1引言

我國(guó)每年風(fēng)機(jī)的電能消耗占總消耗的10％以上，因此對(duì)風(fēng)機(jī)的節(jié)能研究具有十分重要的實(shí)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(gè)領(lǐng)域，成為發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要熱工設(shè)備之一。所以提高鍋爐的熱效率，有這極為重要的實(shí)際意義。鍋爐風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)工作效率。測(cè)量蒸汽出口溫度與設(shè)定值構(gòu)成一個(gè)差值pid工業(yè)控制系統(tǒng)，通過(guò)變頻調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)速度來(lái)改變送風(fēng)量，進(jìn)而改變爐膛溫度即調(diào)整蒸汽溫度。測(cè)量爐膛負(fù)壓與其爐膛負(fù)壓設(shè)定值構(gòu)成一個(gè)差值pid控制系統(tǒng)，來(lái)調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)改變引風(fēng)量，使?fàn)t膛維持在微負(fù)壓狀態(tài)。

2工藝原理分析

對(duì)于煤粉爐來(lái)說(shuō)，對(duì)它的送風(fēng)分為：一次風(fēng)、二次風(fēng)和三次風(fēng)。一次風(fēng)的作用主要是輸送煤粉通過(guò)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(fēng)送粉的一次風(fēng)，同時(shí)還具有對(duì)煤粉預(yù)熱的作用。二次風(fēng)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(guò)二次風(fēng)的擾動(dòng)，使燃燒迅速、強(qiáng)烈、完全。三次風(fēng)是制粉系統(tǒng)排出的干燥風(fēng)，俗稱乏氣，它作為輸送煤粉的介質(zhì)，送粉時(shí)叫一次風(fēng)，只有在以單獨(dú)噴口送入爐膛時(shí)叫三次風(fēng)。三次風(fēng)含有少量的細(xì)煤粉，風(fēng)速高，對(duì)煤粉燃燒過(guò)程又強(qiáng)烈的混合作用，并補(bǔ)充燃盡階段所需的氧氣，由于其風(fēng)溫低、含水蒸汽多，有降低爐溫的影響。

鍋爐總風(fēng)量的控制是通過(guò)調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)進(jìn)口的導(dǎo)向擋板實(shí)現(xiàn)的。組織鍋爐燃燒，就是要使一、二次風(fēng)的風(fēng)壓、風(fēng)量配合好。一次風(fēng)量的調(diào)節(jié)應(yīng)滿足其所攜帶進(jìn)入爐膛的煤粉揮發(fā)分著火所需的氧量，并保持一定的風(fēng)速，不使煤粉管堵塞和噴出的射流具有一定的剛性。一次風(fēng)量的過(guò)大和過(guò)小，風(fēng)速的過(guò)高和過(guò)低，都應(yīng)避免。二次風(fēng)的調(diào)節(jié)除應(yīng)保證焦炭的燃燒所需氧量外，必須保持一定的風(fēng)速并掌握好與一次風(fēng)混入的時(shí)間，應(yīng)具有較強(qiáng)的攪拌混合作用和穿透焦炭“灰衣”的動(dòng)能，這就需要根據(jù)具體情況，調(diào)節(jié)各層二次風(fēng)的風(fēng)量，以實(shí)現(xiàn)燃燒穩(wěn)定和煙氣中過(guò)量氧量適當(dāng)?shù)哪康摹?/p>

運(yùn)行中爐膛內(nèi)壓力變正時(shí)，爐膛高溫?zé)煔夂突鹈鐝囊恍┛组T和不嚴(yán)密處外噴，不僅影響環(huán)境衛(wèi)生，危機(jī)人身安全，還可能造成爐膛和燃料器結(jié)焦，燃燒器、剛性梁和爐墻等過(guò)熱而變形損壞，還會(huì)造成燃燒不穩(wěn)定及燃燒不安全，降低熱效率。所以應(yīng)保持爐膛負(fù)壓運(yùn)行，但負(fù)壓過(guò)大時(shí)，將增加爐膛和煙道的漏風(fēng)，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(fēng)機(jī)電耗，降低鍋爐效率。因此，爐膛負(fù)壓值一般維持在30-50pa為宜。鍋爐運(yùn)行時(shí)，爐膛負(fù)壓表上的指針經(jīng)常在控制值左右輕微晃動(dòng)，有時(shí)甚至出現(xiàn)大幅度的劇烈晃動(dòng)，可見(jiàn)爐膛負(fù)壓總是波動(dòng)的。

