(dá)到最佳整個鍋爐內(nèi)部燃燒壓力控制工作狀態(tài),變頻器系統(tǒng)會將數(shù)據(jù)采集后得到的整個爐膛內(nèi)部燃燒負(fù)壓數(shù)據(jù)利用變頻傳感器的變頻數(shù)據(jù)自動測量達(dá)到負(fù)壓穩(wěn)定值,利用整個鍋爐外部內(nèi)置燃燒壓力控制調(diào)節(jié)器的控制輸出功能，自動對整個加熱鍋爐內(nèi)部引風(fēng)機(jī)內(nèi)的驅(qū)動轉(zhuǎn)速高度控制進(jìn)行直接自動控制,以便于同時維持整個爐膛內(nèi)部燃燒負(fù)壓的穩(wěn)定)鍋爐內(nèi)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(diào)節(jié)就達(dá)到了整個引風(fēng)機(jī)在爐的驅(qū)動轉(zhuǎn)速,通過電機(jī)自動控制、調(diào)節(jié)整個鍋爐內(nèi)部鼓風(fēng)機(jī)的主功率發(fā)電機(jī)燃油驅(qū)動機(jī)的轉(zhuǎn)速和整個引風(fēng)爐內(nèi)汽排機(jī)的驅(qū)動轉(zhuǎn)速,達(dá)到與鍋爐引風(fēng)機(jī)內(nèi)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(nèi)部燃燒壓力控制工作效果,達(dá)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(jié)能現(xiàn)狀分析

通過對鍋爐運行狀態(tài)的分析研究和統(tǒng)計分析后可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前用于我國大型發(fā)電廠所用鍋爐中的在節(jié)能管理技術(shù)以及應(yīng)用管理過程中主要普遍存在以下幾個方面的節(jié)能問題：

（1）燃料后期燃燒不充分。雖然發(fā)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(zhì)量往往存在一定的性能差異，再者，沒有經(jīng)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(xiàn)耗能變化，這些都可能是目前導(dǎo)致我國發(fā)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(jié)能原因。另外，很多大型發(fā)電廠在進(jìn)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(dǎo)致鍋爐能源實際消耗量幅度增加，也是直接影響大型發(fā)電廠鍋爐節(jié)能降耗工作目標(biāo)順利完成實現(xiàn)的一個關(guān)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(chǎn)運行過程中，存在著鍋爐運行控制措施不完善，導(dǎo)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(xiàn)象。（3）其他節(jié)能問題。在深入研究分析大型電廠后期鍋爐節(jié)能運行現(xiàn)狀的過程中，研究發(fā)現(xiàn)，許多大型電廠在其他節(jié)能方面也存在一些具體問題，直接影響電廠后期鍋爐節(jié)能運行的持續(xù)改進(jìn)。例如，電廠全體員工鍋爐節(jié)能運行意識淡薄，鍋爐節(jié)能運行管理過程中對鍋爐節(jié)能運行統(tǒng)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(jié)能運行的同時，也直接影響電廠鍋爐節(jié)能運行管理績效的不斷提高和經(jīng)濟(jì)應(yīng)用價值。

4 變頻技術(shù)在鍋爐機(jī)電一體化節(jié)能中的應(yīng)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(tǒng)的進(jìn)行綜合性能測量，可以實現(xiàn)對大型鍋爐機(jī)電設(shè)備一體化系統(tǒng)正常運行的自動調(diào)節(jié)和維護(hù)完善，保證檢測儀器正常運行時的穩(wěn)定性。其主要控制原理是通過對檢測儀器所有參數(shù)進(jìn)行科學(xué)自動調(diào)控，將測量數(shù)據(jù)檢測結(jié)果實時傳送并運輸數(shù)據(jù)到系統(tǒng)編程器和控制器工作部位，從而可以實現(xiàn)對系統(tǒng)運行整體的進(jìn)一步升級和優(yōu)化。在實際設(shè)計工作運用過程中，通過對整個鍋爐機(jī)電節(jié)能一體化鍋爐節(jié)能系統(tǒng)正確運用進(jìn)行測量，檢測儀表運用來有效實現(xiàn)對系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集內(nèi)容的合理優(yōu)化調(diào)控。這樣使整個鍋爐內(nèi)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(nèi)部空氣所能夠承受的蒸汽壓力和鍋爐鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)部的空氣風(fēng)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(xiàn)對整個鍋爐機(jī)電節(jié)能一體化鍋爐節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)的實時節(jié)能監(jiān)控，確保整個鍋爐機(jī)電節(jié)能一體化鍋爐節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運行。

4.2 可編程控制器

在高壓鍋爐機(jī)電自動一體化控制系統(tǒng)主要組成部分中，可編程鍋爐控制器系統(tǒng)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(tǒng)運行運動狀態(tài)信息進(jìn)行實時的遠(yuǎn)程監(jiān)控，對鍋爐運行中的狀態(tài)信息進(jìn)行及時的信息分辨，針對各種鍋爐突發(fā)緊急情況事件進(jìn)行及時的應(yīng)急處理，提升邏輯運算時的準(zhǔn)確度，并有效保證鍋爐連鎖自動保護(hù)裝置的系統(tǒng)安全性和工作可靠性，同時，還有功能對多個模塊信號進(jìn)行多個數(shù)據(jù)實時輸入，并對多個數(shù)據(jù)信號進(jìn)行精準(zhǔn)的綜合處理，從而有效實現(xiàn)對高壓標(biāo)準(zhǔn)鍋爐模擬信號的穩(wěn)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(xué)管理控制，保證鍋爐運行的準(zhǔn)確性。目前，在機(jī)電設(shè)備一體化鍋爐節(jié)能管理系統(tǒng)中，所應(yīng)用的各種可編程自動控制器技術(shù)是比較先進(jìn)的，具有質(zhì)量檢測簡單、應(yīng)用方便的多種使用功能優(yōu)勢，同時，由于這些儀器本身就已經(jīng)具有了可編程控制功能，相關(guān)技術(shù)人員在準(zhǔn)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(jìn)行應(yīng)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(jìn)行自動存檔，通常所使用的模塊有運算和調(diào)節(jié)兩方面，而運算模塊又包括前饋、基本調(diào)節(jié)和脈沖技術(shù)輸出等部分。

