变频技术在锅炉机电一体化节能系统中应用

变频技术在锅炉机电一体化节能系统中应用

刘希卫

青岛安腾源热力安装工程有限公司 , 山东省 青岛市 266109

摘要：将节能控制系统应用到机械电子工程中，可以让机电设备得到良好的节能控制，在保障机械设备正常运转的基础上 ,尽最大限度降低能量损耗，这对机械电子工程的节能发展有深远意义。节能理念开始在各领域的发展中不断深入，节能控制技术也得到了迅速发展。节能控制系统是基于节能控制技术构建的一种控制系统，通过可编程自动化控制技术 PLC 的应用，让系统实现自动化控制，可在电子机械工程的节能控制中发挥出显著优势。文章以锅炉机电一体化中节能控制系统为例，对节能控制系统在机械电子工程中的实际应用进行了分析，为机电工程中的节能控制系统应用与发展提供参考。

关键词:变频技术；锅炉；机电一体化；节能系统；应用

1 变频节能技术概述

所谓变频节能技术就是通过与半导体器件进行结合的基础上行实行调节，从而使交变电源频率可以实现转变，对固定的频率进行合理调整，以达到用户要求频率，从而使设备能耗可以有效减少的一种现代化技术。在该技术的实际应用过程中，其组成部件中的核心内容就是变频器，而变频器的组成主要包括控制部分、中间直流环节以及逆变器与整流晶闸管等。在将变频器加装到线路中之后，对于线路中的发动机等有关装置，可以对其频率实行有效控制，在此基础上也就能够对设备的工作速度实行有效控制。就目前的机电设备的应用而言，在不同工作的开展中其需要执行的任务也存在一定差异，因而电动机在实际运行过程中的负载也会不断发生变化，而变频器的应用能够对电动机运行频率实行科学合理调节，在此基础上也就能够有效降低设备能耗，使设备性能可以实现有效优化。就目前变频节能技术的实际应用而言，其基本原理就是在变频器实际应用过程中，其中的交流工频电源首先会经过整流器，在这种情况下频率及电压均不可调节的交流电会转变成为直流电，在此基础上可以依据相关的工作指令实行合理控制，对于控制电路而言，其能够对电源频率及幅值进行合理控制，在此基础上可与逆变器相结合，使直流电转变成为电压及频率均可调节，且与电动机要求相符合的交流电，从而使负载工作得以实现。通常而言，对于一些辅助设备需要将其在变频器中进行安装，从而使输出电流能够更加稳定且安全。就目前生产实践实际情况而言，与工频相比较而言，对于变频状态下所运行负载，可使其工作效率实现有效提升，从而使实际生产需求能够得到更好满足[1]。

2变频技术在锅炉机电一体化节能系统中应用

2.1 空气压缩机中变频节能技术的应用

在空气压缩机中依据相关技术要求将变频技术装置安装之后，可有效设定空气压缩机中变频设备，在工作人员实行有效运行调试基础上，可使空气压缩机中的变频技术实现科学合理的应用。在目前的空气压缩机设备中，通过对变频节能技术进行有效应用，可使空气压缩机效率得以有效提升，使其所产生的能耗有效降低。首先，通过对变频节能技术进行有效应用，可使能源节约大约 20%，使空气压缩机所产生能耗有效降低，也就能够使企业生产中运作成本有效降低。其次，在变频节能技术得以有效应用的基础上，可使空气压缩机运行性能得以有效改善，可使系统在运行中更加具有安全性及可靠性，可使设备应用寿命得以延长。此外，在空气压缩机中通过对变频节能技术进行有效应用，还能够使空气压缩机在实际应用中提高控制精度，可使实际运行中所出现的误差有所减少，从而使工业产品质量实现有效提升，满足工业生产的实际需求。

