鍋爐控制系統(tǒng)中變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用分析
工業(yè)控制理論的不斷創(chuàng)新和科學技術(shù)的日新月異，無疑為鍋爐控制系統(tǒng)的快速發(fā)展注入了新鮮血液，但因傳統(tǒng)控制模式下的鍋爐運行存在控制精度低、耗電高、污染嚴重等缺陷，為變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)造了機會，從而改善了鍋爐燃燒效率和質(zhì)量。本文首先介紹了變頻調(diào)速技術(shù)的基本內(nèi)涵，然后具體探討了變頻調(diào)速技術(shù)在鍋爐控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，以期為相關(guān)技術(shù)與設(shè)計人員提供參考。
隨著節(jié)能減排呼聲的日益高漲，優(yōu)化鍋爐控制系統(tǒng)，提高鍋爐運行效益逐漸被提上議程，畢竟鍋爐是發(fā)電、供熱、機械制造、化纖生產(chǎn)等諸多行業(yè)領(lǐng)域的主要動力來源，因此將調(diào)速效率高、精度高、范圍廣、平滑性好且性能穩(wěn)定、安裝便捷的變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用其中十分必要。
一、變頻調(diào)速技術(shù)的基本內(nèi)涵
對于交流調(diào)速技術(shù)而言，變頻調(diào)速可謂有著絕對優(yōu)勢，而這在很大程度上取決于其良好的調(diào)速性能。
而之所以強調(diào)其在鍋爐控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，是因為滑差電機調(diào)速等傳統(tǒng)的鍋爐控制方式雖然在一定程度上提高了煤炭燃燒效率，但也存在諸多弊端，如控制精度不高、環(huán)境污染相對嚴重、耗電量較大等，這顯然與節(jié)能環(huán)保的科學理念不符。但若將變頻調(diào)速技術(shù)及其產(chǎn)品引入其中，用于取代擋板、風門、液偶等傳統(tǒng)的控制方式，不僅可以顯著提高燃燒效率，節(jié)省20%以上的電量和10%左右的煤，還有助于控制效率和精度的改善，以及排煙濃度的降低，故在鍋爐控制系統(tǒng)中應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)不僅必要，而且迫切。
二、鍋爐控制系統(tǒng)中變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用分析
由上可知，變頻調(diào)速技術(shù)可為鍋爐控制水平和效益的提升提供有力的技術(shù)支持，故為進一步了解其應(yīng)用原理和應(yīng)用效果，在此作了重點分析，以供同行參考。
1.變頻調(diào)速技術(shù)在鍋爐風機控制中的應(yīng)用
由于鍋爐中的鼓風機風量多為額定流量，且通常高于風量實際需求，所以需要在運行期間予以適當?shù)恼{(diào)節(jié)和變更，但當下普遍采用的閥門調(diào)節(jié)或擋板調(diào)節(jié)這雖然操作簡單，但容易因風量偏大或偏小造成空氣含氧較高和熱能浪費或者碳粉殘留超標和煤質(zhì)浪費，故不足可取。
而若采用變頻調(diào)速技術(shù)，即以汽量變化為重要依據(jù)，結(jié)合使用閉環(huán)控制，可實現(xiàn)對風機轉(zhuǎn)速的隨時、平滑和高效調(diào)節(jié)，一來可提升調(diào)速精度，避免出現(xiàn)過大或過小的風量調(diào)節(jié)偏差，從而確保合適的空氣含氧量和達標的殘留碳粉，二來利于噪音的降低和電能、煤炭等資源能源的有效節(jié)約；與此同時，風機轉(zhuǎn)速因長期低于額定轉(zhuǎn)速，還利于延緩風機和電機軸承的損壞，進而降低發(fā)熱量和維修量以及停機時間，彰顯節(jié)約維修費用的效用。
2.變頻調(diào)速技術(shù)在鍋爐供水控制中的應(yīng)用
