1引言

我國每年風機的電能消耗占總消耗的10％以上，因此對風機的節(jié)能研究具有十分重要的實際意義。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，鍋爐日益廣泛的用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領域，成為發(fā)展國民經(jīng)濟的重要熱工設備之一。所以提高鍋爐的熱效率，有這極為重要的實際意義。鍋爐風機變頻控制采用單回路控制系統(tǒng)，即滿足了控制要求又保證了較高的風機工作效率。測量蒸汽出口溫度與設定值構成一個差值pid工業(yè)控制系統(tǒng)，通過變頻調節(jié)鼓風機速度來改變送風量，進而改變爐膛溫度即調整蒸汽溫度。測量爐膛負壓與其爐膛負壓設定值構成一個差值pid控制系統(tǒng)，來調節(jié)引風機改變引風量，使爐膛維持在微負壓狀態(tài)。

2工藝原理分析

對于煤粉爐來說，對它的送風分為：一次風、二次風和三次風。一次風的作用主要是輸送煤粉通過燃燒器送入爐膛，并能供給煤粉中的揮發(fā)分著火燃燒所需的氧氣，采用熱風送粉的一次風，同時還具有對煤粉預熱的作用。二次風的作用是供給燃料完全燃燒所需的氧量，并能使空氣和燃料充分混合，通過二次風的擾動，使燃燒迅速、強烈、完全。三次風是制粉系統(tǒng)排出的干燥風，俗稱乏氣，它作為輸送煤粉的介質，送粉時叫一次風，只有在以單獨噴口送入爐膛時叫三次風。三次風含有少量的細煤粉，風速高，對煤粉燃燒過程又強烈的混合作用，并補充燃盡階段所需的氧氣，由于其風溫低、含水蒸汽多，有降低爐溫的影響。

鍋爐總風量的控制是通過調節(jié)送風機進口的導向擋板實現(xiàn)的。組織鍋爐燃燒，就是要使一、二次風的風壓、風量配合好。一次風量的調節(jié)應滿足其所攜帶進入爐膛的煤粉揮發(fā)分著火所需的氧量，并保持一定的風速，不使煤粉管堵塞和噴出的射流具有一定的剛性。一次風量的過大和過小，風速的過高和過低，都應避免。二次風的調節(jié)除應保證焦炭的燃燒所需氧量外，必須保持一定的風速并掌握好與一次風混入的時間，應具有較強的攪拌混合作用和穿透焦炭“灰衣”的動能，這就需要根據(jù)具體情況，調節(jié)各層二次風的風量，以實現(xiàn)燃燒穩(wěn)定和煙氣中過量氧量適當?shù)哪康摹?/p>

運行中爐膛內壓力變正時，爐膛高溫煙氣和火苗從一些孔門和不嚴密處外噴，不僅影響環(huán)境衛(wèi)生，危機人身安全，還可能造成爐膛和燃料器結焦，燃燒器、剛性梁和爐墻等過熱而變形損壞，還會造成燃燒不穩(wěn)定及燃燒不安全，降低熱效率。所以應保持爐膛負壓運行，但負壓過大時，將增加爐膛和煙道的漏風，不但降低爐膛溫度，造成燃燒不穩(wěn)，而且使煙氣量增加，加劇尾部受熱面磨損和增加風機電耗，降低鍋爐效率。因此，爐膛負壓值一般維持在30-50pa為宜。鍋爐運行時，爐膛負壓表上的指針經(jīng)常在控制值左右輕微晃動，有時甚至出現(xiàn)大幅度的劇烈晃動，可見爐膛負壓總是波動的。

3plc和變頻器在鍋爐風機變頻中的應用

3.1控制工藝

通常，在選擇鍋爐配套風機時，要考慮短期的超負荷能力，并加以適當裕量來確定機型。而在選定鍋爐時，又要根據(jù)工藝最大負荷和適當裕量來確定鍋爐容量。鑒于上述兩個環(huán)節(jié)的選定又受到產(chǎn)品規(guī)格分檔的限制，因此最后的風機容量往往偏大，加之對鍋爐鼓、引風機的調節(jié)，是靠調節(jié)閘板完成的，所以當風量變化時，就風機系統(tǒng)而言。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、液體流量調節(jié)的要求。這種落后的調節(jié)方式，不僅浪費了寶貴的能源，而且調節(jié)精度差，要想改變這種情況，最好是采用變頻調速技術。

3.2控制方式

原引風機運行方式是降壓啟動、工頻運行，其風量大小采用調節(jié)風門的方法來調節(jié)風量。這種控制方式的缺點是電能浪費大，調節(jié)實時性差，噪聲大，工人的勞動強度大。故對其進行變頻改造，引風機閉環(huán)控制原理如框圖1所示，采用微差變送器、變頻器、控制器、引風機組成的壓力閉環(huán)回路自動控制引風機的轉速，使爐膛保持一穩(wěn)定的微負壓，這樣既提高了控制精度，又節(jié)約了能源，使引風機控制具有一定的合理性。

鼓風機變頻改造閉環(huán)控制原理框圖如圖2所示，采用溫度變送器、變頻器、控制器、鼓風機組成的溫度閉環(huán)回路自動控制鼓風機的轉速，使鍋爐蒸汽出口的溫度保持一穩(wěn)定值，同樣也既提高了控制精度，又節(jié)約了能源（電能和燃料），使鼓風機控制具有一定的合理性。

3.3控制算法與plc

項目選用西門子s7-200系列plc組成自動化平臺。西門子s7-200系列plc能夠進行pid控制，其cpu最多可支持8個pid控制回路。

pid控制功能是通過pid指令功能塊實現(xiàn)的。在s7-200中，pid回路指令運用回路表中的輸入信息和組態(tài)信息，進行pid運算，交換數(shù)據(jù)，編程極其簡便，該指令影響特殊存儲器標志位sm1.1（溢出）。只有在邏輯堆棧棧頂值為1時，才能進行pid運算。本指令有兩個操作數(shù)：tbl和loop，其中tbl是回路表的起始地址。限用vb區(qū)，數(shù)據(jù)類型是byte型；loop是回路號可以是0到7的整數(shù)，因此在程序中最多可以用8條pid指令。如果有兩個或兩個以上的pid指令用了同一個回路號，即使這些指令的回路表不同，那么這些pid運算之間也會產(chǎn)生不可預料的結果。所以在直接使用pid指令功能塊之前，必須把增益（kc）、采樣時間（ts）、積分時間（ti）、微分時間（td）等等這些實數(shù)全部轉換成0.0～1.0之間的實數(shù)，以便pid指令功能塊接受，也就是說把外界實際物理量轉換成pid指令可以接收的數(shù)據(jù)，即輸入/輸出的轉換與標準化處理。

4結束語

本文對對鍋爐風機的變頻控制系統(tǒng)進行了比較全面的敘述，作為鍋爐風機控制裝置，其主要任務是保證鍋爐風機的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行，減輕操作人員的勞動強度。對于鍋爐風機的變頻采用plc控制，能夠完成對鍋爐風機變頻進行過程的自動檢測、自動控制等多項功能。