工业锅炉鼓风机变频器调速系统

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PID控制技术在鼓风机变频调速系统中的应用

PID控制技术在鼓风机变频调速系统中的应用

PID控制技术在鼓风机变频调速系统中的应用鼓风机的作用是为加热炉、烧结炉、铸造炉等工业设备提供需要的气体。

鼓风机的使用频率很高,因此鼓风机的能耗是很高的,为了降低鼓风机的能耗,人们开发出了变频调速系统。

但是,由于鼓风机在使用过程中存在的负荷变化、风量变化等情况,使得变频调速系统反应较慢,容易造成控制器的失控。

为了使得变频调速系统控制更加稳定,人们采用了PID控制技术对鼓风机变频调速系统进行控制。

一、鼓风机变频调速系统的基本结构鼓风机变频调速系统包括PLC控制器、变频器、鼓风机、传感器、以及控制线路等,其中PLC控制器负责读取传感器信息,然后输出控制信号给变频器,进而驱动鼓风机的转速控制。

二、变频调速系统的控制原理1.控制对象鼓风机变频调速系统的控制对象就是鼓风机的转速。

为了控制鼓风机的变频调速,需要掌握一定的鼓风机转速与输出风量之间的关系,这样才能使得系统能够在变化的工作条件下保持稳定。

2.控制方法鼓风机变频调速系统的控制方法可以采用PID控制技术,这种技术在工业控制中普遍应用。

PID控制是一种有环节反馈的控制方式,通过对系统反馈信息的分析,来进行控制,从而达到控制目的。

3.控制策略控制策略包括比例、积分和微分三种控制环节,即P、I、D参数。

比例环节相当于一个反馈调节器,会根据预设值和实际值之间的差异来对目标值进行调整。

当系统误差较大时,比例环节会对目标值进行快速调整。

积分环节将误差累积,然后进行调整。

当积分环节调整之后,系统的稳态误差会逐渐消失。

微分环节是对前两种环节进行融合的一种控制,对于发生变化的系统非常有用。

通过结合这三种控制策略,可以控制鼓风机的变频调速系统,保证系统能够在负荷变化和风量变化的情况下保持稳定。

鼓风机的控制中,采用PID调节器来保证系统稳定,PID调节器的输出即是变频器的调制信号,调制信号将鼓风机电机的转速进行调节。

当负荷变化或者环境变化时,通过PID调节器可以高效地对目标值进行更新,以保持系统稳定运行。

变频器在锅炉控制中的效果

变频器在锅炉控制中的效果

变频器在锅炉控制中的效果锅炉作为工业生产中常用的热能设备,其控制系统的稳定性和效果对于保证生产过程的顺利进行至关重要。

变频器作为一种常见的电气设备,具有调速、节能、减少设备磨损等优点,在锅炉控制中发挥着重要的作用。

本文将讨论变频器在锅炉控制中的效果,并探讨其对锅炉运行的影响。

一、变频器在锅炉控制中的应用1.调速控制:在锅炉运行过程中,往往需要根据实际需要调整锅炉的输出功率。

传统的调速方式常常是通过调整锅炉燃气或燃油供给来实现,但这种方式操作性较强,且调整过程相对缓慢。

而使用变频器可以通过调节电动机的输出频率,从而改变锅炉的输出功率,实现锅炉的精确控制。

变频器的高响应性和精确度可以使得锅炉的调速更加迅速和准确,为生产过程提供了灵活性和稳定性。

2.节能降耗:在工业生产过程中,锅炉通常是一个能耗较高的设备。

传统的锅炉调速方式多为机械调节或气阀控制,效率较低且能耗较高。

而变频器作为一种高效能源控制装置,可以通过调节电动机转速来控制锅炉的供热能力,从而根据实际需求减少能耗。

变频器的精确控制和高效能源调节,可以使得锅炉在不同工况下实现最佳性能,从而达到节能降耗的效果。

3.减少磨损:锅炉在长时间运行过程中,易受到磨损的影响,如水泵、风机等设备磨损导致生产效率下降,维修成本增加。

而变频器的应用可以通过调节电动机的工作频率和电流,使得锅炉在运行过程中保持稳定和均衡的动力输出,从而减少设备的磨损和损坏。

变频器的精确控制可以使得设备运行更加平稳,延长了设备的使用寿命,减少了运行成本。

二、变频器在锅炉控制中的影响1.稳定性提升:变频器的高响应性和精确控制,使得锅炉在运行过程中能够根据实际需求实现快速调整和稳定运行。

通过精确控制锅炉的燃烧供给,可以保持锅炉的温度和压力在合适的范围内,避免温度偏差过大和压力波动,提升锅炉运行的稳定性。

2.精确控制:变频器在锅炉控制中的应用可以实现锅炉输出功率的精确调节。

在生产过程中,可以根据实际需求调整锅炉的输出功率,从而满足生产工艺的要求。

锅炉房电动机变频器的调节方法

锅炉房电动机变频器的调节方法

锅炉房电动机变频器的调节方法一、一次直供式采暖系统循环泵电动机变频器的调节方法1、循环泵电动机变频器主要是对供暖系统的流量进行调节,达到节约用电的目的。

对于一次直供式采暖系统,首先要根据不同温度下的热指标,计算出对应室外温度下采暖系统需要的流量(依据公式G=0.86*1.05*F*q/20*1000;其中G是流量,F是供暖面积,q是热指标),然后根据温度、流量对应关系,对变频进行调节,从而对流量进行相应调节达到预期的目的。

2、在对循环泵进行调节之前,必须对供暖系统热平衡进行调节,使采暖系统热量(流量)平衡。

3、根据现场实际情况,可以对理论计算的流量进行微调,达到供暖的要求。

4、一般情况下,锅炉运行的功率与根据室外气温计算的热负荷是对应的,因此循环泵调节后达到的流量也就与实际锅炉运行的额定流量匹配。

5、调节的局限性:变频器对电机的调节,实际就是对转速的调节,由于转速的变化,从而影响了扬程,因此在调节时还要根据流量和扬程的关系,进行计算,扬程必须达到采暖系统的要求。

