【正文】 一種 。經(jīng)過軟化的水進(jìn)入儲(chǔ)水箱，由給水泵通過給水管打入省煤器進(jìn)入汽包。 通風(fēng)系統(tǒng)：由鼓風(fēng)機(jī)將空氣送入預(yù)熱器，是進(jìn)入爐膛的風(fēng)溫提高，很快與燃料在高溫狀態(tài)下進(jìn)行劇烈的氧化燃料反映，長(zhǎng)生很多的熱燃?xì)猓瑢醾鹘o汽、水系統(tǒng)、燃?xì)鉁囟认陆狄院笮纬蔁煔忭樦膊客ㄟ^省煤器和空氣預(yù)熱器由引風(fēng)機(jī)吸到煙道入煙囪排至大氣。 煙囪： 將煙氣導(dǎo)向高空的管狀建筑物 。整個(gè)爐排主要包括框架和爐排片兩個(gè)部分。 過熱器： 鍋爐中 將飽和溫度或高于飽和溫度的蒸汽加熱到規(guī)定過熱溫度的受熱面 ， 又稱蒸汽過熱 器。 對(duì)流管束： 對(duì)流管束是指水管鍋爐內(nèi)上下兩端分別與上下鍋筒聯(lián)接的一束鋼管，是小型水管鍋爐的重要蒸發(fā)受熱面。 汽包： 汽包 也 稱鍋筒。爐是燃料燃燒的放熱部分，也就是煤、風(fēng)、煙、灰系統(tǒng)。 目前絕大多數(shù)鍋爐燃燒控制系統(tǒng)中的風(fēng)量調(diào)節(jié)都是通過調(diào)節(jié)風(fēng)門擋板實(shí)現(xiàn)的，這種風(fēng)量調(diào)節(jié)方式不但使風(fēng)機(jī)的效率降低，也使很多能量白白消耗在擋板上。 流體力學(xué)的觀點(diǎn) 風(fēng)機(jī)流量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的二次方成正比，而軸功率與轉(zhuǎn) 速的三次方成正比。 如圖 給出了風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)和變頻調(diào)速兩種控制方式下風(fēng)路的壓力 風(fēng)量 （ HQ） 關(guān)系。 對(duì)于選定的電動(dòng)機(jī)而言，轉(zhuǎn)差率 S 和電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù) p 均為常數(shù)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于電源頻率 f ， 變頻器 就 是通過改變電源頻率 f 的方式來改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 ，達(dá)到改變風(fēng)量的目的 。只需調(diào)節(jié)電位器旋鈕即可調(diào)整風(fēng)量，操作方便。電機(jī)將在低于額定轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下運(yùn)行，減少了噪音對(duì)環(huán)境的影響。而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)速范圍寬、調(diào)速精度高、安裝調(diào)試使用方便、保護(hù)功能完善、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、節(jié)能效果顯著，已經(jīng)成為交流電機(jī)調(diào)速的最新潮流。隨著近十幾年變頻技術(shù)的不斷完善、發(fā)展 。 許多單位仍然采用落后的調(diào)節(jié)檔風(fēng)板或閥門開啟度的方式來調(diào)節(jié)氣體的流量、壓力、溫度等。這實(shí)際上是通過人為增加阻力的方式，并以浪費(fèi)電能和金錢為代價(jià)來滿足工藝和工況對(duì)氣體流量調(diào)節(jié)的要求。變頻調(diào)速性能日趨完美，已被廣泛應(yīng)用于不同領(lǐng)域的交流調(diào)速。 鍋爐風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)是按最大工況來考慮的，在實(shí)際使用中有很多時(shí)間風(fēng)機(jī)都需要根據(jù)實(shí)際工況進(jìn)行調(diào)節(jié)，傳統(tǒng)的做法是用開關(guān)風(fēng)門、閥門的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)方式增大了供風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)流損失，在啟動(dòng)時(shí)還會(huì) 有啟動(dòng)沖擊電流，且對(duì)系統(tǒng)本身的調(diào)節(jié)也是階段性的，調(diào)節(jié)速度緩慢，減少損失的能力很有限，也使整個(gè)系統(tǒng)工作在波動(dòng)狀態(tài)；而通過在鍋爐風(fēng)機(jī)上加裝變頻調(diào)速裝置則可一勞永逸的解決好這些問題，可使系統(tǒng)工作狀態(tài)平緩穩(wěn)定，并可通過變頻節(jié)能收回投資。具有過載、過壓、過流、欠壓、電源缺相等自動(dòng)保護(hù)功能。 