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变频技术在锅炉机电一体化节能系统中的应用

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黄庆会

摘要：社会经济的发展，对资源的需求提出了更高要求。只有确保资源供应，才能实现工业的健康发展。现代生产企业注重能源节约，积极引进变频技术，优化锅炉机电一体化技术，改进锅炉的能源控制能力，全面提升锅炉性能。本研究是针对变频技术在锅炉设备机电一体化系统节能应用展开分析，希望通过本研究为锅炉设备的节能控制提供一定借鉴作用。

关键词：变频技术;锅炉机电一体化;节能系统

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）12-0040-02

传统锅炉随着使用时间的累积，各种故障和问题频发。随着科技的不断进步，传统锅炉在技术和性能上已经显得比较落后。现代企业对生产的新要求使传统锅炉很难继续胜任工作。对传统锅炉企业进行技术改造和升级，实现对生态环境的保护和对资源的合理使用，是企业发展所需的转型方向。

1锅炉变频技术应用的基本情况概述

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。变频技术以其节能、环保、方便、高效等优点，在现代企业中得到广泛应用。锅炉设备工作过程中涉及很多复杂程序，生产工艺参数多、参数之间关联度高，简单的机电控制程序很难达到锅炉工作需要。因此锅炉设备的自动控制需要一套复杂的控制程序来实现，使用微机编程程序能够有效完成系列锅炉控制活动，比如PLC控制系统等[1]。

PLC控制系统在工作过程中通过压力、温度、水位等信号决策锅炉控制。首先通过传感器对控制程序输入信号，然后通过程序内的逻辑编程软件实现信号输出，控制锅炉的燃烧状态和燃烧程度。锅炉在工作过程中出现故障，PLC程序会把故障信息传输到显示器，程序会发出报警，PLC控制程序出现信号中断。只有经过维护和维修后，数据在可控范围内才能继续运行锅炉系统。

2 锅炉控制系统的结构分析和控制分析

锅炉控制系统结构包括压力控制系统、水位调节系统、燃烧控制系统等，具体见图1所示。

2.1压力控制系统

锅炉设备的工作是将水能源变成蒸汽的过程。锅炉产生的蒸汽具有一定压力范围，可以通过调节锅炉蒸汽能够有效控制锅炉设备压力。

如果锅炉的蒸汽压力大。当锅炉内蒸汽压力增加到一定数量时系统会做出调节，通过PLC控制系统发出降低水量和降低能源输入的指令，相关动作按照指令的具体数据完成动作，进而降低锅炉的蒸汽压力[2]。

如果锅炉的蒸汽压力小。这样不能满足蒸汽的输出量，那么系统根据传感器中信号感应发出增加蒸汽量的指令，锅炉通过增加鼓风机频率、增加能源输入速度和进水速度给锅炉升温，以增加锅炉的产气量，满足提高蒸汽压力的目的。

2.2水位调节系统

锅炉设备的运行离不开水位的调节。锅炉的水位过高或者过低都容易引发锅炉安全事故。在水位过高的时候，锅炉内的燃料燃烧速度低，蒸汽和水出现混合，不容易分离，影响锅炉产气质量。如果水位过低，那么锅炉长时间加热容易引发爆炸危险。因此锅炉的水位调节对锅炉的生产安全和生产质量都有重要意义。

目前市场中的锅炉控制一般使用三冲量的调节方式，是通过调节锅炉给水量和蒸汽流量比实现的，这种方法的优势是能防止出现虚假水位。控制系统采用闭环控制方式，通过控制变频器的工作频率控制锅炉水泵，保证水位始终处于安全界線以上。

2.3燃烧控制系统

要想保证锅炉设备具有良好的节能特性就应注重燃烧系统控制，有效提高锅炉的能源利用率，同时还能提升锅炉设备的安全性。操作人员通过控制相关设备的参数就能够完成给煤量控制、鼓风控制等，进而实现锅炉内的煤炭燃烧控制。通过变频器控制锅炉内的压力，结合感应器压力感应，实现锅炉内鼓风调节，保证锅炉炉膛负压稳定。风机的转动速度根据锅炉内的压力决定，这样能保持最优的风量配比，稳定锅炉燃烧状态，保证锅炉始终处于最佳燃烧水平。

3锅炉机电一体化控制系统中的变频技术具体应用

3.1测量检测仪表

测量检测仪表，通过仪器对系统的测量，实现对仪器反复调节和完善。测量仪表的相关参数包括火焰温度参数、给水量参数、鼓风机的风量控制参数、废气中的含氧量参数、蒸汽产生的压力参数等。锅炉设备的机电一体化控制系统是通过检测锅炉仪表设备数据完成的。通过仪表设备的数据检测能够完成控制系统的信号采集程序。通过信号传输将锅炉仪表的信号传输至控制系统中，结合相关参数设置进行逻辑控制[3]。

3.2可编程控制器

可编程控制器系统，主要分为CPU微型处理器、随机存取存储器以及只读存储器、显示及辅助电路等基础部分。锅炉设备机电一体化控制系统的核心是可编程控制器模块，通过该模块能完成多种数据的处理和分辨，结合逻辑运算能力和关联性保护措施能对锅炉多个模块进行数据处理。

控制器通过数据的控制和信号的模拟实现变频器的数据控制，进而影响锅炉运行，保证锅炉高效率运转，降低不必要的能源使用。锅炉设备的机电一体化控制系统的控制器具有可编程特性，通过控制面板完成相关参数设置。控制面板通过参数设置进行储存，这样能完成控制模块的前馈功能、调节功能、计数输出功能等。除此之外，通过可编程控制器还能实现自动报警，对锅炉的机电一体化控制系统具有较高的节能效果，可以有效降低锅炉产生的蒸汽损耗量，提高锅炉运行效率。

3.3变频变压调速器

变频变压调速器，主要通过对电动机电源频率操作，实现电机转速改变。在机电一体化控制系统中，变频器能够连接锅炉的鼓风设备、引风机设备和给水系统，这是该系统有效节能的关键。通过变频技术锅炉节能主要依靠交流异步电机转速调节完成，主要是控制电机的极对数、定子供电频率等完成电机的变频控制。流量变化情况也是节能控制的关键，风压和风量数据确定之后结合流体力学原理得出风机转速和电源频率的关系，也是实现节能的关键。根据两者的关系保证高效的能源使用率，降低锅炉产生的蒸汽损耗。

综上所述，将变频技术和编程技术相结合能有效提升锅炉机电一体化的节能效果，可以实现锅炉的稳定性和可靠性。锅炉控制系统采用过流、过压、断电、短路、欠压、缺相等保护，避免了设备故障带来的经济损失，节能效果取得了经济效益，环境和效益都实现了可持续发展。

参考文献

[1] 张倩.锅炉机电一体化节能系统中变频技术的应用[J].湖北农机化，2019（9）：12-13.

[2] 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（3）：26-28.

[3] 黄立臣，雷亮，叶雨龙，等.蓟县滨河供热站变频调速控制系统应用及效益分析[J].水利学报，2013，44（z1）：102-105+110.

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