(依据公式:流量之比等于扬程之比开二次方等于功率之比开三次方)。

二、对采暖系统一次网循环泵电动机变频器的调节方法1、首先根据室外温度,采暖系统的热负荷,确定需要运行锅炉的功率。

2、根据运行锅炉的功率,确定采暖系统的流量。

从而对循环泵变频器进行调节,达到采暖系统的流量。

3、根据现场实际情况,可以对理论计算的流量进行微调,达到供暖的要求。

4、调节的局限性:变频器对电机的调节,实际就是对转速的调节,由于转速的变化,从而影响了扬程,因此在调节时还要根据流量和扬程的关系,进行计算,扬程必须达到一次网采暖系统的要求。

三、对锅炉鼓风机、引风机、电动机变频器的调节方法1、对锅炉鼓风机、引风机的调节不单纯的,必须与采暖的负荷,煤层的薄厚,炉排的快慢结合起来。

2、对鼓风机、引风机电动机变频器进行合理的调节,必须满足以下要求(1)、鼓风机、引风机电动机变频器调整后,一般使炉膛负压满足—30—0Pa要求。

工业锅炉燃烧过程的变频调速系统

工业锅炉燃烧过程的变频调速系统
燃 烧过 程

图 1 燃煤锅炉燃烧过程系统原 理图
30 一
科 学 之 友
Fed fcne m t m dn ic a u oS e A e
21年1月 00 0
汽压 力和蒸汽生产量直接反 映了锅炉燃烧发热量 , 如果煤 的进给 量改变 , 在保 持最 佳燃 烧工况 的情 况下 , 蒸汽 的生产量也会 相应 改变 , 以通 过变频器 3调节 给煤 机 的转速 , 所 就可调节煤 的进给
量, 从而达到控制蒸汽生产量的 目的 。 根据 图 1 可得 锅炉燃烧控制 系统 框图 , 图 2 见 。系统工作原 理: 当负载蒸汽量变化 时 , 主调节器接受蒸 汽压力信号 p输 入给 , 煤量调节器 , 及时调节给煤量 , 以适应 负载 的变化 。同时 , 给煤量
示压力传感器。 T1FC 和变频器 1 F 、I1 组成送风机控制 回路 。 于 对 燃煤锅 炉来讲 , 由于煤 的燃 烧需要一定 的空气量 , 以要保持锅 所 炉的最佳燃烧过程 ,就必须使给煤量和送风量保持一定 比例 , 这 主要通过变频器 1 调节送风机转速来实现 。P 2 HC 和变频器 T、 2 2组成引风机控制 回路 。 通常燃煤锅炉的运行都要求炉膛 负压保 持在 一 0¨ 0P 的范围内。 2 ^ 4 a - 如果炉膛负压太小 , 炉膛容易向外喷 火, 既影响环境卫生 , 又可能危及设备与操作人员 的安全 ; 负压太 大, 炉膛漏风量增大 , 增加 了引风机 的电耗和烟气带走 的热量损 失 。炉膛 负压 的控 制 主要通 过变频 器 2来 完成 。P、 I 、T 、 IPC P 3
然在一定场合仍有应 用, 由于其性能较 差, 但 终将被 变频调速所取代 。文章主要分析 了工
业 锅 炉 烧 过程 的 变频 调 速 系统 。

变频调速技术在工业锅炉中的应用

变频调速技术在工业锅炉中的应用

器 采 集 汽 包 液 位 传 感 器 的测 量 值 , 用 内 置 调 节 功 能 自动 对锅 炉 利 冶 金 、化 工 等 行 业 目前 广 泛 使 用 交 流 电 机 拖 动 工 业 锅 炉 风
机 , 风 量 采 用 挡 板 风 门控 制 阀控 制 , 种 控 制 方 法 电 耗 高 , 其 这 电机 温度高 , 声大 , 噪 且操 作 环 境 恶 劣 。 随 着 我 国 经 济 不 断 发 展 , 电 用 量 不 断 扩 大 。 一 些 地 方 由 于 用 电 紧 张 , 得 不 向一 些 企 业 进 行 限 不 电 , 调高用电价格 , 并 已缓 解 用 电需 求 矛 盾 。由于 这 些 限 制措 施 已 造 成一 些 企 业 工 业 成 本 大 幅 上 涨 。 企 业 用 电 中 , 在 风机 、 泵类 是 消 耗 电 能 的 主 要 负 载 , 为它 们 的负 荷 变 化 大 而 异 步 电机 的转 速 却 因 不 变 , 成 了 “ 马 拉 小 车 ” 象 , 费 了大 量 的 能 源 。为解 决 这 种 造 大 现 浪 现 象 , 种 节 能 技 术 为之 诞 生 , 就 是 交 流 变 频 调 速 技术 。 流变 一 这 交 频 调速 技 术 不 仅 调 速 性 能 优越 , 且 节 能效 果 明显 。 践 证 明 , 而 实 驱 动 风 机 、 类 的大 中型 笼 式 感 应 电机 , 果 采 用 变 频 调 速 技 术 , 泵 如 平 均 可节 能 4 %左 右 。 本文 将 以 6 0 T锅 炉 各 类 电机 为 例 来 论 述 变 频 器 在 工业 锅 炉 中 的应 用 , 说 明其 节 能 效果 。 并
4 、引风 机 变 频 调 速 () 1 引风 机 的电 机 参 数 : 电机 型 号 : 2 5 - Y 2S4 标 准 号 :BT 6 6 1 9 J/9 1— 9 9

