【正文】 膛內(nèi)裝有熱電偶溫度內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 15 傳感器，傳感器將測量的溫度值反饋給上煤機變頻器、爐排變頻器和鼓風機變頻器與給定值比較，高于給定值，變頻器減小輸出頻率，上煤機電機轉(zhuǎn)速下降，爐排電機轉(zhuǎn)速下降，鼓風機電機轉(zhuǎn)速也下降，從而減少燃料量和送風量來降低爐膛溫度；當反饋值低于給定值時，變頻器增加輸出頻率，上煤機電機轉(zhuǎn)速上升，爐排電機轉(zhuǎn)速上升，鼓風機電機轉(zhuǎn)速也上升，從而增加燃料量和送風量來提高爐膛溫度。 通常把爐膛負壓控制在 左右。 爐膛壓力、溫度控制系統(tǒng)方案的確定 爐膛壓力控制系統(tǒng) 也叫引風控制系統(tǒng)，它 的控制一般可通過控制引風量來實現(xiàn)。 補水泵變頻器的基本參數(shù)設置見 第四章 系統(tǒng)硬件設計， 補水泵變頻器的參數(shù) 頻率給定通道選擇 4：多段速運行設定 ； 多功能輸入端子 S1 功能選擇 01：正轉(zhuǎn)運行； 多功能輸入端子 S2 功能選擇 10：頻率設定遞減； 多功能輸入端子 S3功能選擇 09：頻率設定遞增。當汽包內(nèi)的水位低于給定值時，變頻器的輸出頻率增加，來提高水泵轉(zhuǎn)速，增加給水量，使液位迅速達到安全高度；當汽包內(nèi)的液位高于安全范圍值時，變頻器輸出頻率下降，降低水泵轉(zhuǎn)速，減少給水量，使液位迅速下落至安全高度方位內(nèi)。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 13 1 號工頻運行1 號變頻運行2 號工頻運行2 號變頻運行1 號故障指示1 號工變頻運行2 號工變頻運行2 號故障指示內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 14 圖 補水泵 控制回路圖 補水泵電氣控制 回路如上圖所示，補水泵變頻柜得電后，此時轉(zhuǎn)換開關 SA1 應該撥到自動位置，補水泵采用變頻控制。 爐膛壓力通常是通過改變 引風機的出力來調(diào)節(jié)的。當燃燒不穩(wěn)時，爐膛壓力將產(chǎn)生劇烈的波動，爐膛風壓表相應作大幅度的劇烈晃動。例如在引風量未變時，增加送風量，就會使爐膛出現(xiàn)正壓。在燃燒產(chǎn)生煙氣及其排放的過程中，如果排出爐膛的煙氣量等于燃燒產(chǎn)生的煙氣量，則進、出爐膛的物質(zhì)保持平衡，此時爐膛負壓就相對保持不變。 運行中引起爐膛負壓波動的主要原因是燃燒工況的變化。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 12 爐膛負壓過大，將會增加爐膛和煙道的漏風，鍋爐在低負荷或燃燒工況不穩(wěn)的情況下運行時，便有可能由于漏入冷風而造成燃燒惡化，甚至發(fā)生鍋爐熄滅。當鍋爐的燃燒系統(tǒng)發(fā)生故障時，最先將在爐膛壓力的變化上反應出來，而后才是蒸汽參數(shù)的一系列變化。 爐膛壓力、溫度控制系統(tǒng) 爐膛壓力是反應燃燒工況穩(wěn)定與否的重要參數(shù)。因此，鍋爐汽包水位必須嚴加控制。該過熱蒸汽作為汽輪機的動力，將會損壞汽輪機葉片，影響運行的安全性與經(jīng)濟性。 爐膛溫度控制系統(tǒng)主要根據(jù)給煤量、送風量和爐排轉(zhuǎn)速來進行控制。當燃料改變時，必須相應的改變送風量，使燃料量與空氣量相適應，保證燃燒過程有較高的經(jīng)濟性。汽包水位控制系統(tǒng)主要根據(jù)汽包內(nèi)液位的高低來進行控制； 在爐膛負壓控制系統(tǒng)中， 送風量對爐膛壓力的影響很小，爐膛壓力主要是靠引風機來調(diào)節(jié)的，所以有時它也被稱為引風控制系統(tǒng)。當水位穩(wěn)定在工藝要求范圍內(nèi)時，變頻器以恒定頻率運行。在正常啟停時，當鼓風和引風開起來后再開爐排電機，停機時先停爐排電機。 （ 2）引風機 要求當鍋筒壓力或蒸汽總管壓力超出上限時，引風電機自動停止。鍋爐運行要求的連鎖動作大體有以下幾項 : （ 1）鼓風機 要求當引風電機停止、爐排電機停止、鍋筒壓力或蒸汽總管壓力超出上限時，鼓風電機自動停止。當鼓風量發(fā)生變化的時候，引風量也要跟著變化，通常是把鼓風量作為引風控制的前饋量，在鼓風量增 加時立即增加引風量，當鼓風量減少時，經(jīng)過一段時間再減少引風量。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 10 爐膛負壓控制 影響爐膛負壓的因素主是鼓風量和引風量，一般爐膛負壓主要通過控制引風量的大小來控制。還有一點需要說明，在現(xiàn)在的鍋爐 中為使燃料完全燃燒，大都增設了二次風，以加強煙氣和空氣的擾動、混合和延長煙氣流程，減少化學未完全燃燒損失，同時使煙氣中的煤粒在爐膛內(nèi)停留較長時間，使其得到充分燃燒。國內(nèi)外己有不少機構對鍋爐控制進行了研究，并有相關的先進控制與優(yōu)化軟件問世，但由于種種原因，在中小型控制系統(tǒng)中的應用還極少。而且，根據(jù)工藝要求，當負荷增加時，應先增加鼓風量，再增加給煤量 :負荷減小時，先減少給 煤量，后減少鼓風量。給煤量大，供給的熱量多，鍋水吸熱多，產(chǎn)生的蒸汽壓力增大，相反則蒸汽壓力減小。因此，維持壓力穩(wěn)定是安全生產(chǎn)和維持運行的需要。汽壓偏高，會加速金屬材料的蠕變 。雖然燃燒控制系統(tǒng)是一個多參數(shù)變量的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，但通常都把它簡化成互相聯(lián)系、密切配合但又相對內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 9 獨立的 3 個單變量系統(tǒng)來實現(xiàn)，即 :以燃料量維持鍋爐壓力恒定的蒸汽壓力控制系統(tǒng)，以送風量維持鍋爐經(jīng)濟燃燒的送風調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以引風量維持爐膛負壓穩(wěn)定的爐膛負壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)。負壓過大，會引起漏風量增大 ，影響鍋爐熱效率，不利于經(jīng)濟燃燒，同時使引風機電耗量增大。 （ 3） 保持爐膛壓力一定 中小型工業(yè)鍋爐目前一般采用爐膛負壓運行方式，且負壓維持在 10OPa 以內(nèi)。鍋爐燃燒過程電氣 控制的主要任務是 : （ 1） 保持蒸汽壓力穩(wěn)定 鍋爐運行中蒸汽負荷隨時發(fā)生變化，并反映到蒸汽壓力波動，這樣就必須隨時改變?nèi)剂狭恳赃m應負荷的需要，并保持汽壓穩(wěn)定。鍋爐的燃燒控制直接關系著是否對環(huán)境造成污染、是否節(jié)能及能否給企業(yè)帶來 效益。燃料在“爐”中燃燒放熱，高溫煙氣攜帶的熱量為“鍋”的受熱面吸收，以產(chǎn)生一定壓力和溫度的蒸汽。保證鍋爐正常運行。然而，水位過低，則因汽包內(nèi)的水量減少，而負荷很大，加快水的汽化速度，若不及時加以控制，將有可能使汽包內(nèi)水全部汽化；尤其是大型鍋爐，水在汽包內(nèi)的停留時間極短，從而導致水冷壁燒壞，甚至引起爆炸。首先，水位過高，會影響汽包內(nèi)的汽水分離，飽和 蒸汽 將會帶水過多，導致過熱器管結垢并損壞，使過熱蒸汽的溫度下降。它主要是保持汽包內(nèi)部的物料平衡，使給水量適應鍋爐的蒸汽量，維持汽包中水位在工藝允許的范圍內(nèi)。 汽包水位是鍋爐運行的重要指標，保持水位在一定的范圍內(nèi)是保證鍋爐安全運行的首要條件。水位過高，蒸汽帶水量過多，降低蒸汽品質(zhì)，會在蒸汽管道內(nèi)發(fā)生水沖擊，甚至會發(fā)生滿水事故 ； 水位過低，則會破壞水循環(huán)，以至燒壞某些受熱面，嚴重時會造成爆炸事故，所以維持鍋爐汽包水位的穩(wěn)定是十分必要的。