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 2 風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速的節(jié)能原理 風(fēng)機(jī)水泵控制設(shè)備現(xiàn)狀 在 工業(yè)用風(fēng)機(jī)中，如鍋爐鼓、引風(fēng)機(jī) 等，大部分是額定功率運(yùn)行，風(fēng)機(jī)流量的設(shè)計(jì)均以最大風(fēng)量需求來設(shè)計(jì)，其調(diào)整方式采用檔板，風(fēng)門、回流、起停電機(jī)等方式控制，無法形成閉環(huán)控制，也很少考慮省電。由于轉(zhuǎn)速與頻率之間是線性關(guān)系，其轉(zhuǎn)速的全程調(diào)節(jié)性能均較好，調(diào)節(jié)較為平滑。 圖 壓力 風(fēng)量關(guān)系 基 于 ABB通用變頻器三 菱 PLC的風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能改造 3 其中：曲線 1n 是風(fēng)機(jī)在 某一較低速度下的 HQ 曲線； 曲線 2n 風(fēng)機(jī)在而定的轉(zhuǎn)速下的HQ 曲線；曲線 1 是風(fēng)門開度最大的風(fēng)路 HQ 曲線曲線 2 是風(fēng)機(jī)在某一較小開度下的風(fēng)路HQ 曲線。因而，理想情況下有如 表 所示 表 風(fēng)機(jī)流量 、 轉(zhuǎn)速 、 壓力 、 功率理想情況下關(guān)系 流量 (%) 轉(zhuǎn)速 (%) 壓力 (%) 功率 (%) 100 100 100 100 90 90 87 80 80 64 70 70 49 60 60 36 50 50 25 由上表可見：當(dāng)需求流量下降時(shí)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速可以節(jié)約大量能源。為節(jié)約電能，提高鍋爐燃燒控制水平，增加經(jīng)濟(jì)效益，采用 風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng) 取代低效高能耗的風(fēng)門擋板 ，已成為各 鍋爐使用單位節(jié)能改造 的重點(diǎn) 。 鍋爐就是汽、水系統(tǒng)和煤、風(fēng)、煙、灰系統(tǒng)的統(tǒng)一體 鍋爐中產(chǎn)生的熱水或蒸汽可直接為工業(yè)生產(chǎn)和人民生活提供所需要的熱能，也可通過 蒸汽動(dòng)力裝置 轉(zhuǎn)換為機(jī)械能 ，或再通過發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。 是自然循環(huán)鍋爐中最重要的受壓元件。 水冷壁： 水冷壁是鍋爐的主要受熱部分，它由數(shù)排鋼管組成，分布于鍋爐爐膛的四周。 煤、風(fēng)、煙、灰系統(tǒng) 煤、風(fēng)、煙、灰系統(tǒng)由給煤斗、爐排、空氣預(yù)熱器、風(fēng)室、煙道、煙囪、灰斗車等組成 ， 如圖 所示 。 空氣預(yù)熱器 ： 空氣預(yù)熱器簡(jiǎn)稱為空預(yù)器 ， 多用于燃煤電站鍋爐。 煙囪作用是拔火拔煙，排走煙氣，改善燃燒條件。 煤 煤場(chǎng) 破碎 輸送機(jī) 煤斗 空氣預(yù)熱器 送風(fēng)機(jī) 風(fēng) 熱風(fēng)管 風(fēng)室 除灰斗 受熱面 除灰設(shè)備 灰場(chǎng) 除塵器 引風(fēng)機(jī) 煙囪 灰渣 煙 鍋爐燃燒室 基 于 ABB通用變頻器三 菱 PLC的風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能改造 7 除灰系統(tǒng)：由冷灰斗、除灰機(jī)等組成。 供氣系統(tǒng)：由過熱器、減溫器、集汽包、供汽管路等組 成。 煤在水平運(yùn)動(dòng)的路牌上燃燒，空氣經(jīng)預(yù)熱器從爐排下方自下而上的引入。工藝流程圖如圖 所示。燃燒進(jìn)入爐膛后，隨著爐排的轉(zhuǎn)動(dòng)，依次完成預(yù)熱 、干餾、著火、燃燒、燃燼階段。煤閥板上的金屬框架嵌有耐火材料。風(fēng)道可以由一側(cè)引入，對(duì)于較寬爐排，也有從兩側(cè)同時(shí)引入的。爐排工作面約有 40%實(shí)在較高溫度下工作，其余的爐排在下面空走著，使?fàn)t排片得到了良好的冷卻。有多個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)和被調(diào)節(jié)參數(shù)，并且還存在錯(cuò)綜復(fù)雜的擾動(dòng)參數(shù)。 鍋爐控制系統(tǒng)包括：汽包水位控制系統(tǒng)、給煤控制系統(tǒng)、送風(fēng)控制系統(tǒng)和爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)。水位高會(huì)導(dǎo)致蒸汽帶水進(jìn)入過熱器并在過熱管內(nèi)結(jié)垢，影響傳熱效率嚴(yán)重的將引起過熱器爆管。 (3) 燃料量的變化 。 為了克服“虛假液位”現(xiàn)象，必須采取三沖量控制。作用是消除給水側(cè)的擾動(dòng)穩(wěn)定給水流量， 水位控制中起輔助作用。