变频调速系统在工业锅炉燃烧过程中的应用

变频调速系统在工业锅炉燃烧过程中的应用

1 锅炉 控制 系统 的基本要求
1 . 1 锅炉控 制系统 的基本结构
1 . 2 锅炉燃烧 自动控制系统的设计原则
2 o1 3 。 1 3
为 了满 足负荷设备 要求 ,保证锅 炉运行 的经 济性与安 热甚 至爆管 ,引 发重大事故 。因此 ,选用给水 阀对汽包水
锅 炉是人 民生产和 生活 中重要 的供热设 备 ,为机 械 、
锅 炉 控制 系 统是 保 证锅 炉 安全 、稳定 、经济 运行 及
Hale Waihona Puke 化 工 、电 力 、造 纸 、纺织 等 多个 行 业 以及 工业 和 民用 取 减 轻工 作 人员 劳动 强 度 的主要 设 备 ,一 般 由锅炉 本体 、
暖提供 了大量 的热能 。 目前我 国已有 中 、小锅炉 三十余万 P L C、一次 仪表 、电机 、上位机 、 自动与 手动切换 操作 、 台,每年耗煤 量约三亿余 吨 ,是 我 国当今 的耗能 大户 ,锅 执行 机构及 阀等几部分组成 ,锅炉 的温度 、流量 、压力 、
炉在燃 煤过程 中将产生 大量烟雾 ,也对生 态环境造成 了严 转速 、氧量等通 过一次仪表 量转换成 变频器可 以接受 的电
2 . C h i n a O v e r s e a s P r o p e r t y( x i ’a n)C O . ,L T D S h a a n x i x i ’a n P o s t C o d e 7 1 0 0 5 4 )
Ab s t r ac t : Ac c o r d i n g t o h i g h e n e r g y c o n s u mp i t o n a n d p o o r t h e r ma l e ic f i e n c y i n i n d u s t r i a l b o i l e r c o mb u s i t o n,we u s e

变频调速系统在工业锅炉燃烧过程中的应用

变频调速系统在工业锅炉燃烧过程中的应用

锅炉是 人 民生产 和 生 活 中重 要 的供 热 设 备 , 为
机械 、 化工 、 电力 、 造纸、 纺 织 等 多 个 行 业 以及 工 业
1 . 1 锅 炉控 制 系统 的结构 锅 炉控 制 系 统 是 保 证 锅 炉 安 全 、 稳定、 经济 运
和民用取暖提供 了大量 的热能。目前我国已有 中、 小锅 炉三 十余万台 , 每年耗煤量约三亿余 吨 , 是我 国当今的耗能大户 , 锅炉在燃煤过程中将产生大量
S e p. 201 3
变 频调 速 系统在 工 业锅炉 燃 烧 过 程 中的应 用
屈文 斌
( 陕西工业职业技术学 院科研处 , 陕西 咸 阳 7 1 2 0 0 0 )
摘 要: 介绍 了锅 炉控 制 系统的结构及其燃烧 自动控制任务 , 根据控制原理 结合 变频调 速的特 点, 将 变频 器引入 工
业锅 炉燃烧控制过程 中, 结果表明采用 变频 器智能控制实现 了节能降耗 , 提 高 了生产效率 。
关键 词 : 工业锅炉; 变频 器 ; 调 速控制 ; 节 能
中图分类号 :
文献标识码 : A
文章编号 : 9 4 5 9—2பைடு நூலகம்0 1 3 ( 3 )一0 0 0 8—0 3
Ap p l i c a t i o n o f Va r i a b l e— — f r e q u e n c y Re g u l a t i n g S p e e d S y s t e m i n I n d u s t r i a l Bo i l e r Co m bu s t i o n Pr o c e s s
何降低能耗 , 提高热效率 , 达到节能减排的 目的, 是

变频调速技术在锅炉控制系统中的节能应用

变频调速技术在锅炉控制系统中的节能应用

变频调速技术在锅炉控制系统中的节能应用作者:倪康君来源:《城市建设理论研究》2013年第15期摘要:介绍了锅炉供水控制系统和风机控制系统的变频调速控制原理, 分析了变频调速系统的节能原理。

提出了在锅炉控制系统中用变频调速系统应用, 阐述了该方案在节能和环保方面的重要意义。

关键词:变频调速技术锅炉控制系统节能应用中图分类号:TE08 文献标识码:A 文章编号:前言作为交流调速方法的一种,变频调速利用变频器对电源频率进行调节,可以连续平滑地对电动机进行高效率的无级变速。

采用变频调速技术可以使锅炉在运行的时候减少耗能。

一、变频调速技术背景锅炉拥有非常广的应用层面,例如在供热、发电、化纤、机械制造等行业,作为这些行业不可缺少的动力来源,其应用量非常大。

在设计和挑选锅炉风机时,原则是能与锅炉最大负荷相匹配,这样一来,在锅炉风机工作在70%额定电流时,它就可以正常工作。

因此,便造成风机能力过剩,在减少能耗方面能有所作为。

在控制锅炉风机的风量时,传统方法基本采用控制加大管路阻力的风门调节,而风机带动电机时,电机以全速转动,这种“大马拉小车”的方式,增大了能耗,浪费了大量电能。

在控制锅炉风机的风量时,采用变频调速技术,则可以摒弃风门调节方式,不再需要加大管路阻力,使锅炉进风量变小,进而可使电机转速降下来。

因为电机功率和转速的立方之间的关系是成正比的,所以在很大程度上降低了能耗,突显了节能效果。

二、工作原理1.现场信号的检测与调整在工业热水锅炉控制系统中, 一般检测点包括: 出水温度、炉膛负压、烟气含氧量、炉膛温度、出水流量、回水流量、煤层厚度、出水压力、送风压力、送风温度、炉排转速、鼓风机转速、引风机转速和各辅机的运行状态信号等, 从输入计算机的信号来看, 它包括如下几种类型:(1) 仪表配电器或变送器1 一5V 电压信号(2) 霍尔压力变送器0一20 m V 电压信号(3) 热电阻温度传感器的电阻信号(4) 光电转速传感器的脉冲量信号(5) 继电器或面板开头触点的开关量信号很显然, 前三种类型的模拟信号不是都可直接输入A / D 转换板的, 0一20 m V 电压信号须经前置缓冲放大板调理为0一5V 电压信号, 热电阻信号须经热电阻调理板调理为1一5V 电压信号才能直接与A / D 转换板相接。

