【正文】 一種 。經過軟化的水進入儲水箱，由給水泵通過給水管打入省煤器進入汽包。 通風系統(tǒng)：由鼓風機將空氣送入預熱器，是進入爐膛的風溫提高，很快與燃料在高溫狀態(tài)下進行劇烈的氧化燃料反映，長生很多的熱燃氣，將熱傳給汽、水系統(tǒng)、燃氣溫度下降以后形成煙氣順著尾部通過省煤器和空氣預熱器由引風機吸到煙道入煙囪排至大氣。 煙囪： 將煙氣導向高空的管狀建筑物 。整個爐排主要包括框架和爐排片兩個部分。 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。 對流管束： 對流管束是指水管鍋爐內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、煙、灰系統(tǒng)。 目前絕大多數(shù)鍋爐燃燒控制系統(tǒng)中的風量調節(jié)都是通過調節(jié)風門擋板實現(xiàn)的，這種風量調節(jié)方式不但使風機的效率降低，也使很多能量白白消耗在擋板上。 流體力學的觀點 風機流量與轉速的一次方成正比，壓力與轉速的二次方成正比，而軸功率與轉 速的三次方成正比。 如圖 給出了風機調節(jié)和變頻調速兩種控制方式下風路的壓力 風量 （ HQ） 關系。 對于選定的電動機而言，轉差率 S 和電動機極對數(shù) p 均為常數(shù)，電動機的轉速取決于電源頻率 f ， 變頻器 就 是通過改變電源頻率 f 的方式來改變電動機的轉速 ，達到改變風量的目的 。只需調節(jié)電位器旋鈕即可調整風量，操作方便。電機將在低于額定轉速的狀態(tài)下運行，減少了噪音對環(huán)境的影響。而且結構簡單，調速范圍寬、調速精度高、安裝調試使用方便、保護功能完善、運行穩(wěn)定可靠、節(jié)能效果顯著，已經成為交流電機調速的最新潮流。隨著近十幾年變頻技術的不斷完善、發(fā)展 。 許多單位仍然采用落后的調節(jié)檔風板或閥門開啟度的方式來調節(jié)氣體的流量、壓力、溫度等。這實際上是通過人為增加阻力的方式，并以浪費電能和金錢為代價來滿足工藝和工況對氣體流量調節(jié)的要求。變頻調速性能日趨完美，已被廣泛應用于不同領域的交流調速。 鍋爐風機在設計時是按最大工況來考慮的，在實際使用中有很多時間風機都需要根據(jù)實際工況進行調節(jié)，傳統(tǒng)的做法是用開關風門、閥門的方式進行調節(jié)，這種調節(jié)方式增大了供風系統(tǒng)的節(jié)流損失，在啟動時還會 有啟動沖擊電流，且對系統(tǒng)本身的調節(jié)也是階段性的，調節(jié)速度緩慢，減少損失的能力很有限，也使整個系統(tǒng)工作在波動狀態(tài)；而通過在鍋爐風機上加裝變頻調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、電源缺相等自動保護功能。 沈陽工程學院畢業(yè)設計（論文） 2 2 風機變頻調速的節(jié)能原理 風機水泵控制設備現(xiàn)狀 在 工業(yè)用風機中，如鍋爐鼓、引風機 等，大部分是額定功率運行，風機流量的設計均以最大風量需求來設計，其調整方式采用檔板，風門、回流、起停電機等方式控制，無法形成閉環(huán)控制，也很少考慮省電。由于轉速與頻率之間是線性關系，其轉速的全程調節(jié)性能均較好，調節(jié)較為平滑。 圖 壓力 風量關系 基 于 ABB通用變頻器三 菱 PLC的風機變頻節(jié)能改造 3 其中：曲線 1n 是風機在 某一較低速度下的 HQ 曲線； 曲線 2n 風機在而定的轉速下的HQ 曲線；曲線 1 是風門開度最大的風路 HQ 曲線曲線 2 是風機在某一較小開度下的風路HQ 曲線。因而，理想情況下有如 表 所示 表 風機流量 、 轉速 、 壓力 、 功率理想情況下關系 流量 (%) 轉速 (%) 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：當需求流量下降時，調節(jié)轉速可以節(jié)約大量能源。為節(jié)約電能，提高鍋爐燃燒控制水平，增加經濟效益，采用 風機變頻調速系統(tǒng) 取代低效高能耗的風門擋板 ，已成為各 鍋爐使用單位節(jié)能改造 的重點 。 