在回路中只形成開路，不影響上面兩個(gè)閉環(huán)的穩(wěn)定性。復(fù)壓過大，漏風(fēng)嚴(yán)重，總的風(fēng)量增加， 煙氣熱量損失增大，同時(shí)引風(fēng)機(jī)的電耗增加，不利于經(jīng)濟(jì)燃燒；負(fù)壓偏正，爐膛要向外噴火，不利于安全生產(chǎn)?？刂圃砜驁D如圖 所示。該模塊有 8 個(gè) 輸入通基 于 ABB通用變頻器三 菱 PLC的風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能改造 13 道 （ CH） ，通過輸入端子變換，可以任意選擇電壓或電流輸入狀態(tài)。 ADFX N 82 ? 的工作電源為 DC24V， 模擬量與數(shù)字量之間采用光電隔離技術(shù)，但 各通道之間沒有隔離 。圖中模擬輸入信號(hào)采用雙絞屏蔽電纜與ADFX N 82 ? 連接， 電纜應(yīng)遠(yuǎn)離電源或其他可能產(chǎn)生電氣干擾的導(dǎo)線。 .3 ADFX N 82 ? 緩存 (BFM)的分配 FG 和 ADFX N 82 ? 模擬量模塊內(nèi)部有一個(gè)數(shù)據(jù)緩存寄存器區(qū)，它 由 32 個(gè) 16 位的寄存器組成，編號(hào)為 BFM0～ 3399。 DAFX N 22 ? 有兩路輸出，通過端子變換，可以任意選擇電壓或電流輸出狀態(tài)。 DAFX N 22 ? 模擬量模塊的兩個(gè)輸出通道，要占用基本單元的 8 個(gè)映像表，既在軟件上占 8 個(gè) I/O 點(diǎn)數(shù)，在計(jì)算 PLC 的 I/O 時(shí)可以將這 8 個(gè)點(diǎn)作為 PLC 的輸出點(diǎn)來計(jì)算。對(duì)于電壓輸出，應(yīng)將端子 I+和 V1連接。 表 DAFX N 22 ? 緩沖寄存 器（ BFM） 的分配 BFM 內(nèi)容 備注 0 通道初始化，用 2 位 16 進(jìn)制數(shù)HΧΧ 表示， 2 位數(shù)字從右至左分別控制 兩個(gè)通道。 機(jī)械設(shè)備的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性 在實(shí)踐中將生產(chǎn)機(jī)械根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性的不同，分為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、恒功率負(fù)載、流體類負(fù)載 。如果需要在低速下長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)速運(yùn)行，應(yīng)該考慮標(biāo)準(zhǔn)籠型異步電動(dòng)機(jī)的散熱能力，避免電動(dòng)機(jī)溫升過高。 負(fù)載的恒功率性質(zhì)應(yīng)該是就一定的速度 變化范圍而言的。如果電動(dòng)機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩和恒功率調(diào)速的范圍與負(fù)載的恒轉(zhuǎn)矩和恒功率范圍相一致時(shí)，即在所謂“匹配”的情況下，電動(dòng)機(jī)的容量均最小。當(dāng)所需風(fēng)量、流量減小時(shí)，利用變頻器通過調(diào)速的方式來調(diào)節(jié)風(fēng)量、流量，可以 大幅度地節(jié)約電能。另外應(yīng)充分考慮變頻器的輸出含有高次諧波，會(huì)造成電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和效率都會(huì)變壞。如果超過規(guī)定值，要放大一檔或兩檔來選擇變頻器。因此，選擇用于高速電動(dòng)機(jī)的變頻器時(shí)，應(yīng)比普通電動(dòng)機(jī)的變頻器稍大一些。 (9)使用變頻器驅(qū)動(dòng)齒輪減速電動(dòng)機(jī)時(shí)，使用范圍受到齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)部分潤(rùn)滑方式的制約。 (11) 變頻器驅(qū)動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)時(shí)，與工頻電源相比，降低輸出容量 10%～ 20%，變頻器的連續(xù)輸出電流要大于同步電動(dòng)機(jī)額定電流與同步牽入電流的標(biāo)幺值的乘積。否則現(xiàn)場(chǎng)的灰塵、水汽會(huì)影響變頻器的長(zhǎng)久運(yùn)行。 表 變頻器控制方式的性能特點(diǎn) 控制方式 U/f 控制 矢量控制 直接轉(zhuǎn)矩控制 比較項(xiàng)目 開環(huán) 閉環(huán) 無速度傳感器 帶速度傳感器 速度控制 1： 40 1： 40 1： 100 1： 1000 1： 100 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 3Hz 時(shí) 150% 3Hz 時(shí) 150% 1Hz 時(shí) 150% 0Hz 時(shí) 150% 0Hz 時(shí) 200% 靜態(tài)速度精度 177。