变频器在锅炉控制中的应用

变频器在锅炉控制中的应用

变频器在锅炉控制中的应用随着社会的发展,人们对于设备的自动化、智能化要求逐渐提高,锅炉控制也不例外。

在锅炉控制领域,变频器的应用越来越广泛。

下面将从变频器的定义、应用场景、优点三个方面来探讨变频器在锅炉控制中的应用。

一、变频器的定义变频器是一种电力变换器,通过变换电力频率来调节电动机的转速,进而实现对电机的主动控制。

它具有传统步进变频器和矢量变频器的所有功能,在控制范围、控制精度、系统抗干扰能力等方面都有很大的优势。

二、应用场景在锅炉控制中,变频器广泛应用于鼓风机、除尘器、送风机、循环水泵等设备的控制中。

以鼓风机为例,鼓风机的输出一般与锅炉所需的风量不一致,如果采用传统的换频方法,需要开启或关闭大面积的进风口,形成与锅炉匹配的风量,容易造成能源浪费和设备过载。

而应用变频器控制鼓风机,可以在不改变进风口面积的情况下,通过调整设备的输出频率,实现锅炉所需要的风量,节约能源,降低设备负荷。

三、优点变频器在锅炉控制中的应用,有以下优点:1.节约能源:变频器可以实现设备的频率调节,因此可以根据实际需求,灵活地调节设备的输出功率,降低能源的浪费。

2.提高设备使用寿命:通过变频器的控制,设备的启动和停止过程比较平稳,可以避免大电机的骤然启动引起的伤害,从而提高设备的使用寿命。

3.降低设备噪音:变频器可以减小设备的启动电流,避免电机启动时的冲击,从而减小噪音污染。

4.提高工作效率:变频器能够实现精细化调节,可以高效地协调设备运行状态,提高生产效率。

综上所述,变频器在锅炉控制中的应用,不仅可以降低能源的浪费,提高设备使用寿命和工作效率,还可以降低设备噪音。

因此,随着社会的不断发展,变频器在锅炉控制领域的应用前景必将越来越广阔。

锅炉鼓风机、引风机变频调节及其节能

锅炉鼓风机、引风机变频调节及其节能

全国化工热工设计技术中心站年会论文集 101.锅炉鼓风机、引风机变频调节及其节能许继英(中国寰球化学工程公司)一、概述通常,锅炉房运行费用主要取决于燃料消耗及水量和电能的消耗以及人工费等。

同等档次的锅炉燃料费用取决于锅炉热效率的高低,并与锅炉产汽量成正比,水量的消耗与产汽量成正比,同时也受锅炉排污率的影响,锅炉排污率的提高导致锅炉给水量的增加,而锅炉耗电量的高低取决于各用电设备的选用以及用电设备的效率。

在前二者已确定的情况下,要寻找节电的途径,一种有效的方法是从耗电设备的调节上采取措施。

当锅炉负荷变化时通常是采用改变阀门或挡板开度的方式来适应锅炉负荷的变化,如果改变这种传统的调节方式,代之以采取变频器调节电动机转速的方式来满足负荷变化的需要,则可以大大降低锅炉运行时的耗电量,从而降低锅炉房运行费,大大节约能量。

二、变频调节节能原理锅炉变频调节节能原理可以以风机采用变频调节为例,当锅炉负荷变化时,(如降低时),锅炉燃煤量降低,锅炉鼓风机、引风机的风量也降低,通常情况下,若不采取变频器调节风量则必须采取自动或手动调节风机风门挡板的开度大小来控制风量,而电动机则长期工作在额定转速,其电能有相当部分损失在挡板上,电能损失较大。

即当锅炉负荷降低时,尤其是当锅炉负荷不稳定而多变时,损失是很可观的。

当锅炉鼓风机、引风机采用变频调节时,一旦锅炉负荷发生变化时,蒸汽压力和蒸汽流量均发生变化,信号通过变送器组态转换成4~20mA 电流讯号;传输至变频器控制器,改变电动机供电频率,改变电动机转速,使该电动机拖动的风机转速变化,从而达到风量变化完成变频调节控制负荷变化的功能。

锅炉鼓风机、引风机采用离心风机,离心风机转速变化使离心风机消耗功率变化。

离心风机的性能和转速有下列关系:0n n V V ⋅= 式一 3000⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=n n r r N N 式二 式中:V— 转速为n 时,风机的风量 N — 转速为n 时,风机的功率r — 转速为n 时介质的重度102. 全国化工热工设计技术中心站年会论文集V 0 — 转速为n 0时,风机的风量N 0 — 转速为n 0时,风机的功率r 0 — 转速为n 0时介质的重度从公式一推算得:当 021V V =时 021n n = 则3000⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=n n r r N N 3000021⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=n n r r N 8100⋅⋅=r r N 式三 不考虑0r r 的修正时,当蒸汽负荷由100%下降至50%时,风机转速由n 0下降至n 时,消耗功率由原来的N 0降至将近八分之一N 0,大大降低功率消耗。

锅炉供水系统变频调速节能改造

锅炉供水系统变频调速节能改造

锅炉供水系统变频调速节能改造摘要:利用三菱f700水泵风机专用型变频器,根据锅炉差压式液位传感器的反馈信号,通过变频器自带的pid调节控制功能代替原锅炉供水系统中的比例阀节流控制液位功能,实现锅炉供水系统恒液位变频调速节能改造。

关键词:锅炉供水系统变频调速节能在工业锅炉供水系统中,节能降耗对于各个企业降低生产成本十分重要。

而变频调速技术具有极好的调速作用和节电性能等优点,已成为电力传动技术发展的一个重要方向。

1 现存问题的分析广州统一企业有限公司经常出现锅炉供汽压力波动,导致杀菌机当机,严重影响生产,并造成经济损失。

通过分析发现,当锅炉本体液位发生突变时,锅炉供汽压力也出现明显的波动。

问题的焦点集中在锅炉供水系统,其中比例调节阀对锅炉本体液位起着主要控制作用,该比例调节阀使用压缩空气作为调节动力,当空气压力波动时,比例调节阀容易误动作,导致锅炉供水波动,引起锅炉蒸汽含水量增大,从而引起供汽压力波动。

