摘 要：交流變頻調(diào)速在我國(guó)具有廣泛的應(yīng)用市場(chǎng)，這一技術(shù)具有節(jié)能環(huán)保、操作簡(jiǎn)單以及運(yùn)行穩(wěn)定的巨大優(yōu)勢(shì)。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(diǎn)的論述了其控制原理。結(jié)果顯示，通過(guò)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(dòng)化程度高以及可靠性強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：變頻器 鍋爐 恒壓供水 應(yīng)用

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

在眾多的鍋爐控制系統(tǒng)中可以通過(guò)利用加熱爐的尾氣產(chǎn)生蒸汽，以此實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目的。但是這就對(duì)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(jiǎn)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(jì)效益，為此可以在鍋爐的后面配備一個(gè)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(shí)時(shí)控制，但是由于每臺(tái)鍋爐產(chǎn)出的煙氣溫度不同，不能簡(jiǎn)單的根據(jù)余熱鍋爐的液位或者是蒸汽壓力來(lái)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(tái)水泵變頻聯(lián)動(dòng)控制方案，同時(shí)結(jié)合安裝在每1臺(tái)余熱鍋爐煙氣入口的噴淋閥就可以有效的解決以上問(wèn)題。

整個(gè)系統(tǒng)4臺(tái)余熱鍋爐、儲(chǔ)水罐以及3臺(tái)水泵構(gòu)成。4臺(tái)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(guò)水泵自動(dòng)起停或者調(diào)速來(lái)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(dòng)力控制線路組成（如圖1），其中變頻器與PLC是整個(gè)系統(tǒng)的核心。系統(tǒng)中使用到了3臺(tái)11 kW的水泵和4臺(tái)余熱鍋爐，通過(guò)PID（Proportional—integral—derivative）進(jìn)行控制計(jì)算。系統(tǒng)以管網(wǎng)的設(shè)定壓力為控制目標(biāo)，通過(guò)檢測(cè)壓力偏差，經(jīng)過(guò)PLC內(nèi)部的PID算法實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)投入臺(tái)數(shù)以及轉(zhuǎn)速的調(diào)控，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)恒壓供水。

2.2 變頻器硬件設(shè)計(jì)

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(jì)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(yùn)行的可靠性以及功能的多樣性。為了增加水泵運(yùn)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(shí)變頻器具有完善并且全面的保護(hù)功能，保證了系統(tǒng)運(yùn)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(guò)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(jì)時(shí)設(shè)定了兩種控制方式：手動(dòng)與自動(dòng)。當(dāng)選擇自動(dòng)控制方式時(shí)，PLC會(huì)根據(jù)探測(cè)到的壓力差（設(shè)定值與實(shí)際值之差）實(shí)施PID調(diào)節(jié)，通過(guò)將頻率輸送給變頻器對(duì)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(shí)現(xiàn)恒壓控制；如果選擇手動(dòng)控制，此時(shí)操作人員需要通過(guò)手動(dòng)的方式直接的在上位機(jī)上設(shè)定ci4OYJ8GWMWlXmejNInpQw==3臺(tái)水泵的頻率，然后直接進(jìn)行啟動(dòng)即可。

3.2 增、減泵工作過(guò)程

增泵工作過(guò)程。當(dāng)工作過(guò)程中單臺(tái)水泵在48 Hz以上的運(yùn)行時(shí)間超過(guò)了30 s并且管網(wǎng)的壓力值還沒(méi)有達(dá)到設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的啟動(dòng)第2臺(tái)，同時(shí)將每臺(tái)的功率設(shè)定在25 Hz，然后通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)保持兩泵均衡工作。同樣如果2臺(tái)泵工作仍出現(xiàn)了上述的狀況就啟動(dòng)第3臺(tái)，并把每臺(tái)的工作頻率設(shè)定在30 Hz，然后通過(guò)調(diào)節(jié)保持三套泵負(fù)荷均衡。

減泵工作過(guò)程。如果3臺(tái)泵在工作中運(yùn)行在18 Hz以下時(shí)間超過(guò)了30s，并且網(wǎng)關(guān)的壓力沒(méi)有降低到設(shè)定值，這是就自動(dòng)停止一臺(tái)，剩余的2臺(tái)功率設(shè)定在25 Hz后自動(dòng)的調(diào)節(jié)運(yùn)行，保持負(fù)荷平均；如果2臺(tái)泵在運(yùn)行中處于18 Hz以下的時(shí)間超過(guò)了30s，并且網(wǎng)管的壓力沒(méi)有達(dá)到設(shè)定值，再自動(dòng)停止1臺(tái)，將剩余的初始頻率設(shè)定在35 Hz，然后自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行。

3.3 注意事項(xiàng)

在選擇變頻器時(shí)要注意與供水泵的匹配，不能選擇比供水泵功率過(guò)大或者小的變頻器，過(guò)大會(huì)造成開支浪費(fèi)、控制精度降低，從而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的性能下降。在線路接好之后不能直接運(yùn)行，必須對(duì)變頻器進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。例如要對(duì)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(duì)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(shí)際使用中要注意對(duì)積分項(xiàng)及比例項(xiàng)的參數(shù)調(diào)整，以保證系統(tǒng)的靜態(tài)、動(dòng)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(xiàng)，然后加大積分項(xiàng)，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(yǔ)

經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試，這一系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)單、可靠穩(wěn)定、系統(tǒng)供水壓力恒定的優(yōu)勢(shì)，可以有效的將燃燒過(guò)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(zhǎng)了電機(jī)的使用壽命。隨著自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，我們相信這一技術(shù)會(huì)更加廣泛的應(yīng)用于其它領(lǐng)域，鍋爐控制系統(tǒng)也會(huì)在不斷的改進(jìn)中更加精確與完善。

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