鍋爐風機變頻與PLC控制系統(tǒng)設計
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?
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。
3 plc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。
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