3plc和變頻器在鍋爐風(fēng)機(jī)變頻中的應(yīng)用

3.1控制工藝

通常，在選擇鍋爐配套風(fēng)機(jī)時(shí)，要考慮短期的超負(fù)荷能力，并加以適當(dāng)裕量來(lái)確定機(jī)型。而在選定鍋爐時(shí)，又要根據(jù)工藝最大負(fù)荷和適當(dāng)裕量來(lái)確定鍋爐容量。鑒于上述兩個(gè)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(fēng)機(jī)容量往往偏大，加之對(duì)鍋爐鼓、引風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)，是靠調(diào)節(jié)閘板完成的，所以當(dāng)風(fēng)量變化時(shí)，就風(fēng)機(jī)系統(tǒng)而言。這實(shí)際上是通過(guò)人為增加阻力的方式，并以浪費(fèi)電能和金錢為代價(jià)來(lái)滿足工藝和工況對(duì)氣體、液體流量調(diào)節(jié)的要求。這種落后的調(diào)節(jié)方式，不僅浪費(fèi)了寶貴的能源，而且調(diào)節(jié)精度差，要想改變這種情況，最好是采用變頻調(diào)速技術(shù)。

3.2控制方式

原引風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式是降壓?jiǎn)?dòng)、工頻運(yùn)行，其風(fēng)量大小采用調(diào)節(jié)風(fēng)門的方法來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量。這種控制方式的缺點(diǎn)是電能浪費(fèi)大，調(diào)節(jié)實(shí)時(shí)性差，噪聲大，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大。故對(duì)其進(jìn)行變頻改造，引風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)組成的壓力閉環(huán)回路自動(dòng)控制引風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使?fàn)t膛保持一穩(wěn)定的微負(fù)壓，這樣既提高了控制精度，又節(jié)約了能源，使引風(fēng)機(jī)控制具有一定的合理性。

鼓風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)組成的溫度閉環(huán)回路自動(dòng)控制鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)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(fēng)機(jī)控制具有一定的合理性。

3.3控制算法與plc

項(xiàng)目選用西門子s7-200系列plc組成自動(dòng)化平臺(tái)。西門子s7-200系列plc能夠進(jìn)行pid控制，其cpu最多可支持8個(gè)pid控制回路。

pid控制功能是通過(guò)pid指令功能塊實(shí)現(xiàn)的。在s7-200中，pid回路指令運(yùn)用回路表中的輸入信息和組態(tài)信息，進(jìn)行pid運(yùn)算，交換數(shù)據(jù)，編程極其簡(jiǎn)便，該指令影響特殊存儲(chǔ)器標(biāo)志位sm1.1（溢出）。只有在邏輯堆棧棧頂值為1時(shí)，才能進(jìn)行pid運(yùn)算。本指令有兩個(gè)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(hào)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(gè)或兩個(gè)以上的pid指令用了同一個(gè)回路號(hào)，即使這些指令的回路表不同，那么這些pid運(yùn)算之間也會(huì)產(chǎn)生不可預(yù)料的結(jié)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(shí)間（ts）、積分時(shí)間（ti）、微分時(shí)間（td）等等這些實(shí)數(shù)全部轉(zhuǎn)換成0.0～1.0之間的實(shí)數(shù)，以便pid指令功能塊接受，也就是說(shuō)把外界實(shí)際物理量轉(zhuǎn)換成pid指令可以接收的數(shù)據(jù)，即輸入/輸出的轉(zhuǎn)換與標(biāo)準(zhǔn)化處理。

4結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)對(duì)鍋爐風(fēng)機(jī)的變頻控制系統(tǒng)進(jìn)行了比較全面的敘述，作為鍋爐風(fēng)機(jī)控制裝置，其主要任務(wù)是保證鍋爐風(fēng)機(jī)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。對(duì)于鍋爐風(fēng)機(jī)的變頻采用plc控制，能夠完成對(duì)鍋爐風(fēng)機(jī)變頻進(jìn)行過(guò)程的自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制等多項(xiàng)功能。