鍋爐就是汽、水系統(tǒng)和煤、風、煙、灰系統(tǒng)的統(tǒng)一體 鍋爐中產生的熱水或蒸汽可直接為工業(yè)生產和人民生活提供所需要的熱能，也可通過 蒸汽動力裝置 轉換為機械能 ，或再通過發(fā)電機將機械能轉換為電能。 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、煙、灰系統(tǒng) 煤、風、煙、灰系統(tǒng)由給煤斗、爐排、空氣預熱器、風室、煙道、煙囪、灰斗車等組成 ， 如圖 所示 。 空氣預熱器 ： 空氣預熱器簡稱為空預器 ， 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 破碎 輸送機 煤斗 空氣預熱器 送風機 風 熱風管 風室 除灰斗 受熱面 除灰設備 灰場 除塵器 引風機 煙囪 灰渣 煙 鍋爐燃燒室 基 于 ABB通用變頻器三 菱 PLC的風機變頻節(jié)能改造 7 除灰系統(tǒng)：由冷灰斗、除灰機等組成。 供氣系統(tǒng)：由過熱器、減溫器、集汽包、供汽管路等組 成。 煤在水平運動的路牌上燃燒，空氣經預熱器從爐排下方自下而上的引入。工藝流程圖如圖 所示。燃燒進入爐膛后，隨著爐排的轉動，依次完成預熱 、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。風道可以由一側引入，對于較寬爐排，也有從兩側同時引入的。爐排工作面約有 40%實在較高溫度下工作，其余的爐排在下面空走著，使爐排片得到了良好的冷卻。有多個調節(jié)參數(shù)和被調節(jié)參數(shù)，并且還存在錯綜復雜的擾動參數(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)、送風控制系統(tǒng)和爐膛負壓控制系統(tǒng)。水位高會導致蒸汽帶水進入過熱器并在過熱管內結垢，影響傳熱效率嚴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。作用是消除給水側的擾動穩(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，不影響上面兩個閉環(huán)的穩(wěn)定性。復壓過大，漏風嚴重，總的風量增加， 煙氣熱量損失增大，同時引風機的電耗增加，不利于經濟燃燒；負壓偏正，爐膛要向外噴火，不利于安全生產?？刂圃砜驁D如圖 所示。該模塊有 8 個 輸入通基 于 ABB通用變頻器三 菱 PLC的風機變頻節(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，但 各通道之間沒有隔離 。圖中模擬輸入信號采用雙絞屏蔽電纜與ADFX N 82 ? 連接， 電纜應遠離電源或其他可能產生電氣干擾的導線。 .3 ADFX N 82 ? 緩存 (BFM)的分配 FG 和 ADFX N 82 ? 模擬量模塊內部有一個數(shù)據(jù)緩存寄存器區(qū)，它 由 32 個 16 位的寄存器組成，編號為 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 ? 模擬量模塊的兩個輸出通道，要占用基本單元的 8 個映像表，既在軟件上占 8 個 I/O 點數(shù)，在計算 PLC 的 I/O 時可以將這 8 個點作為 PLC 的輸出點來計算。對于電壓輸出，應將端子 I+和 V1連接。 表 DAFX N 22 ? 緩沖寄存 器（ BFM） 的分配 BFM 內容 備注 0 通道初始化，用 2 位 16 進制數(shù)HΧΧ 表示， 2 位數(shù)字從右至左分別控制 兩個通道。 機械設備的負載轉矩特性 在實踐中將生產機械根據(jù)負載轉矩特性的不同，分為恒轉矩負載、恒功率負載、流體類負載 。如果需要在低速下長時間穩(wěn)速運行，應該考慮標準籠型異步電動機的散熱能力，避免電動機溫升過高。 負載的恒功率性質應該是就一定的速度 變化范圍而言的。如果電動機的恒轉矩和恒功率調速的范圍與負載的恒轉矩和恒功率范圍相一致時，即在所謂“匹配”的情況下，電動機的容量均最小。當所需風量、流量減小時，利用變頻器通過調速的方式來調節(jié)風量、流量，可以 大幅度地節(jié)約電能。另外應充分考慮變頻器的輸出含有高次諧波，會造成電動機的功率因數(shù)和效率都會變壞。如果超過規(guī)定值，要放大一檔或兩檔來選擇變頻器。