系統(tǒng)要求
◆ 有三臺鍋爐控制及循環(huán)、補(bǔ)水系統(tǒng)
◆ 每臺鍋爐有鼓風(fēng),引風(fēng)系統(tǒng),基本要求為恒壓控制,部分要求為恒壓、恒溫控制
◆ 要求全自動及部分單臺控制
◆ 要求能部分檢修及部分系統(tǒng)不間斷工作
◆ 有調(diào)度室集中監(jiān)控系統(tǒng)
系統(tǒng)方案
l 系統(tǒng)圖如下
◆ 變頻器:JL-V81系列變頻器8臺,功率從22kW到200kW
◆ PLC:選用SPB30點PLC,由于西門子人機(jī)界面有強(qiáng)大處理功能,大部分功能可通過觸摸屏來實現(xiàn)
◆ 人機(jī)界面:西門子人機(jī)界面,可實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理運算,相關(guān)數(shù)學(xué)模型建立在人機(jī)界面內(nèi)部的豐富處理指令
◆ 低壓電器主要用于保護(hù)和切換,由手動和PLC控制執(zhí)行,空氣開關(guān)選用EA系列,接觸器選用SC-E系列
◆ 溫控器選用富士PXR4TE系列,帶Modbus通訊
l 變頻器的工作狀態(tài)
變頻器通過與外部電路相連的輸入輸出端子設(shè)置,有手動和自動兩種狀態(tài),手動工作狀態(tài)由電位器調(diào)節(jié)來給定頻率,自動工作狀態(tài)由PLC的輸出信號進(jìn)行控制。
在實際應(yīng)用中,該系統(tǒng)自動化程度高,顯示直觀,節(jié)電效果明顯,延長設(shè)備壽命。
l 結(jié)論
本系統(tǒng)充分利用西門子人機(jī)界面的強(qiáng)大集成功能,將PLC、變頻器、溫控器上位機(jī)有機(jī)聯(lián)合在一齊,做到數(shù)據(jù)共享,控制一體化。
鍋爐變頻調(diào)速的鼓引風(fēng)控制系統(tǒng)
l 引言
在整套供暖系統(tǒng)中,鍋爐的鼓引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量也是經(jīng)常變動的,由于氣量變化是經(jīng)常的,所以風(fēng)量就需要經(jīng)常調(diào)節(jié),在老系統(tǒng)中是通過調(diào)節(jié)閥門來改變風(fēng)量,鍋爐離閥門較遠(yuǎn),調(diào)節(jié)起來很不方便,也調(diào)節(jié)的不得當(dāng)。風(fēng)量調(diào)節(jié)過大,空氣含氧量超標(biāo),浪費熱能,風(fēng)量調(diào)節(jié)過小煤渣殘留碳粉超標(biāo)又浪費煤,因此提高控制水平,保證空氣含氧量和煤殘留的碳粉達(dá)標(biāo),必須對風(fēng)量進(jìn)行有效的調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)方式必須方便,靈敏、可靠。
為了提高鍋爐風(fēng)量的控制水平,又能達(dá)到節(jié)能的效果,采用變頻調(diào)速控制方式對風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)是首選方案。應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù),可根據(jù)用氣量的變化隨時調(diào)整鼓引風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,減少噪音對環(huán)境的污染、減少能源的浪費、延長設(shè)備的壽命、節(jié)約維修費用。
l 風(fēng)機(jī)調(diào)速原理
◆ 風(fēng)機(jī)是一種平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載,其基本參數(shù)有:
① 風(fēng)量Q:單位時間內(nèi)流過風(fēng)機(jī)的空氣量
② 風(fēng)壓H:當(dāng)空氣流過風(fēng)機(jī)時,風(fēng)機(jī)給予每立方米空氣的總能量稱為風(fēng)機(jī)的全壓Ht(Pa),其由靜壓Hd和動壓Hg組成,即Ht=Hd+Hg
③ 功率P:風(fēng)機(jī)工作有效的總功率,Pt=QHt
④ 效率η:風(fēng)機(jī)空氣功率除以風(fēng)機(jī)軸功率
◆ 風(fēng)機(jī)特性曲線
H-Q曲線:當(dāng)轉(zhuǎn)速恒定時,風(fēng)壓與風(fēng)量間的關(guān)系特性
P-Q曲線:當(dāng)轉(zhuǎn)速恒定時,功率與風(fēng)量間的關(guān)系特性
η-Q曲線:當(dāng)轉(zhuǎn)速恒定時,風(fēng)機(jī)的效率特性
由流體力學(xué)可知:P(功率)=Q(流量)×H(壓力)
而 Q/Qe=n/ne
H/He= (n/ne)2