對于鍋筒鍋爐，這種平衡的標志是 鍋筒水位維持在工藝要求的范圍內(nèi) 。為滿足此要 求，并保證鍋爐本體的安全經(jīng)濟運行，要求鍋爐的控制系統(tǒng)具有完善的自動檢測、自動程序控制、自動保護等功能。蒸汽和水被汽水分離裝置分開以后，蒸汽由管道輸出，水會留在汽包內(nèi)繼續(xù)被加熱。在爐膛溫度較低的區(qū)域，連接上下鍋筒的對流管束中水溫較低，汽水化合物中水的比重較大，向下鍋筒移動；而在溫度較高的區(qū)域，對流管束中的水吸收熱量多，汽水化合物中汽的比重較大，向上鍋筒移動，這就完成了汽包內(nèi)水的循環(huán)過程。引風機把傳出熱量的煙氣排出爐膛，煙氣不斷地將熱量傳給汽包，殘留的部分熱量經(jīng)過省煤器吸收后，被煙囪排入大氣。 （ 2）蒸汽鍋爐的傳熱過程 煤在爐膛內(nèi)燃燒放出熱量，爐膛中的溫度逐步升高。C 燃盡階段：煤在爐膛內(nèi)充分燃燒至煤渣狀態(tài)，經(jīng)爐排和出渣機送出爐膛。在送入的過程中，利用爐排調(diào)整煤的厚度，煤在爐膛中燃燒主要分三個階段： A 預熱階段：溫度較低的煤通過上煤機進入爐膛后，被高溫煙氣加熱，溫度上升到臨界溫度，達到可以燃燒的狀態(tài)。在鍋爐的運行過程中，爐膛中進行燃料燃燒的過程、汽包中的水通過高溫煙氣傳熱而導致汽化的過程是同時進行的。 （ 9）出渣機：將燃燒后的殘渣排出爐膛的設備（電機功率 3KW） . 蒸汽鍋爐的工作過程分析 蒸汽鍋爐主要是由汽包和爐膛組成，燃料在爐膛內(nèi)燃燒放出大量的熱，使爐膛內(nèi)的空氣變?yōu)楦邷責煔?，高溫煙氣通過受熱面作用于汽包內(nèi)的水。 （ 7）上煤機：將煤按生產(chǎn)需要送入爐膛內(nèi)的設備（電機功率 4KW）。 (電機功率 37KW) （ 6）補水泵：給水管道和補水泵構成鍋爐補水環(huán)節(jié)，補水泵需要克服省煤器和給水管道中爐膛壓力和流動阻力將水打入鍋爐汽包中，為了防止因一臺補水泵不工作而無法使鍋爐正常運行的狀況出現(xiàn)，需 在鍋爐房內(nèi)利用變頻控制和工頻控制兩種方式并配備兩臺補水泵（電機功率 22KW），進行一用一備。 （ 4）引風機：爐膛中的煙氣需要排出，這就需要引風機來幫助實現(xiàn)。 （ 3）省煤器：爐膛中產(chǎn)生的煙氣還帶有一定的熱量，如果直接將其排放掉有些可惜，因此利用省煤器使煙氣中的余熱 將汽包補水進行預熱，這樣就提高了補水的溫度，而且減少了煙氣帶出的熱量，提高了能量利用率，因此被稱作省煤器。燃燒過程結束后，爐排將殘渣通過除灰口送入除灰機的灰斗中。 （ 2）爐膛：燃料被送入爐膛后進行燃燒釋放出的熱能傳給需要加熱的水，煤通過上煤機的煤斗進入爐膛，并落在鏈條爐排上，在爐膛內(nèi)燃燒。補水泵將水打入汽包內(nèi)，水被爐膛的火焰加熱，迅速達到沸點，變?yōu)樗畠?nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 4 蒸氣，將水 蒸汽從蒸汽管道中輸出，供負載用戶使用。本文主要是針對燃煤蒸汽鍋爐進行研究設計的。對于蒸汽鍋爐，根據(jù)燃料的不同，又可分為燃煤鍋爐和燃氣鍋爐。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 3 第二章 蒸汽鍋爐生產(chǎn)工藝及控制任務 …………………………………………………………………………………… 。 變頻器以提高工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量為目的的應用 變頻調(diào)速除了在風機、泵類負載上的應用以外，還可以廣泛應用于傳送、卷繞、起重、擠壓、機床等各種機械設備控制領域。變頻調(diào)速系統(tǒng)制動時，變頻器可以利用自己的制動回路，將機械負載的能量消耗在制動電阻上，也可回饋給供電電網(wǎng)，但回饋給電網(wǎng)需增加專用附件，投資較大。變頻調(diào)速系統(tǒng)起動大都是從低速開始，頻率較低。 變頻調(diào)速在電機控制方面的優(yōu)勢 變頻調(diào)速很容易實現(xiàn)電動機的正、反轉(zhuǎn)。 