變頻調(diào)速技術(shù)在鍋爐供水控制中也有所應(yīng)用，因為鍋爐系統(tǒng)中的水泵一般處于恒速連續(xù)運行狀態(tài)，而且是通過調(diào)節(jié)閥或者回流支路的改變完成流量控制的，但無論選擇上述何種形式，均有一定的缺陷，如其中的調(diào)節(jié)閥控制方式，水泵出口位置的壓力會因減小的閥門開度而出現(xiàn)上升，導致閥門兩側(cè)壓差增大，從而為其使用壽命構(gòu)成威脅；而基于回流支路的控制方式，則會造成一定的能量消耗等。
故針對由一個變頻器和單片機構(gòu)成的供水控制系統(tǒng)，可將汽包水位視為被控變量，將蒸發(fā)量與給水量視為輔助沖量，然后在電動差壓變送器的檢測作用和單片機計算作用下，輸出處于4-20mA之間的電流信號，以此經(jīng)控制變頻器按需調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速。但值得注意的是，必須綜合考慮水泵揚程、流量以及用水量的最小值和最大值確保變頻器有著最佳輸出頻率，以便增強控制效果。通常變頻器利用同外部電路連接的輸入輸出端子進行設(shè)置，一般分為自動與手動兩種工作狀態(tài)：自動工作狀態(tài)通過單片機的輸出信號完成調(diào)控過程；手動工作狀態(tài)則利用電位器的調(diào)整來給定變頻器的輸出效率，其主要在單機出現(xiàn)某些故障而發(fā)生中斷時才能實施操作。
變頻調(diào)速技術(shù)在鍋爐燃燒控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
在鍋爐燃燒系統(tǒng)中通常采用含有比例積分功用的多通道輸入調(diào)節(jié)器進行變頻控制。比例積分功用是指在系統(tǒng)負荷為非動態(tài)工作環(huán)境時，能夠保證送風與燃料調(diào)節(jié)器的輸入為零且爐膛與蒸汽的負壓值與主調(diào)節(jié)器的設(shè)定值保持一致，由此送風調(diào)節(jié)器便能完全控制空氣在鍋爐中的占空比。若系統(tǒng)負荷轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)工作環(huán)境是，主調(diào)節(jié)器的設(shè)定值與蒸汽的負壓力之間會形成一定的偏差，而蒸汽壓力狀況主要由主調(diào)節(jié)器進行判斷采集，因此采用主調(diào)節(jié)器將信號發(fā)送至燃料調(diào)節(jié)器和送風調(diào)節(jié)器中對送風量和燃料量進行協(xié)同調(diào)節(jié)，便能使給定值與當前的負荷狀態(tài)進行重新匹配，繼而讓系統(tǒng)恢復到靜態(tài)平衡過程。鍋爐變頻燃燒控制系統(tǒng)通常由引風調(diào)節(jié)器、送風調(diào)節(jié)器和燃料調(diào)節(jié)器三部分組成，其控制方案一般選用閉環(huán)控制方式。
4、變頻調(diào)速技術(shù)的節(jié)能狀況分析
為進一步分析變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用到底能為鍋爐控制系統(tǒng)帶來何種效益，可根據(jù)（其中Q、H、P和n分別代表風量、風壓、軸功率和轉(zhuǎn)速）等流體力學定律得出，電動機的實際輸出功率會隨著風機轉(zhuǎn)速的減小而降低，即使將效率下降以及其他控制裝置效率考慮在內(nèi)，依然有著明顯的節(jié)電效果；同理采用調(diào)速控制技術(shù)替代水泵和風機的閥門和風門調(diào)節(jié)，也可起到良好的節(jié)能效果。
結(jié)束語：
總之，在能源緊缺的嚴峻形勢下，將變頻調(diào)速技術(shù)合理應(yīng)用于鍋爐控制系統(tǒng)中有著重要的現(xiàn)實意義，畢竟鍋爐系統(tǒng)是當下生產(chǎn)生活不可或缺的關(guān)鍵設(shè)備，且屬于能耗大戶。這就要求我們加強變頻調(diào)速技術(shù)及其產(chǎn)品研究，然后將其應(yīng)用于鍋爐控制系統(tǒng)中，并總結(jié)系統(tǒng)應(yīng)用中存在的問題及技術(shù)處理措施，以此提高鍋爐控制精度和運行水平，并降低鍋爐能源消耗和環(huán)境污染。
