一、鍋爐變頻調(diào)速供水控制系統(tǒng)
傳統(tǒng)的鍋爐水位控制系統(tǒng)中,給水泵是連續(xù)恒速運行的,并且流量的控制是通過調(diào)節(jié)水管道中調(diào)節(jié)閥和回流支路實現(xiàn)的。這兩種方法都存在明顯的缺陷。采用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)時,由于閥門的開度的減小,水泵出口的壓力會上升閥門兩邊的壓差將增大。當增大到很大時不但會造成水泵的能量的浪費,而且使該水泵的振動和磨損加大,進而壽命縮短。采用回流支路調(diào)整時,大量的水回流也同樣造成能量的消耗。
水泵的工作原理
由水泵的工作原理可知流量與轉(zhuǎn)速N成正比,揚程H與轉(zhuǎn)速N的平方成正比,軸功率P與轉(zhuǎn)速N三次方成正比,電機的轉(zhuǎn)速與電源頻率F成正比,因此改變電源頻率,可改變電動機即給水泵的轉(zhuǎn)速,從而達到調(diào)節(jié)給水流量的目的。
系統(tǒng)組成及原理
本系統(tǒng)主要由一單片機和一臺變頻器組成,這里汽包水位是被控變量,給水量與蒸發(fā)量是兩個輔助的沖量,這三個變量是由電動差壓變送器進行檢測,然后經(jīng)過單電機的計算輸出4~20mA的電流信號控制變頻器以實現(xiàn)給水泵轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。
在設計系統(tǒng)時,首先應確定變頻器的輸出頻率,因為這一參數(shù)的選擇關(guān)系到整個系統(tǒng)的控制效果,應根據(jù)水泵流量,揚程等參數(shù)和最大用水量和最小用水量確定。
變頻器的工作狀態(tài)
變頻器通過與外部電路相連的輸入輸出端子設置。手動和自動兩種工作狀態(tài),手動工作狀態(tài)通過調(diào)節(jié)電位器來給定變頻器輸出頻率,這種工作狀態(tài)是在單電機因某種情況停用時進行操作的,自動工作狀態(tài)時由單片機的輸出信號進行控制。
在實際應用中,該系統(tǒng)較傳統(tǒng)調(diào)節(jié)閥控制方式最實出的優(yōu)點是同期節(jié)電率高達近20%并且水泵磨損嚴重的問題得到解決,維修率明顯降低,延長設備的使用壽命而且能更好地提高系統(tǒng)的自動化水平。
二、鍋爐變頻調(diào)速的鼓(引)風控制系統(tǒng)
另外,鍋爐的鼓(引)風機的風量也是經(jīng)常變動的,由于汽量變化是經(jīng)常變化的,所以風 量就需要經(jīng)常調(diào)節(jié)如由閥門調(diào)節(jié),鍋爐的控制室到閥門的距離較遠,操作十分不便,也不可能調(diào)節(jié)得當,風量調(diào)節(jié)過大,空氣含氧量超標,浪費了熱能,風量調(diào)節(jié)過小,煤渣殘留碳份超標又浪費了煤,因此為了提高控制水平,保證空氣含氧量和煤渣殘留的碳份達標,必須對風量進行有效的調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)的方式,必須方便、靈敏、可靠。
為了提高鍋爐風量的控制水平,又能達到節(jié)能的效果,采用變頻調(diào)速方式對風量進行調(diào)節(jié),是首選的方案。由于應用變頻調(diào)速技術(shù)可根據(jù)用汽量的變化,隨時調(diào)整鼓引風機的轉(zhuǎn)速,減少了噪音對環(huán)境的污染(電機均運行于額定轉(zhuǎn)速以下,風的噪音隨之下降)對提高工業(yè)衛(wèi)生水平起到一定的作用,由于鼓引風機長期低于額定轉(zhuǎn)速的狀態(tài)之下運行電機及風機的軸承不易損壞,延長了使用壽命,電機的發(fā)熱量也減少了,維修量下降。停機時間減少,節(jié)約了大量的維修費用。
應用變頻器的節(jié)能效果
一般使用的風機、水泵設備額定的風量、流量,通常都超過實際需要的風量流量,又因為工藝要求需要在運行中變更風量、流量,而目前,采用檔板或閥門來調(diào)節(jié)風量和流量的調(diào)節(jié)方式較為普遍,雖然方法簡單,但實際上是通過人為增加阻力的辦法達到調(diào)節(jié)的目的,這種節(jié)流調(diào)節(jié)方法浪費大量電能,回收這部分電能損耗會收到很大的節(jié)能效果。
從流體力學原理知道,風機風量與轉(zhuǎn)速及電機功率的關(guān)系,用下述關(guān)系式表示:
式中,Q-風量(流量)H-風壓(揚程)P-軸功率n-轉(zhuǎn)速當風量減少風機轉(zhuǎn)速下降時,其電動機輸入功率迅速降低,例如風量下降到80%,轉(zhuǎn)速(n)也下降到80%時其軸功率則下降到額定功率的51%;若風量下降到50%,軸功率將下降到額定功率的13%,其節(jié)電潛力非常大,下圖兩條曲線之間的陰影部分表示了采用變頻調(diào)速方式的節(jié)電效果。
上述的原理也基本適用于水泵,因此對風量流量調(diào)節(jié)范圍較大的風機水泵,采用調(diào)速控制來代替風門或閥門調(diào)節(jié),是實現(xiàn)節(jié)能的有效途徑。
驅(qū)動風機,水泵,大多數(shù)為交流異步電機,(大功率的多數(shù)為同步電機),異步電動機或同步電動機的轉(zhuǎn)速與電源的頻率f成正比,改變定子供電頻率就改變了電動機的轉(zhuǎn)速,變頻調(diào)速裝置,是將電網(wǎng)50Hz的交流電,變成頻率可調(diào)電壓可調(diào)的交流電去驅(qū)動交流電動機實現(xiàn)調(diào)速的。
變頻調(diào)速的特點是效率高,沒有因調(diào)速帶來的附加轉(zhuǎn)差損耗,調(diào)速的范圍大,精度高、無級調(diào)速。容易實現(xiàn)協(xié)調(diào)控制和閉環(huán)控制,由于可以利用原鼠籠式電動機,所以特別適合于對舊設備的技術(shù)改造,它既保持了原電動機結(jié)構(gòu)簡單、可靠耐用、維護方便的優(yōu)點,又能達到節(jié)電的顯著效果,是風機水泵節(jié)能的較理想的方法。