在此系统中,易产生供汽压力性能不稳,并且伴有能源大量浪费,同时增加了阀体、泵腔的磨损和汽蚀,也破坏了阀门、管路等的密闭性,甚至还会损坏系统设备。

因此,在锅炉供水系统中,变频器驱动逐渐取代了直接驱动的阀门工作模式。

2 节能分析锅炉设计通常会考虑到锅炉最大负荷运行工况的安全问题,会将锅炉供水能力按(1.5-2)倍的锅炉蒸发能力设计,而在实际中,锅炉系统只运行在60%-80%的负荷工况中,因此系统中有较大节能空间,具体分析如下:电机轴功率p和流量q、扬程h之间的关系为:p=k×h×q/η其中k为常数,η为效率。

它们与转速n之间的关系为:q1/q2=n1//n2h1/h2=(n1/n2)p1/p2=(n1/n2)式中:q1、q2——流量,m3/s;n1、n2——转速,r/min;p1、p2——功率,kw;h1、h2——扬程,m。

由上图可知,曲线1为水泵在恒速下扬程h和流量q的特性曲线,曲线2是管网阻力特性(阀门开度为100%)。

变频器在锅炉系统的应用

变频器在锅炉系统的应用

变频器在锅炉鼓风机、引风机、炉排减速机中的应用摘要:本文论述了有效地利用电动机,改进其运行性能,根据需要控制电动机的转速,降低运行中的消耗,是节省电能的一个非常重要的手段。

并阐述了变频器在锅炉鼓风机、引风机、炉排减速机中的应用。

一、概述据统计,在我国电网总负荷中,动力负荷占60%,其中异步同步电动机负荷又占总负荷的85%。

因此,有效地利用电动机,改进其运行性能,根据需要控制电动机的转速,降低运行中的消耗,是节省电能的一个非常重要的手段。

另外,风机、泵等类的电气设备约占全国总用量1/3之多。

所以也成为节能的主要对象。

这类机械均采用50Hz交流电动机驱动,用档板、阀门等方法实现物理量的控制,造成了大量的损耗。

如果采用变频器控制各种电机转速,那么,电机所消耗的电能将大大降低,节电效果十分显著。

变频器的生产已经有150年历史,尤其是矢量控制技术的发明者和领导者,开发和生产变频器已有30年的历史。

在全世界以及中国,无论是在冶金、水泥、机械等重工业,还是在纺织、化纤、食品饮料、楼宇建筑等其它行业,变频器都得到了广泛的应用。

二、异步电动机的工作原理异步电动机转速表达公式为:n=60(1-s)f/p式中:f为电源频率p极对数s转差率上式表明,可通过改变电源频率、极对数、转差率来改变电动机转速。

其中改变电源频率f是目前国际上最流行的方式,它具有调速范围宽、平滑性好、效率高,具有优良的静态及动态的特性,已广泛应用于供水、供热、水泥、机械、塑料、石油、化工等行业中。

风机是传送空气的设备,风机电动机所需的输出轴功率表达公式为:p=QH/102式中,Q:风量,表示单位时间流过风机的空气量H:风压,当空气流过风机时,风机给予每平米空气的总能量102:由kgm/s变换为kw的单位变换系数根据风机参数的比例定律,当风机转速从n变化到n1后,风量、风压、轴功率P的变化关系如下:Q1=Q(n1/n)H1=H(n1/n)2 P1=P(n1/n)3即风量与转速成正比,风压与转速平方成正比,轴功率与转速立方成正比。

变频器在锅炉控制系统中的应用

变频器在锅炉控制系统中的应用
n 6 f -) = 0( sp 1 / 式 中: () 1
特 线
图 1 风 机 系统 特 性 曲线 由上述公式可 以得 出各项数据如表 l 所示 。 表 1相对参量关系
% 功率
l 0 . o . O 7 . 29 512 . 3 3 4. 2 . 16 1 . 25
显。
[ 关键词 ] 变频控制 DCS
1前 言 .
PD控 制 锅炉 I n,, P N H,一风机 的额定转速 、 Q 风量 、 风压 和轴功率 ; n ’ Q, ,. 调速后风机的转速 , P_- H' 风量 , 风压和轴功率。 由上 面的公 式可知 , 调节风机流量 时 , 可通过转速进行 调节 , 此时 风机轴输 出功率与转速 的立方成正 比。根据风机系统特性 曲线( 图 1 如 ) 加 以分析 。假定风机最佳效率工作点是 A点 ,当需减 少凤机 的供风量 时 , 用传统的风 门调节方式 , 系统阻力来满 足要求 , 风机工作 采 增加 使 点由 A点转移到 B点。 这种方法不但不能节能, 反而会加快风机的效率 损耗, 同时低效运行会引起 较高的空气和结 构振 动 , 产生噪声及有损设 备。 采用变频调速技术后 , 通过变频调速 , 降低异步 电机的转速 , 系统 使 重新达到平衡 , 工作点由 A点转移到 c点。从 C点可看出 , 电机转速虽 然降低 了, 但对风机效率影 响不大 。根据 上述原理 , 当风机流量在较大 范围内发生变化时 , 采用变频 调速对风机转速加 以控制 , 将会取得非常 显著 的节能效果。
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p 异 步 电动 机 极 对数 。 一
可以看 出, 电机的转速与电源频率成 正比。故采用变频调速器后 , 通过改变 电机 电源频率的方法来改变 电机f 风机) 的转速 , 进而进行风量 的 调节 。 由流体力学可知 , 量 Q与转速 1的一次方成 正比 , 流 1 风压 H与转 速 1的平方成正 比, 1 功率 P与转速 n的立方成正 比, 由于风机属于典 型 的平方 转矩负载类 型设 备 , 其功率 P 风压 H 风量 Q 风机 的额定转速 , , , n 满 足 以 下关 系( 似 定 理 ) 相 。

