【正文】 送、引風(fēng)量保持不變，由于燃燒工 況總有小量的變化，故爐膛壓力總是波動(dòng)的。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明：當(dāng)爐膛壓力發(fā)生劇烈波動(dòng)時(shí)，往往是熄火的預(yù)兆，這時(shí)必須加強(qiáng)監(jiān)視爐內(nèi)燃燒工況，分析原因，并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整和處理。 鍋爐控制系統(tǒng)方案的確定 汽包水位控制系統(tǒng)方案的確定 汽包水位 控制系統(tǒng)是由一臺(tái)變頻器控制兩臺(tái)補(bǔ)水泵（一用一備）組成的，在鍋爐汽包內(nèi)放入 投入式液位變送器 ，液位變送器輸出的 420mA 電信號(hào)被智能光柱式顯示儀表接收后，實(shí)時(shí)顯示鍋爐汽包內(nèi) 的液位高低，同時(shí)該儀表又將液位高度轉(zhuǎn)換成 420mA 電信號(hào)輸出給變頻器，變頻器接到輸入信號(hào)后，與給定值進(jìn)行比較，如果高于給定值，則表明此時(shí)的液位高于鍋爐給定液位，變頻器將減小輸出頻率，降低補(bǔ)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，減小給水量，使汽包內(nèi)的水位保持規(guī)定的范圍內(nèi)；當(dāng)變頻器接收到的電信號(hào)值低于給定值時(shí)，表明汽包內(nèi)的液位低于給定液位，變頻器將增加輸出頻率，提高補(bǔ)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，增加給水量，使汽包內(nèi)的水位迅速上升至規(guī)定的高度并保持在此范圍內(nèi)基本不變。變頻器輸出頻率緩慢增加，補(bǔ)水泵電機(jī)緩慢起動(dòng) ，當(dāng)汽包內(nèi)的液位基本保持在安全高度范圍內(nèi)時(shí)，補(bǔ)水泵變頻器輸出頻率就會(huì)以事先設(shè)定好的頻率運(yùn)行。當(dāng)自動(dòng)控制回路出現(xiàn)故障時(shí)，變頻器故障繼電器常開觸 點(diǎn)閉合，操作臺(tái)故障顯示燈閃爍，此時(shí)需將轉(zhuǎn)換開關(guān)撥至手動(dòng)控制檔，按下起動(dòng)按鈕 SB1，補(bǔ)水泵進(jìn)行工頻運(yùn)行。補(bǔ)水泵電氣控制圖見附表。當(dāng)鍋爐負(fù)荷變化較小時(shí)，僅控制引風(fēng)量就能滿足；但是，當(dāng)爐膛負(fù)荷變化較大時(shí)，單單控制引風(fēng)量 就很難控制，因負(fù)荷變化后，燃料 量及送風(fēng)量均將變化，此時(shí)應(yīng)該綜合考慮，協(xié)調(diào)好各個(gè)量的控制。爐膛內(nèi)裝的力變送器將測(cè)得的壓力信號(hào)反饋給控制引風(fēng)機(jī)電機(jī)的變頻器，當(dāng)反饋值高與給定值時(shí)，說明爐膛壓力變大，變頻器將提高輸出頻率，增加引風(fēng)機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，提高引風(fēng)量，減小爐膛壓力；如果反饋值低于給定值時(shí)，說明爐膛壓力變小，變頻器將降低輸出頻率，降低引風(fēng)機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，降低引風(fēng)量，增加爐膛壓力。爐膛溫度通常在 1300℃左右。 各部件電氣控制圖見附錄。操作臺(tái)上 接有每臺(tái)電機(jī)的啟動(dòng)和停止按鈕，接線端子如圖中虛線所示。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 17 第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 變頻器 簡(jiǎn)介 變頻器的分類 變頻器是一種將固定頻率的交流電轉(zhuǎn)變成頻率連續(xù)可調(diào)的交流電的裝置。 變頻器的分類方法很多，下面簡(jiǎn)單介紹幾種主要的分類方法。其主要的優(yōu)點(diǎn)是沒有中間環(huán)節(jié)，故變換效率高，但其連續(xù)可調(diào)的頻率范圍窄，一般為額定頻率的 1/2以下，故它主要用于容量較大的低速電力拖 動(dòng)系統(tǒng)中。由于把直接電流逆變成交流電的環(huán)節(jié)較易控制，因此在頻率的調(diào)節(jié)范圍及改善變頻后電動(dòng)機(jī)的特性等方面，都具有明顯的又是。 2. 按照輸出電壓的調(diào)制方式分類 （ 1） PAM（脈幅調(diào)制）變頻器輸出電壓的大小通過改變直流電壓的大小來進(jìn)行調(diào)制。 （ 2） PWM(每款調(diào)制 ) 變頻器輸出電壓的大小通過改變輸出脈沖的占空比來進(jìn)行調(diào)制。 （ 2） 電流型變頻器 ：特點(diǎn)是中間直流環(huán)節(jié)采用大電感作為儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，緩沖無功功率，即扼制電流的變化，使電壓接近正弦波，由于該直流內(nèi)阻較大，故稱為電流源型變頻器（電流型）。 5. 按控制方式分類 可分為 U/F 控制方式 轉(zhuǎn)差率控制方式 矢量控制方式 矢量轉(zhuǎn)矩控制方式和直接轉(zhuǎn)矩控制方式等。 （ 2） 風(fēng)機(jī) 水泵用變頻器：其主要特點(diǎn)是過載能力弱，具有閉環(huán)控制 PID 調(diào)節(jié)功能，并具有“一控多”的切換功能。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 19 （ 4） 具有電源再生功能的變頻器：當(dāng)變頻器中直流母線上的再生電壓過高時(shí)，能將直流電源逆變成三相交流電反饋給電網(wǎng)，這種變頻器主要用于電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間處于再生狀態(tài)的場(chǎng)合，如起重機(jī)械的吊鉤電動(dòng)機(jī)等。 變頻器的主要功能 （ 1） 全范圍轉(zhuǎn)矩自動(dòng)增強(qiáng) 功能 由于電動(dòng)機(jī)繞組中阻抗的作用，采用 U/F 控制的變頻器在電動(dòng)機(jī)低速運(yùn)行區(qū)域會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)矩不足的情況。 （ 2） 防失速功能 變頻器的防失速功能包括加速過程的防失速功能 恒速過程的防失速功能和減速過程的防失速功能三種。 （ 3） 過載轉(zhuǎn)矩限定運(yùn)行功能 該功能的作用是對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行保護(hù)并保證運(yùn)行的連續(xù)性。 （ 4） 運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)顯示功能 該功能主要用于檢測(cè)變頻器的工作狀態(tài)并及時(shí)顯示。 （ 6） 自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)功能 當(dāng)電源電壓下降時(shí)，使用自動(dòng)電壓調(diào)整功能可以維護(hù)電動(dòng)機(jī)的高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 （ 8） 直流制動(dòng)功能 當(dāng)需要電動(dòng)機(jī)減速 或停止時(shí)，可以采用直流制動(dòng)。 (9) 頻率給定功能 變頻器常見的頻率給定方式主要有：操作面板給定 外接信號(hào)給定 模擬信號(hào)給定和通信方式給定等。當(dāng)頻率給定信號(hào)為最大時(shí)，變頻器的給定頻率成為最高頻率。 (12) 點(diǎn)動(dòng)頻率 生產(chǎn)機(jī)械在調(diào)試的過程中，以及每次新的加工過程開始前，常需要進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)控制。 (13) 加速時(shí)間的設(shè)定 異步電動(dòng)機(jī)在額定頻率和電壓下直接啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流很大。 從減小電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流的角度來說，加速時(shí)間設(shè)定得長(zhǎng)一些，但若加速時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)影響 系統(tǒng)的效率。所有變頻器中，減速時(shí)間的設(shè)定范圍和升速時(shí)間相同。 圖 1 主電路部分： 變頻器主電路給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源，它是變頻器電力變換部分，圖 所示為典型的電壓逆變器電路。另外，若異步電動(dòng)機(jī)需要制動(dòng)時(shí)，附加“制動(dòng)回路”。在中小容量的變頻器中，整流器一般由不可控的整流而二極管構(gòu)成全波整流橋，把工頻電源變換成直流電源，也可用兩組晶閘管變流器構(gòu)成可逆變流器。整流器輸出的直流電壓是含有電源 6倍頻率的脈動(dòng)直流電壓，必須加以濾波。 （ 3） 逆變器。 （ 4） 制動(dòng)回路。通常變頻器用可逆變流器向電源反饋或設(shè)置制動(dòng)回路把再生功率消耗掉，以免直流電路電壓上升?？