對于一些在低速運行的恒轉(zhuǎn)矩負載，如傳送帶等，變頻調(diào)速也可節(jié)能。而傳統(tǒng)的擋板和法門進行內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 2 流量調(diào)節(jié)時，耗用功率變化不大。變頻器具有良好的驅(qū)動性能、先進的自動控制功能及節(jié)能節(jié)電等顯著優(yōu)點 ,在風機、水泵等控制系統(tǒng)中廣泛應用。鍋爐在生產(chǎn)過程中大多是長時間運行的，沒有影響安全的因素發(fā)生時，一般不使鍋爐停機，也就是說鍋爐的生產(chǎn)效率高低很大原因取決于鍋爐控制系統(tǒng)的好壞，將變頻器應用于鍋爐生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，使其對鍋爐各個生產(chǎn)過程實施自動控制，能夠確實有效的提高鍋爐的控制效率，使鍋爐能夠安全、經(jīng)濟運行。但是，我國大部分正在運行的鍋爐還處在很落后的控制系統(tǒng)階段，具有偏低的工作效率，許多鍋爐廠或者工業(yè)生產(chǎn)中用的都是水平相差很多的司爐工，他們都是根據(jù)自己的經(jīng)驗和常識在控制鍋爐，這就使得鍋爐生產(chǎn)效率低，耗煤嚴重，環(huán)境污染嚴重。 And low water level may result in the boiler water shortage, make circulating pipe local overheat and burst. And then USES the way of the electrical control system of inverter, industrial puter in bination with each other the boiler liquid level automatic control is realized. Key words: Steam boiler, steam drum level, frequency converter, electric control 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè) 設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） III 目 錄 摘 要 ......................................................................................................................................... I Abstract....................................................................................................................................... II 第一章 引 言 ............................................................................................................................ 1 鍋爐的應用及研究背景 ............................................................................................. 1 變頻器的應用 ............................................................................................................. 1 變頻調(diào)速的優(yōu)點 .....