浅谈变频器在锅炉调速控制系统中的应用

浅谈变频器在锅炉调速控制系统中的应用
Q: 3
工 业 技 术
sCI EN CE & TE CHNOLOGY l N 控制系统中的应 用
李 占 华 ( 开滦 股份 范各 庄矿业 分公 司 河北唐 山 0 63 1 0 9)
摘 要: 变频调速技 术是 近年 来发展起 来的一种 先进技 术 。 由于 节能降耗 对于锅炉 调速 控 制系统越来越 重要 , 因此 , 在锅炉 调速控 制 系统 中广泛 使 用变频器势在 必行 。 关键词 : 变频器 锅炉调速控 制 系统 应 用 中图分 类 号 : T K2 2 文 献标 识 码 : A 文 章编 号 : 1 6 7 2 -3 7 9 1 ( 2 0 1 3 ) 0 6 ( c ) -0 0 9 7 -0 1 变 频 器 自8 0 年代进 入实际 应用以来 , 主要 以交流 电动机 的节能应用 为主 。 但 是 进入9 0 年 代后 , 随 着 计算 机 技 术 和 电 力 电 子技术的发展 , 变 频 器 得到 了迅 猛 发 展 。 由 于交流电动机结构简单、 坚 固耐 用 、 无 需 换 向装 置 , 可适用于各种工作环境 , 纵 观 科学 技术的进步与发展 , 实 践证 明 , 使 用 以变 频 器为 核 心 的 交 流 调 速 系统 有 着 广 泛 的 应 用 范 围和 可 观 的 社 会 、 经 济效 益 。 变频 器在 工 业 锅 炉 自动 控 制 系 统 中 的 广 泛 应 用 , 实现 了设 备 调 速 节 能 运 行 、 改善 操 作 环 境 之 目 的 开 滦 股 份 范 各 庄 矿 业 分 公 司 水 暖 科锅 炉 房 共有 4 台2 0 t 蒸 汽 锅炉 , 附属 鼓 引风 机 、 锅 炉 上 水 泵 和 炉 排 调 电机 设 备 等 在 未 采 用 变 频 控 制 前 有 以 下 主要 问题 。 ( 1 ) 电 能 消 耗较 大 : 锅炉运行 中, 鼓 引风 机、 水 泵 电 机 启 动 后 始终 处 于 全 速 运 转 状 态, 电 机 转 速 无 法 根 据锅 炉 运 行 负 荷 大 小 进行调节, 造 成 电 能浪 费 。 ( 2 ) 电机 启 动 电 流 过大, 对 供 电设 备及 电路 影 响 损害 较 大 。 ( 3 ) 鼓 引风 机 噪 音 较 大 , 给 操 作 人 员身 体 健 康 造成不利 。 从2 0 0 9 年至 2 0 l 2 年, 水 暖 科锅 炉 房 先后 完 成 了 对 锅 炉 调 速 控 制 系统 所 有 设 备 的 变 频改造 , 上 述 问题 也 得 到 了 彻 底 解决 。 改造 后有效 降低 了锅炉 设备的运行事 故率 , 节 能效果显著 , 两 年 即 收 回了 成 本 投入 。 它也 使 过 去 复 杂 的 调 速 系统 变 得 非 常 简 单 , 为 设 计 和 应 用 提 供 了极 大便 利 。 主 要 的 目的 是 节 能 。 由流体 力学 可 知 , P ( 功率 ) = Q( 流量) ×H( 压力) , 流 量 Q与 转 速 N的 一 次 方 成 正 比 , 压 力 H与 转 速 N的 平 方成正 比 , 功 率 P与转 速 N的 立 方 成 正 比 , 如果水 泵或风机的效 率一 定 , 当 要 求 调 节 流量 下降时 , 转速 N可 成 比 例 的 下 降 , 而此 时 轴 输 出 功率 P 成立 方关 系下 降 。 即水 泵或 风 机 电机 的 耗 电功 率 与 转 速 近 似 成 立 方 比 的关系。 例如: 一 台水 泵 电机 功 率 为5 5 k w, 当转 速 下 降到 原 转 速 的4 / 5 时, 其 耗 电 量 为 2 8 . 1 6 k W, 省 电4 8 . 8 %, 当 转 速 下 降 到 原 转速 的1 / 2 时, 其 耗 电 量 为6. 8 7 5 k W, 省 电8 7 . 5 %。 采 用 变 频 器 驱 动 具 有 很 高 的 节 能空 间。 目前 许 多 国 家 均 已 指 定 流 量 压 力 控 制 必 须 采 用 变 频 调 速 装 置 取 代 传 统 方 式, 中国国家能源法第2 9 条 第 二 款 也 明 确 规定 凤机泵 类负 载应该 采用 变频调 速 。 实现 恒 压 供水 。 对 供 水 系 统 进 行 的控 制 , 归 根结底 , 是 为 了满 足 用 户对 流 量 的需 求 。 流 量 控 制 常 见 的 方 法 有 阀 门控 制 法 和 转 速 控 制法两种 , 在 所 需 流 量 小 于 额 定 流 量 的 情 况 下, 转 速 控 制 法 的 扬 程 比 阀门 控 制 法 小 得 多, 大大 节 省 供 水 功 率 , 同 时也 提 高 了水 泵工作效率, 延长水泵工作寿命。 通 常供 水 流量 增大, 则压力也增 大 , 反之压力减小 , 压 力 成 为 用 来 作 为 控 制 流 量 大 小 的 参 变 量。 即 在 电 动 机 工 作 效 率 处 于 最 佳 状 态 下

PID控制技术在鼓风机变频调速系统中的应用

PID控制技术在鼓风机变频调速系统中的应用

PID控制技术在鼓风机变频调速系统中的应用一、引言鼓风机是工业生产中常用的一种设备,它通过对空气进行压缩或吹送,用于通风、输送、搅拌等工艺过程。

而鼓风机的运行效率和稳定性对生产过程有着至关重要的影响。

为了提高鼓风机的运行效率和稳定性,通常会采用变频调速系统。

变频调速系统是通过改变电机的转速来调节鼓风机的输出风量,从而实现效率和稳定性的提升。

而PID控制技术则是其中一种常用的控制方式,它通过对系统误差进行不断调节,来实现对鼓风机的精确控制。

本文将重点介绍PID控制技术在鼓风机变频调速系统中的应用。

二、鼓风机变频调速系统的工作原理1. 变频调速系统变频调速系统是一种通过改变电机的转速来实现对设备输出功率调节的系统。

其工作原理是通过改变电源频率和电压,来调节电机的转速,从而改变鼓风机的输出风量。

这种调节方式具有能耗低、操作方便等优点,因此在工业生产中得到广泛应用。

2. 鼓风机工作原理鼓风机是一种通过叶轮的旋转来产生气流的设备。

其工作原理是通过电机带动叶轮旋转,在叶轮的作用下,空气被压缩或吹送,从而产生风量。

鼓风机的输出风量与电机的转速相关,因此变频调速系统可以通过改变电机的转速来调节鼓风机的输出风量。

三、PID控制技术介绍PID控制技术是一种通过对系统误差进行不断调节,来实现对系统稳定性和精确控制的方法。

PID控制器由比例(P)、积分(I)和微分(D)三个部分组成,其输出可以通过如下公式表示:输出= Kp * e(t) + Ki * ∫ e(t)dt + Kd * de(t)/dt,其中e(t)为系统误差,Kp、Ki、Kd为控制增益。