4.3 變頻變壓調(diào)速器

就變頻變壓調(diào)速器的應(yīng)用原理而言，主要是通過對電機(jī)轉(zhuǎn)速和電源輸入頻率，進(jìn)行合理調(diào)節(jié)來實現(xiàn)對電機(jī)工作的調(diào)整，從而實現(xiàn)對電機(jī)轉(zhuǎn)速的合理控制，通過變頻變壓調(diào)速器的應(yīng)用，能夠?qū)﹄娏髯儞Q方式的改變，實現(xiàn)交直流電源的電流程的調(diào)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(diào)速器。在大型鍋爐系統(tǒng)的安全整體節(jié)能運行管理過程中，通過液壓變頻器和變壓變流調(diào)速器這種技術(shù)的，應(yīng)用起來可以實現(xiàn)對鍋爐水位和風(fēng)壓力以及燃燒運行狀態(tài)的實時控制和自動調(diào)整，進(jìn)而可以構(gòu)建一套功能全面并且運行穩(wěn)定的安全控制節(jié)能管理服務(wù)系統(tǒng)，實現(xiàn)對大型鍋爐機(jī)電設(shè)備一體化安全節(jié)能管理系統(tǒng)的有效運行控制，推動鍋爐企業(yè)向著更加先進(jìn)化智能化的方向發(fā)展。也就是說，要明確想真正實現(xiàn)對大型鍋爐機(jī)電節(jié)能一體化以及節(jié)能控制系統(tǒng)的良好綜合應(yīng)用，就要切實做好鍋爐變頻器的變壓器和調(diào)速器的技術(shù)研究，以便從根本上提升鍋爐系統(tǒng)運行效果，降低系統(tǒng)運行過程中的能源消耗，避免不必要的成本支出。

4.4 引風(fēng)機(jī)的鍋爐變頻自動控制功能

引風(fēng)機(jī)主要功能就是對爐膛發(fā)生明火或在燃燒中燃煙后所產(chǎn)生的小型鍋爐可燃濃煙有毒氣體排放進(jìn)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(fēng)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(fēng)量較小，則導(dǎo)致鍋爐內(nèi)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(tǒng)自動控制功能系統(tǒng)等新技術(shù)，控制一個爐膛電壓感應(yīng)器的驅(qū)動裝置，采集爐膛內(nèi)的起動負(fù)壓信號感應(yīng)輸出信號，將一個爐膛電壓感應(yīng)器所接收到的起動電壓感應(yīng)信號，以鍋爐變頻輸出數(shù)據(jù)的高速傳送信號形式對其進(jìn)行變頻傳遞或發(fā)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(zhuǎn)化變頻數(shù)值為爐膛感應(yīng)器和電信號，通過系統(tǒng)利用新的pid控制算法精確地對風(fēng)速進(jìn)行驗算，利用鍋爐變頻信號輸入機(jī)對自動測速器內(nèi)部結(jié)構(gòu)信號進(jìn)行變頻輸出，將爐膛感應(yīng)器和電信號變頻數(shù)據(jù)傳送變頻數(shù)值至變頻器。這時，變頻器就要根據(jù)不同的類型爐膛起動電壓和熱信號感應(yīng)信息以及鍋爐起動風(fēng)速頻率對各個類型引風(fēng)機(jī)的鍋爐起動頻率轉(zhuǎn)速和電信號數(shù)據(jù)進(jìn)行鍋爐變頻自動控制，調(diào)節(jié)各發(fā)電機(jī)起動風(fēng)速。

5 結(jié)語

我國工業(yè)鍋爐制造工業(yè)快速的發(fā)展，出現(xiàn)了能源的緊缺與有效實現(xiàn)和對環(huán)境再生資源有效保護(hù)的各種迫切需要，使我們對一些使用耗能大的鍋爐工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備鍋爐加熱設(shè)備如何進(jìn)行應(yīng)用節(jié)能降耗更加高度重視，鍋爐通過不斷應(yīng)用各種節(jié)能降耗技術(shù)，能夠有效實現(xiàn)節(jié)約能源、降低生產(chǎn)鍋爐設(shè)備制造成本、保證安全高效進(jìn)行生產(chǎn)、降低勞動強(qiáng)度，大大提高了我國工業(yè)鍋爐現(xiàn)代化工程鍋爐設(shè)備管理水平，改善了工業(yè)鍋爐設(shè)備操作人員管理作業(yè)環(huán)境，強(qiáng)化了工業(yè)鍋爐制造工藝產(chǎn)品質(zhì)量安全控制力和管理水平，延長了一些工業(yè)鍋爐生產(chǎn)設(shè)備的使用壽命，避免了因工業(yè)鍋爐設(shè)備過熱引起的各種安全事故反復(fù)發(fā)生，保證了我國工業(yè)鍋爐的安全、穩(wěn)定、節(jié)能高效生產(chǎn)運行。