刂品绞接心M控制和數(shù)字控制兩種。 1） 主控板 主控板是變頻器運(yùn)行的控制中心，其核心器件是控制器或數(shù)字信號(hào)處理器，其主要功能如下： （ 1） 接受并處理從鍵盤 外部控制電路輸入的各種信號(hào)，如修改參數(shù) 正 /反轉(zhuǎn)指令等。 （ 3） 向外電路發(fā)出控制信號(hào)及顯示信號(hào)，如正常運(yùn)行信號(hào) 頻率到達(dá)信號(hào)等；檢測(cè)主電路的電壓 電流等，一旦發(fā)現(xiàn)過載或者過電壓等異常情況，立刻發(fā)出保護(hù)指令進(jìn)行保護(hù)或停車，并輸出故障信號(hào)。 3） 電源板與驅(qū)動(dòng)板 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 23 變頻器的內(nèi)部電源普遍使用開關(guān)穩(wěn)壓電源，具有體積小效率高等優(yōu)點(diǎn)。通過脈沖變壓器的隔離變換和變壓器副邊的整流濾波可得到多路輸出直流電壓。 （ 1） 主控板電源：具有極好穩(wěn)定性和抗干擾能力的一組直流電源。 （ 3） 外控電源：為變頻器外電路提供的穩(wěn)恒直流電源。它一般包括：外部給定電路 外接輸入控制電路 外接輸出電路 報(bào)警輸出電路等。圖 23所示為電壓型交 直 交變頻器主電路的基本結(jié)構(gòu)。整流電路由 VD1～ VD6組成三相不可控整流橋，它們將電源的三相交流全波整流成直流。小功率的變頻器，其輸入電源多用單相 220V，整流電路為單相全波整流橋；功率較大的變頻器則一般用三相380V 電源，整流電路為三相橋式全波整流電路。 （ 2）濾波電容器 CF。濾波電容 CF的作用是：除了濾除整流 后的電壓紋波外，還在整流電路與逆變器之間起去耦作用，以消除相互干擾，這就給作為感性負(fù)載的電動(dòng)機(jī)提供必要的無功功率。 （ 3）限流電阻 RL與開關(guān) SL。過大的沖擊電流將可能使三相整流橋的二極管損壞。開關(guān) SL的功能是：當(dāng) CF充電到一定程度后令 SL 接通，將 RL短路掉。 HL 除了表示電源是否接通以外，還有一個(gè)十分重要的功能，即在變頻器切斷電源后顯示濾波電容器 CF上的電荷是否已經(jīng)釋放完畢。又由于 CF上的電壓較高，如電荷不放完，在維修變頻器時(shí)將對(duì)人身安全構(gòu)成威脅，所以 HL 完全熄滅后才能接觸變頻器內(nèi)部的導(dǎo)電部分。 V1～ V6組成逆變橋，把 VD1～ VD6整流后的直流電再“逆變”成頻率、幅值都可調(diào)的交流電。當(dāng)前常用的逆變管有絕緣柵雙極晶體管（ IGBT）、大功率晶體管（ GTR）、可關(guān)斷晶閘管（ GTO）及功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管（ MOSFET）等。續(xù)流二極管 VD7～ VD12的主要功能有： ①電動(dòng)機(jī)的繞組是感性的，其電流具有無功分量， VD7～ VD12 為無功電流返回直流電源提供“通道”。 ③ V1～ V6 進(jìn)行逆變的基本工作過程：同一橋臂的兩個(gè)逆變管處于不停的交替導(dǎo)通和截止的狀態(tài)，在這交替導(dǎo)通和截止的換相過程中，也不時(shí)地需要 VD7～ VD12提供通路。在不同型號(hào)的變頻器中，緩沖電路的結(jié)構(gòu)也不盡相同。 逆變管 V1～ V6每次有導(dǎo)通狀態(tài)切換成截止?fàn)顟B(tài)的關(guān)斷瞬間，集電極（ C 極）和發(fā)射極（ E 極）間的電壓 UCE將極為迅速地由近乎 0V 上升至直流電壓值 UD。 V1～ V6每次有截止?fàn)顟B(tài)切換成導(dǎo)通狀態(tài)的接通瞬間， C01～ C06上所充的電壓（等于 UD）將向 V1～ V6放電。因此， R01～ R06的功能是限制逆變管在接通瞬間 C01～ C06的放電電流。 VD01～ VD06接入后，在 V1～ V6的關(guān)斷過程中使 R01～ R06不起作用；而在 V1～ V6的接通過程中，又迫使C01～ C06的放電電 流流經(jīng) R01～ R06。電動(dòng)機(jī)在工作頻率下降過程中，異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速將超過此時(shí)的同步轉(zhuǎn)速處于再生制動(dòng)狀態(tài)，拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能要反饋的直流電路中，使直流電壓 UD不斷上升，甚至可能達(dá)到危險(xiǎn)的地步。 （ 2）制動(dòng)單元 VB。 變頻器參數(shù)設(shè)置 常用變頻器在使用中，是否能滿足傳動(dòng)系統(tǒng)的要 求，變頻器的參數(shù)設(shè)置非常重要，如果參數(shù)設(shè)置不正確，會(huì)導(dǎo)致變頻器不能正常工作。 （ 2）變頻器采取的控制方式，即速度控制、轉(zhuǎn)距控制、 PID 控制或其他方式。 （ 3）設(shè)定變頻器的啟動(dòng)方式，一般變頻器在出廠時(shí)設(shè)定從面板啟動(dòng)，用戶可以根據(jù)實(shí)際情況選擇啟動(dòng)方式，可以用面板、外部端子、通訊方式等幾種。 PID 控制的原理和特點(diǎn) 在工程實(shí)際中 ,應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制 ,簡(jiǎn)稱 PID控制 ,又稱 PID調(diào)節(jié)。 PID 控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差 ,利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。 積分（ I）控制 在積分控制中 ,控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)系。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差 ,在控制器中必須引入“積分項(xiàng)”。這樣 ,即便誤差很小 ,積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大 ,它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小 ,直到等于零。 微分（ D）控制 在微分控制中 ,控制器的輸出與輸 入誤差信號(hào)的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后組件 ,具有抑制誤差的作用 ,其變化總是落后于誤差的變化。這就是說 ,在控制器中僅引入“比例”項(xiàng)往往是不夠的 ,比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值 ,而目前需要增加的是“微分項(xiàng)” ,它能預(yù)測(cè)誤差變化的趨勢(shì) ,這樣 ,具有比例 +微分的控制器 ,就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零 ,甚至為負(fù)值 ,從 而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 28 變頻器的選擇 在 鍋爐控制系統(tǒng)中，引風(fēng)機(jī)的電機(jī)調(diào)速、鼓風(fēng)機(jī)的電機(jī)調(diào)速、補(bǔ)水泵的電機(jī)調(diào)速、爐排的電機(jī)調(diào)速、出渣機(jī)的電機(jī)調(diào)速、上煤機(jī)的電機(jī)調(diào)速均使用變頻調(diào)速。綜合考慮變頻器的性價(jià)比，本文所使用的變頻器是 SVFEV變頻器。 變頻器接線方式 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 29 圖 三相變頻器接線示意圖 主控制回路端子說明： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 30 類別 端子符號(hào) 端子名稱 功能說明 電 源 10V— GND 外接 +10V 電源 向外提供 +10V 電源，最大輸出電流： 10mA 一般用作外接電位器工作電源，電位器阻值范圍： 1KΩ ～ 5KΩ 24V— COM 外接 +24V 電源 向外提供 +24V 電源，一般用作數(shù)字輸入輸出端子工 作電源 . 最大輸出電流： 200mA PW 外部輸入電源 可接入電源最大 50V,出廠 PW 和 24V為短接， 如接入外部電源，須拆下短接片。 跳到 “10V” 位置，輸入范圍為： 0V～ 10V 跳到 “ KVR” 位置， 為面板電位器給定 輸入阻抗： 100KΩ V2— GND 頻率源模擬 輸入端子 2 (設(shè)置 =2) 輸入電壓范圍： DC 0V～ 10V或 DC 4mA～ 20mA， 可通過主控板的跳線 “ JP2” 選擇。 數(shù) 字 輸 S1— COM 多功能數(shù)字 輸入端子 1 光耦隔離 輸入阻抗： 電平輸入時(shí)電壓范圍： 12V～ 30V S2— COM 多功能數(shù)字 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 31 入 輸入端子 2 可編程多功能輸入 S3— COM 多功能數(shù)字 輸入端子 4 S4— COM 多功能數(shù)字 輸入端子 4 S5— COM 多功能數(shù)字 輸入端子 5 S6— COM 多功能數(shù)字 輸入端子 6 模 擬 輸 出 FM— GND 模擬輸出端子 1 輸出信號(hào)為 0～ 10V/0 或 4～ 20mA,可通過控制板上 JP9 跳線