2.2PLC 及其系统程序的实现

PLC 的编程十分简单，联网和通信也十分便利，具体应用中，可以将多台 PLC 连接到一起，也可以将其与计算机之间进行连接，让多台 PLC 和一台计算机组成一个分布式的控制网络。同时，在 PLC 与上位机系统控制的应用中，也体现出了良好的扩容性，在需要添加控制网络或控制点的情况下，仅仅进行少数输出和输入模块的增设即可，这就为系统后期的功能添加及其升级改造提供了足够便利[4]。作为系统的控制核心，PLC 不仅可以对锅炉的各运行状态进行识别和处理，实现系统逻辑运算以及连锁保护，而且可以集中运算和处理多个模拟信号，然后将标准模拟信号输出，对变频器进行运行速度的控制。

2.3锅炉燃烧控制

在对锅炉燃烧过程进行自动化控制的过程中，最基本的一个任务就是保障燃烧热量和负荷需求相符，并保障锅炉运行的经济性。因此，在该系统中，可以利用变频器输出的信号对给煤量进行控制，通过对给煤量和鼓风量比例的调节，让锅炉燃烧保持在最佳状态。同时也引入烟气参数，对风煤比进行自动调整，提升热效率，保障锅炉燃烧的经济性[3]。具体应用中，变频器可以对炉膛负压传感器中的测量值数据进行采集，并借助其内置的调节功能实现引风机运转速度的自动控制，让炉膛负压保持稳定。压力控制器输出信号可以直接对引风机运转速度进行调节，而炉膛负压将会随着引风量的变化而改变，并借助负压前馈实现鼓风机运转速度的调节。因为送煤量和炉排运转速度之间有正比关系，鼓风量和送煤量之间有正比关系，所以可由此换算炉排的运转速度，保障风煤的最佳配比，让锅炉燃烧达到最佳效果。在传统的锅炉燃烧系统人工调节中，负压很难被稳定控制，如果负压太大，就会增大排烟热损失和漏风损失，让引风电机的电能消耗增加；如果负压太小，炉膛将会出现向外喷火情况，不仅会污染环境，也十分危险。将变频器用作闭环控制，可让引风机随着炉膛负压自动变化，达到精准控制的效果。

2.4蒸汽压力控制

蒸汽压力的基本控制原理是将蒸汽用量变化作为依据，对锅炉进行产热量的调节，实现对锅炉气压的合理调节[2]。如果蒸汽的用量增加，蒸汽机压力就会随之下降，在此情况下，为保障气压稳定性，可以将给定的锅筒压力值和测定的锅筒压力值作为依据，通过 PLC 对智能 PID 进行运算，为了让负荷干扰得以有效克服，也引入了蒸汽流量比例的前馈运算。在具体应用中，首先通过变频器从蒸汽压力传感器中采集相应的测量值，然后借助内置的调节功能对锅炉鼓风机和炉排进行自动的同步调节，实现鼓风、炉排和引风转速的合理提升，此时，炉膛的温度将会随之上升，蒸汽产量也会随之增加，锅炉内部的气压就可以得到有效调节。在整个锅炉机电一体化的运行过程中，蒸汽压力属于最重要的一个参数，如果蒸汽压力出现过大波动，各用汽车间中的生产工作和产品质量都将受到不利影响。将变频器用作闭环控制之后，鼓风机和炉排的运转速度都将随着汽压力自动变化，达到精准控制的效果。

结束语

节能控制系统在机械电子工程中的应用，可在保障机械正常运行的基础上显著提升其节能效果，实现能源的最大化利用，让机械达到最佳的运行效果。这对机械电子工程的发展和当今经济、能源与环境的可持续发展而言都十分有利。

参考文献

[1]王庆.火电厂锅炉常用无损检测技术的应用效果观察[J].中国金属通报,2019(12):152+154.

[2]林恩志.火力发电锅炉节能降耗的对策与措施分析[J].现代工业经济和信息化,2019,9(12):54-55+114.

[3]翟黎明.火力发电厂锅炉运行控制节能研究[J].通讯世界,2019,26(12):225-226.

[4]刘亚莉.探索变频技术在锅炉机电一体化节能系统中的应用[J].产业科技创新,2019,1(11):74-75.

[5]周凯.变频技术在锅炉机电一体化节能系统中的应用[J].锅炉制造,2017(03):26-28.