% 177。 (1) 開放型 IP00。 (4) 閉型 IP45， ，防水的防護(hù)結(jié)構(gòu)，適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件差，有水淋，粉塵及一定腐蝕性氣體的場(chǎng)合。 根據(jù)電動(dòng)機(jī)銘牌 數(shù)據(jù)計(jì)算如 下 k V AykPP m 1 3 6)(1 1 01c o s/ ?????? k VAIUkP mm 33 ????????? ?? AkII m ???? 所以選擇普通功能 U/f控制的變頻器，在此選用 ABB 變頻器 ACS800 系列，變頻器類型為 ACS8000402103,容量為 160KVA，電流為 432A，完全滿足以上計(jì)算要求。 其優(yōu)點(diǎn)在于：原理簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、參數(shù)整定方便、結(jié)構(gòu)改變靈活、適用性強(qiáng) 、魯棒性能強(qiáng)。 0( ) ( ) ( ) { ( ) [ ( 1 ) ] }kp I Diu k T K e k T K e iT K e k T e k T? ?? ? ? ? ?? () 1 ( )0 ( )e k ee k e? ???? ? ??? 其中 ? 為積分項(xiàng)開關(guān)系數(shù) e 為人為設(shè)定的閾值 。當(dāng)比例系數(shù)增大，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差將減小，加快系統(tǒng)響應(yīng)速度，但會(huì)使系統(tǒng)超調(diào)量增大，降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。當(dāng)微分系數(shù)增大時(shí)，系統(tǒng)響應(yīng)速度加快，超調(diào)量減小，但穩(wěn)定性變差，屬有差調(diào)節(jié)。圖 所示為我們采取的一種連接方式。 FROM 是基本單元從 ADFX N 82 ? 、ADFX N 22 ? 讀數(shù)據(jù)的指令， TO 是從基本單元將數(shù)據(jù)寫到 ADFX N 82 ? 、 ADFX N 22 ? 的指令。 根據(jù)需要，將 CH1～ CH6 設(shè)定為電流輸入，輸入范圍為 +4mA～ +20mA， CH7～ CH8關(guān)閉，所以將 BFM0 中的值設(shè)定為 H3333， BFM1 中的值設(shè)定為 H3333， ADFX 2? 的識(shí)別碼是 K3010。 基 于 ABB通用變頻器三 菱 PLC的風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能改造 25 NFX2 的 PID 指令 PID 指令的編號(hào)為 FNC88，如圖 所示原操作數(shù) [S1]、 [S2]、 [S3]和目標(biāo)操作數(shù) [D]均為數(shù)據(jù)寄存器， 16 位指令，占 9 個(gè)程序步。如果使用有斷電保持功能的數(shù)據(jù)寄存器，不需要重復(fù)寫入。 控制參數(shù)的設(shè)定和 PID 運(yùn)算中的數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)， “運(yùn)算錯(cuò)誤 ”標(biāo)志 M8067 為 NO，錯(cuò)誤代碼存放在 D8067 中。 bit2:0 為無輸出變化量報(bào)警； 1 為有輸出變化量報(bào)警。爐膛負(fù)壓檢測(cè)量通過 PLC 輸出信號(hào)作為引風(fēng)機(jī)變頻器的輸入信號(hào)控制引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。如果因?yàn)殄仩t汽包液位低、路膛負(fù)壓超高或超低、爐膛熄火等原因引起 PLC 連鎖， PLC 立即輸出信號(hào)使引風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)停機(jī)。當(dāng) DAFX N 22 ? 用作電流輸出時(shí)，必須重新調(diào)整偏置值和增益值。偏置值也可以根據(jù)需要任意進(jìn)行調(diào)整。直至獲得穩(wěn)定的數(shù)值 。由于變頻器在運(yùn)行過程中會(huì)打來較強(qiáng)的電磁干擾，為了保證 PLC 不因變頻器主電路的斷路器及開關(guān)器件等產(chǎn)生的噪聲而出現(xiàn)故障，再將變頻器和 PLC 配合使用時(shí)還必須注意以下幾點(diǎn)： (1) 對(duì) PLC 本體按照規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)和接地條件進(jìn)行接地。 (3) 當(dāng)變頻器和 PLC 安裝在同一操作柜中時(shí)應(yīng)盡可能使與變頻器和 PLC 有關(guān)的電線分開。鍋爐系統(tǒng)的給水、燃燒、鼓風(fēng)