变频器在工业锅炉给水系统上的应用
1 导言
工业蒸汽锅炉的进程操控体系包含汽包水位操控体系和焚烧进程操控体系，两体系在锅炉运转进程中
相互耦合，所以操控起来十分艰难。在此，咱们暂不思考体系间的耦合，仅仅对蒸汽锅炉的给水体系进行变频改造。
某公司有2台20T燃煤蒸汽锅炉，如图1所示。这2台锅炉经过1个给水母管别离给各自汽包供水，
用汽量小的时节，2台锅炉只运转1台，当用汽量较大时，则有必要2台锅炉一起运转。因为给水泵额定功率为37kw，通常状况下，1台锅炉运转时，只开1台给水泵裕量仍较大，而2台锅炉一起运转且用汽量较大时，只开1台给水泵无法满足需要，而开2台给水泵后，相对单台锅炉运转时，裕量更大。因为2台锅炉别离由2套DCS体系操控各自的电动阀门调理各自汽包的给水量，运转中，阀门开度较小形成给水母管压力较大，不只浪费了很多的电能，较高的水压还对管道、水泵叶轮和阀门形成危害
2 变频改造计划
根据体系运转现状，本着既能节能降耗，又能操控简洁、安全且出资较少的准则，咱们描绘了1套1台变频器拖动3台电机的计划。
在本计划中，充分使用了锅炉层有的DCS操控体系，一起增加了变频器、可编程序操控器(PLC)和操
控信号变换设备。
(1) 硬件操控体系 a) 西门子MM430变频器
MM430变频器是西门子公司最新研发出产的一种适用于各种变速驱动使用场合的高性能变频器(调试
简略、装备灵敏)，它具有最新的IGBT技能和高质量操控体系，完善的保护功用和较强的过载才能以及较宽的作业环境温度，设备接线便利，两路可编程的阻隔数字输入、输出接口以及模仿输入、输出接口等长处，使其装备灵敏多样，操控简略便利，易于操作保护。
b) 西门子S7-200型PLC
西门子S7-200型PLC牢靠性高、抗搅扰才能强，可直接设备于工业现场而安稳牢靠的作业。适应性
强，使用灵敏。
(2) 当1台锅炉运转时
因为只开1台给水泵，就满足锅炉汽包所需用水量，故此刻，体系只对运转锅炉的汽包水位进行恒液位操控即可。
将切换开关置于相应方位，经过锅炉原有DCS操控体系中的手动操作器将操控该锅炉汽包进水量的电
动阀彻底翻开后，再经过操控信号变换设备堵截该操控信号，使原有操控回路断开，电动阀坚持全开状况，一起，将该锅炉汽包液位信号切入PLC，让PLC将该锅炉汽包液位信号进行PID运算处置后，再由操控信号变换设备，将PLC输出的4~20mA模仿信号传递给变频器，然后操控变频器的输出转速。
在本操控进程中，要害的问题是进程参数PID (P:份额系数I:积分系数、D:微分系数)的整定。因为
工业锅炉运转进程中，用汽量的多小和蒸汽压力的巨细，决议了给水流量的巨细和给水压力的巨细。为了
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(3) 当两台锅炉同进运转时
因为2台锅炉别离由两套DCS体系操控，在运转进程，尽管蒸汽并网后压力一样，但因为焚烧进程中
存在不确定性，两台锅炉汽包各自的液位就必定存在区别。因而，单台锅炉运转中所用的恒液位操控计划在此就不再合适。经过给水原理图咱们不难发现，要对2台锅炉汽包的液位别离操控，最理想的计划是将1个给水母管向2台锅炉给水的现状彻底改动，将给水体系分隔，使每个锅炉都有个人的给水体系，再在此基础上加装变频操控，由1台变频器独自操控1台锅炉的给水。但此计划不只改动较大，出资较高，且要停产改造，显然是行不通的。为了能在不改动原有体系现状的前提下，非常好的使用变频设备，节能降耗，减小体系运转，保护费用，进步原有体系的主动化程度，咱们对于该公司2台锅炉的运转特色，描绘了一套专用于2台(或2台以上)锅炉一起运转时的操控计划，即:蒸汽压力和母管给水压力的恒压差操控计划。