PID控制技术通过对系统误差进行实时监测,并根据比例、积分和微分的调节来对系统进行控制。

其中比例部分主要根据系统当前误差大小进行控制,积分部分主要根据系统历史误差进行控制,微分部分主要根据系统误差的变化率进行控制。

通过这三部分的综合作用,PID控制技术可以实现对系统的精确控制,并具有较好的稳定性和鲁棒性。

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在工业生产、产品加工制造业中,风机设备主要用于锅炉的燃烧系统、其他设备的烘干系统、冷却系统、通风系统等场合,根据生产需要对炉膛压力、风速、风量、温度等指标进行控制和调节以适应工艺要求和运行工况。

而最常用的控制手段则是调节风门、挡板开度的大小来调整受控对象。

这样,不论生产的需求大小,风机都要全速运转,而运行工况的变化则使得能量以风门、挡板的节流损失的形式消耗掉了。

在生产过程中,不仅控制精度受到限制,而且还造成大量的能源浪费和设备损耗。

从而导致生产成本增加,设备使用寿命缩短,设备维护、维修费用高居不下。

为此,需要采用多项措施实现对离心风机的自动控制,以使系统的各种性能达到合理的要求。

近年来,出于节能的迫切需要和对产品质量不断提高的要求,加之采用PLC 和变频器易操作、易维护、控制精度高,并可以实现高功能化等特点,采用基于PLC的变频器驱动方案开始逐步取代风门、挡板、阀门的控制方案。

从而大大的降低生产成本,减少能量损耗和对环境的污染,为企业带来可观的经济效益和社会效益。

关键字:锅炉,压力,PLC,变频器1. 绪论 (1)2. 原理及结构设计 (2)2.1 变频器工作原理 (2)2.2 变频器的结构与功能 (3)2.2.1 变频器的结构 (3)2.2.2 变频器的控制方式 (4)2.2.3 变频器的功能 (5)2.3 输油泵变频调速节能原理 (6)2.4 输油泵变频调速的主电路 (6)3 变频器选择及参数设置 (10)3.1 变频器的控制方式 (10)3.2 控制方式的合理选用 (11)3.3 选型原则 (12)3.4 PLC 及压力传感器的选择 (14)3.5 MM430变频器特性 (15)3.6 电动机参数设置实例 (15)4.PLC程序设计 (17)结论 (20)参考文献 (21)1. 绪论在进入21世纪的今天,电力电子器件的基片已从Si (硅)变换为SiC (碳化硅), 使电力电子新元件具有耐高压、低功耗、耐高温的优点;并制造出体积小、容量大的驱动装置;永久磁铁电动机也正在开发研制之中。

随着IT技术的迅速普及,以及人类思维理念的改变,变频器相关技术的发展迅速,未来主要朝以下几个方面发展:1. 网络智能化智能化的变频器买来就可以用,不必进行那么多的设定,而且可以进行故障自诊断、遥控诊断以及部件自动置换,从而保证变频器的长寿命。

利用互联网可以实现多台变频器联动,甚至是以工厂为单位的变频器综合管理控制系统。

2. 专门化和一体化变频器的制造专门化,可以使变频器在某一领域的性能更强,如风机、水泵用变频器、电梯专用变频器、起重机械专用变频器、张力控制专用变频器等。

除此以外,变频器有与电动机一体化的趋势,使变频器成为电动机的一部分,可以使体积更小,控制更方便。

3. 环保无公害保护环境,制造“绿色”产品是人类的新理念。

21世纪的电力拖动装置应着重考虑:节能,变频器能量转换过程的低公害,使变频器在使用过程中的噪声、电源谐波对电网的污染等问题减少到最小程度。

4. 适应新能源现在以太阳能和风力为能源的燃料电池以其低廉的价格崭露头角,有后来居上之势。

这些发电设备的最大特点是容量小而分散,将来的变频器就要适应这样的新能源,既要高效,又要低耗。

现在电力电子技术、微电子技术和现代控制技术以惊人的速度向前发展,变频调速传动技术也随之取得了日新月异的进步。

这种进步集中体现在交流调速装置的大容量化,变频器的高性能化和多功能化,结构的小型化一些方面。

通常在工业生产、产品加工制造业中风机设备主要用于锅炉燃烧系统、烘干系统、冷却系统、通风系统等场合,根据生产需要对炉膛压力、风速、风量、温度等指标进行控制和调节以适应工艺要求和运行工况。

而最常用的控制手段则是调节风门、挡板开度的大小来调整受控对象。

这样,不论生产的需求大小,风机都要全速运转,而运行工况的变化则使得能量以风门、挡板的节流损失消耗掉了。

在生产过程中,不仅控制精度受到限制,而且还造成大量的能源浪费和设备损耗。

从而导致生产成本增加,设备使用寿命缩短,设备维护、维修费用高居不下。

针对这一系列问题,本系统将PLC与变频器有机地结合起来,采用以锅炉气压压力为主控参数,实现对电动机工作过程和运转速度的有效控制,使离心鼓风机通风高效、安全,达到了明显的节能效果。

PLC空制系统具有对驱动风机的电机过热保护、故障报警、机械故障报警等功能特点,为节能技术改造提供一条新途径。

2. 原理及结构设计2.1 变频器工作原理变频器的工作原理是把市电(380V 50Hz)通过整流器变成平滑直流,然后利用GTF 或IGBT组成的三相逆变器,将直流电变成可变电压和可变频率的交流电,由于采用微处理器编程的正弦脉宽调制(SPW M方法,使输出波形近似正弦波,用于驱动异步电机,实现无级调速。