P/Pe=(n/ne)3
Qe: 風(fēng)機(jī)的額定流量
He: 風(fēng)機(jī)的額定壓力
Pe:風(fēng)機(jī)的額定功率
ne:風(fēng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速
由上述公式可知:如果風(fēng)機(jī)的效率一定,當(dāng)要求調(diào)節(jié)流量Q下降時,轉(zhuǎn)速n可成比例下降,此時風(fēng)機(jī)的軸輸出功率P是成立方關(guān)系下降。即風(fēng)機(jī)電機(jī)的耗電功率P與其轉(zhuǎn)速n近似成立方關(guān)系。
◆ 管網(wǎng)的風(fēng)阻特性
當(dāng)管網(wǎng)的風(fēng)阻特性保持不變時,風(fēng)量與通風(fēng)阻力之間的關(guān)系為:K=R*Q2
K:通風(fēng)阻力,單位(Pa)
R:風(fēng)阻,單位(kg/ m3)
Q:風(fēng)量,單位(m3/s)
由風(fēng)量與通風(fēng)阻力之間的關(guān)系式可知:風(fēng)阻特性曲線為拋物線。
◆ 風(fēng)機(jī)的節(jié)能原理
三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)速與頻率的關(guān)系為:n=60f(1-s)/P
當(dāng)改變定子繞組的電源頻率時,就可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速,即可調(diào)節(jié)風(fēng)量的大小,因此調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速就可相應(yīng)地調(diào)節(jié)輸入風(fēng)機(jī)的功率,這樣就避免了風(fēng)門調(diào)節(jié)風(fēng)量時消耗在風(fēng)門上的功率。
l 引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計
在此鍋爐引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速控制中,利用變頻器的段速功能根據(jù)鍋爐的不同工作狀態(tài)自動調(diào)節(jié)電機(jī)頻率,從而達(dá)到調(diào)節(jié)引風(fēng)量的目的。
此鍋爐為負(fù)壓燃燒的鍋爐,如爐膛壓力偏高,火焰就可能噴出,損壞設(shè)備或燒傷人員;而如果爐膛負(fù)壓過大,則會吸入過多的冷空氣,致使?fàn)t膛溫度降低,增加熱損失。
鍋爐的啟動應(yīng)緩慢進(jìn)行,其啟動過程為:
① 水系統(tǒng)檢查
② 啟動引風(fēng)機(jī)
③ 啟動鍋爐,此時鍋爐自控系統(tǒng)先啟動鼓風(fēng)機(jī)對爐膛和風(fēng)道進(jìn)行吹掃
④ 點燃過程,電極產(chǎn)生高壓電火花,燃油助燃器開始點燃,燃燒器電磁閥開通,點小火,火焰監(jiān)測器開始工作,如燃燒正常,延遲一分鐘,啟動大火電磁閥點大火,經(jīng)監(jiān)測大火正常后,轉(zhuǎn)為正常燃燒階段
⑤ 根據(jù)蒸氣用量情況鍋爐在大火、小火之間反復(fù)切換
在鍋爐的運行過程中,鍋爐自控系統(tǒng)根據(jù)大、小火電動閥的不同工作情況自動調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)入口檔板的開度調(diào)節(jié)鼓風(fēng)量大小,而引風(fēng)機(jī)則是通過人工調(diào)節(jié)其風(fēng)門的大小調(diào)節(jié)其引風(fēng)量,考慮到鍋爐實際運行情況及投資成本,我們運用變頻器的段速功能對鍋爐引風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速改造。
l 主要參數(shù)設(shè)置
功能碼 | 建議設(shè)定參數(shù) | 參數(shù)含義 |
H0.10 | 1 | V/F控制 |
H0.01 | 0 | 鍵盤控制 |
H0.03 | 1 | PLC輸出4~20mA模擬信號給定 |
H0.03 | 40 | 加速時間 |
H0.04 | 40 | 減速時間 |
H1.00 | 2 | 轉(zhuǎn)速跟蹤再啟動 |
H1.05 | 1 | 自由停車 |
結(jié)束語
工業(yè)鍋爐風(fēng)機(jī),采用變頻器調(diào)速實現(xiàn)風(fēng)量控制,穩(wěn)定性和可靠性高,調(diào)節(jié)特性好。投入變頻器后風(fēng)機(jī)風(fēng)道擋板在全開位置,風(fēng)機(jī)擋板壓流損失減少到近似于零。由于變頻器可非常平滑穩(wěn)定的調(diào)整風(fēng)量,操作人員可靈活的調(diào)控燃燒,提高了鍋爐的效率。