当2台锅炉一起运转时，因为外供蒸汽并管，故蒸汽压力一样，又因为2锅炉由同一母管给水，故给
水压力也一样。但因为蒸汽用量的改变不定和锅炉焚烧状况的不一样，蒸汽压力是时辰改变的。这样，为了能确保给锅炉汽包供上水，就有必要需求给水的压力一直高于蒸汽压力，由图2咱们看到，由PLC收集蒸汽压力和母管给水压力，经过处置、比较后，得到二者的差值，再将此差值经过PID运算处置，输出4~20mA的模仿信号给操控信号变换设备。再由该设备将信号传输给变频器，然后操控变频器的运转速度。这样尽管能够确保给水母管压力一直高于锅炉蒸汽压力(压力差的巨细能够经过PLC在必定范围内恣意调理)，但锅炉各自汽包的液位却无法再经过调理变频器的转速去操控。在此，咱们充分使用了原有给水操控设备，即汽包各自的进水电动阀门。仍由锅炉原有DCS操控体系收集各自汽包的液位，蒸汽压力，给水压力和给水流量等信号，去相应的调整进水电动阀的开度，然后操控各汽泡液位和进水流量。
此计划因为存在阀门的调理，所以理论上不能最大极限的节能降耗，但实践使用中，因为减小了给水
母管与蒸汽压力之间的压力差，使电动阀门的开度由本来的均匀10%左右开大到75%左右，体系回水阀门封闭，仍大大节省了动力。且本计划充分思考了体系运转的安全性，一旦变频器毛病，体系可当即主动由变频运转状况切换至原有工频运转状况，彻底康复改造前的运转状况，确保锅炉正常运转。变频毛病免除后，仍可便利的手动切换为变频状况，使变频器便利的投入运转，且不影响锅炉的运转。
3 PLC
PLC是本体系的中心操控器材，它不只辨识、处置各种运转状况，进行体系间的逻辑运算和联锁保护，
还对输入的多个模仿信号进行处置、运算后，输出规范的模仿信号操控变频器的运转速度。主程序布局较杂乱，其间，对液位信号进行PID运算的子程序。
4 注意事项
(1) 因为变频器发生高次谐波，会对通讯发生搅扰，一起因为PLC收集模仿信号，要进行A/D和D/A
变换处置，在此进程中，简单遭到变频器高次谐波的影响而失真。因而，有必要将变频器零地分接且加装液波设备，对PLC用阻隔变压器供电，最好将PLC设备于间隔变频器较远的方位上。
(2) 本体系所需液位、压力等模仿信号均采至锅炉原有操控体系，为了不影响原操控体系的安全性与
完整性，应将原有模仿信号经过阻隔分路端子分路后选用。
(3) 锅炉给水是锅炉运转进程中至关重要的环节之一，其运转的安稳性与牢靠性直接关系到整个锅炉
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体系甚至整个公司出产运转的安稳与安全。因而，一旦变频器呈现毛病而泊车后，体系可主动切换至原有工频操控体系而不影响出产，这一联锁办法至关重要。
5 结束语
(1) 变频调速是电气传动体系工程，而变频器仅仅其间的一部分，变频器容量、类型的挑选，电气保
护回路和操控回路的描绘关系到变频调速体系使用的牢靠性、安全性和经济性。
(2) 变频调速体系是根据微电子、电力电子、计算机、主动操控和电机等技能上开展而来的，有其先
进性，但也有其缺乏和缺陷，如电磁搅扰，高次谐波的寄生电容，以及低速运转时的电机温升等。
(3) 变频调速技能以其节能、环保、便利、作业效率高级长处，在现代公司中得到广泛使用。若将其
再与计算机技能有机的结合起来，完成资源共享，统一管理，则会进一步节能降耗，进步产品质量和出产安稳性。
参考文献
[1] 曾毅等. 变频调速操控体系的描绘与保护[M]. 济南:山东科技出版社，1999. [2] 《S7-200可编程序操控器体系手册》 2000,6.
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