2.2变频器的结构与功能2.2.1变频器的结构变频器实际上就是一个逆变器•它首先是将交流电变为直流电•然后用电子元件对直流电进行开关•变为交流电•一般功率较大的变频器用可控硅•并设一个可调频率的装置•使频率在一定范围内可调•用来控制电机的转数•使转数在一定的范围内可调•变频器广泛用于交流电机的调速中•变频调速技术是现代电力传动技术重要发展的方向,随着电力电子技术的发展,交流变频技术从理论到实际逐渐走向成熟。

变频器不仅调速平滑,范围大,效率高,启动电流小,运行平稳,而且节能效果明显。

因此,交流变频调速已逐渐取代了过去的传统滑差调速、变极调速、直流调速等调速系统,越来越广泛的应用于冶金、纺织、印染、烟机生产线及楼宇、供水等领域。

一般分为整流电路、平波电路、控制电路、逆变电路等几大部分。

1. 整流电路整流电路的功能是把交流电源转换成直流电源。

整流电路一般都是单独的一块整流模块.2. 平波电路平波电路在整流器、整流后的直流电压中含有电源6倍频率脉动电压,此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动,为了抑制电压波动采用电感和电容吸收脉动电压(电流),一般通用变频器电源的直流部分对主电路而言有余量,故省去电感而采用简单电容滤波平波电路。

3. 控制电路现在变频调速器基本系用16位、32位单片机或DS为控制核心,从而实现全数字化控制。

变频器是输出电压和频率可调的调速装置。

提供控制信号的回路称为主控制电路,控制电路由以下电路构成:频率、电压的“运算电路” ,主电路的“电压、电流检测电路”,电动机的“速度检测电路” 。

运算电路的控制信号送至“驱动电路”以及逆变器和电动机的“保护电路” 。

变频器采取的控制方式,即速度控制、转拒控制、PID或其它方式4. 逆变电路逆变电路同整流电路相反,逆变电路是将直流电压变换为所要频率的交流电压,以所确定的时间使上桥、下桥的功率开关器件导通和关断。

从而可以在输出端U V、V三相上得到相位互差120°电角度的三相交流电压。

2.2.2 变频器的控制方式1. 转差频率控制转差频率控制就是通过控制转差频率来控制转矩和电流。

转差频率控制需要检出电动机的转速,构成速度闭环,速度调节器的输出为转差频率,然后以电动机速度与转差频率之和作为变频器的给定频率。

与U/f 控制相比,其加减速特性和限制过电流的能力得到提高。

另外,它有速度调节器,利用速度反馈构成闭环控制,速度的静态误差小。

然而要达到自动控制系统稳态控制,还达不到良好的动态性能。

2. 矢量控制矢量控制,也称磁场定向控制。

它是70年代初由西德F.Blasschke 等人首先提出,以直流电机和交流电机比较的方法阐述了这一原理。

由此开创了交流电动机和等效直流电动机的先河。

矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子交流电流Ia、Ib、lc。

通过三相-二相变换,等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1 、Ib1 ,再通过按转子磁场定向旋转变换,等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1(Im1 相当于直流电动机的励磁电流,It1 相当于直流电动机的电枢电流) ,然后模仿直流电动机的控制方法,求得直流电动机的控制量,经过相应的坐标反变换实现对异步电动机的控制。

矢量控制方法的出现,使异步电动机变频调速在电动机的调速领域里全方位的处于优势地位。

但是,矢量控制技术需要对电动机参数进行正确估算,如何提高参数的准确性是一直研究的话题。

3. 直接转矩控制转矩控制的优越性在于,转矩控制是控制定子磁链,在本质上并不需要转速信息,控制上对除定子电阻外的所有电机参数变化鲁棒性良好,所引入的定子磁链观测器能很容易估算出同步速度信息,因而能方便的实现无速度传感器,这种控制被称为无速度传感器直接转矩控制。

4. 恒转矩负载多数负载具有恒转矩特性,但在转速精度及动态性能等方面要求一般不高,例如挤压机,搅拌机,传送带,厂内运输电车,吊车的平移机构,吊车的提升机构和提升机等。

选型时可选V/f 控制方式的变频器,但是最好采用具有恒转矩控制功能的变频器。

要求控制系统具有良好的动态,静态性能由于被控对象的千差万别,性能指标要求的各不相同,变频器的选择及配置远不如上述所列几种。

要做到熟练应用还应在工程实践中认真探索。

变频器的控制方式代表着变频器的性能和水平,在工程应用中根据不同的负载及不同控制要求,合理选择变频器以达到资源的最佳配置,具有重要的意义。

2.2.3 变频器的功能1. 变频节能变频器节能主要表现在风机、水泵的应用上。

为了保证生产的可靠性,各种生产机械在设计配用动力驱动时,都留有一定的富余量。

当电机不能在满负荷下运行时,除达到动力驱动要求外,多余的力矩增加了有功功率的消耗,造成电能的浪费。

风机、泵类等设备传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量,其输入功率大,且大量的能源消耗在挡板、阀门的截流过程中。

当使用变频调速时,如果流量要求减小,通过降低泵或风机的转速即可满足要求。

2. 功率因数补偿节能无功功率不但增加线损和设备的发热,更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低,大量的无功电能消耗在线路当中,设备使用效率低下,浪费严重,使用变频调速装置后,由于变频器内部滤波电容的作用,从而减少了无功损耗,增加了电网的有功功率。

3. 软启动节能电机硬启动对电网造成严重的冲击,而且还会对电网容量要求过高,启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大,对设备、管路的使用寿命极为不利。

而使用变频节能装置后,利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始,最大值也不超过额定电流,减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求,延长了设备和阀门的使用寿命。

节省了设备的维护费用。

2.3 鼓风机变频调速节能原理工业鼓风机的工作要求是指在特定的工作环境中,风机输出的风量要随着外界条件的变化,保持在设定的参数值上。

这样,既可满足工作要求,又不使电动机空转,而造成电能的浪费。

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