因此，選擇用于高速電動機的變頻器時，應比普通電動機的變頻器稍大一些。 (9)使用變頻器驅動齒輪減速電動機時，使用范圍受到齒輪轉動部分潤滑方式的制約。 (11) 變頻器驅動同步電動機時，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機額定電流與同步牽入電流的標幺值的乘積。否則現(xiàn)場的灰塵、水汽會影響變頻器的長久運行。 表 變頻器控制方式的性能特點 控制方式 U/f 控制 矢量控制 直接轉矩控制 比較項目 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 啟動轉矩 3Hz 時 150% 3Hz 時 150% 1Hz 時 150% 0Hz 時 150% 0Hz 時 200% 靜態(tài)速度精度 177。% 177。 (1) 開放型 IP00。 (4) 閉型 IP45， ，防水的防護結構，適用于工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境條件差，有水淋，粉塵及一定腐蝕性氣體的場合。 根據(jù)電動機銘牌 數(shù)據(jù)計算如 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，完全滿足以上計算要求。 其優(yōu)點在于：原理簡單、易于實現(xiàn)、參數(shù)整定方便、結構改變靈活、適用性強 、魯棒性能強。 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 ? 為積分項開關系數(shù) e 為人為設定的閾值 。當比例系數(shù)增大，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差將減小，加快系統(tǒng)響應速度，但會使系統(tǒng)超調量增大，降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性，嚴重時會造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。當微分系數(shù)增大時，系統(tǒng)響應速度加快，超調量減小，但穩(wěn)定性變差，屬有差調節(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 設定為電流輸入，輸入范圍為 +4mA～ +20mA， CH7～ CH8關閉，所以將 BFM0 中的值設定為 H3333， BFM1 中的值設定為 H3333， ADFX 2? 的識別碼是 K3010。 基 于 ABB通用變頻器三 菱 PLC的風機變頻節(jié)能改造 25 NFX2 的 PID 指令 PID 指令的編號為 FNC88，如圖 所示原操作數(shù) [S1]、 [S2]、 [S3]和目標操作數(shù) [D]均為數(shù)據(jù)寄存器， 16 位指令，占 9 個程序步。如果使用有斷電保持功能的數(shù)據(jù)寄存器，不需要重復寫入。 控制參數(shù)的設定和 PID 運算中的數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤時， “運算錯誤 ”標志 M8067 為 NO，錯誤代碼存放在 D8067 中。 bit2:0 為無輸出變化量報警； 1 為有輸出變化量報警。爐膛負壓檢測量通過 PLC 輸出信號作為引風機變頻器的輸入信號控制引風機轉速。如果因為鍋爐汽包液位低、路膛負壓超高或超低、爐膛熄火等原因引起 PLC 連鎖， PLC 立即輸出信號使引風機和鼓風機停機。當 DAFX N 22 ? 用作電流輸出時，必須重新調整偏置值和增益值。偏置值也可以根據(jù)需要任意進行調整。直至獲得穩(wěn)定的數(shù)值 。由于變頻器在運行過程中會打來較強的電磁干擾，為了保證 PLC 不因變頻器主電路的斷路器及開關器件等產生的噪聲而出現(xiàn)故障，再將變頻器和 PLC 配合使用時還必須注意以下幾點： (1) 對 PLC 本體按照規(guī)定的標準和接地條件進行接地。 (3) 當變頻器和 PLC 安裝在同一操作柜中時應盡可能使與變頻器和 PLC 有關的電線分開。鍋爐系統(tǒng)的給水、燃燒、鼓風