发布时间 : 星期日 文章论文 变频调速在供暖锅炉控制（PLC控制）更新完毕开始阅读
1.3 本文所做工作
针对目前供暖锅炉控制的现状，本文主要做了以下工作:
1、 提出系统控制方案。本文针对供暖锅炉自动控制系统，设计一套基于变频调速技术的锅炉监控系统。本文提出对锅炉供暖系统中的风机和水泵等通过变频器来调节电机的转速，节省了大量的电能。本系统中丰位机采用高可靠性的工业控制计算机，对锅炉控制系统统一调度和监控管理，下位机采用西门子公司S7-300可编程控制器，实现锅炉燃烧系统和管网系统的自动控制，控制水平和硬件可靠性大大提高。键技术，本系统的主要设计任务是锅炉系统的变频改造，因此本文详述变频调速技术在锅炉控制中的应用变频调速技术是关，并分析变频调速应用在锅炉供暖系统带来的节能效果。
2、本系统的主要设计任务是锅炉系统的变频改造，变频调速技术是关键技术，因此本文详述变频调速技术在锅炉控制中的应用，并分析变频调速应用在锅炉供暖系统带来的节能效果。
3、 阐述供暖锅炉控制的控制原理，提出供暖锅炉系统的控制模型。简要介绍PID控制算法，并运用PID控制方式进行系统的补水控制、循环流量控制、燃烧过程控制以及炉膛负压控制。
4、 锅炉控制系统的总体设计。本文讨论了锅炉控制系统的设计日标、功能分析和控制方案。并详细介绍了整个系统的硬件结构和通讯配置口。
5、 下位机控制系统的设计。本文首先根据系统控制要求确定PLC的选型以及模块的选择;讨论PLC与上位机之间、PLC与变频器之间的通讯配置，制定通信协议;设计PLC控制程序，给出主程序、基础功能块和各子程序的设计流程图和部分梯形图程序。
6、 上位机监控组态软件设计。上位机监控系统完成对整个系统的能。监控管理，本文选用三维力控PCAuto3.6设计，根据用户提出的要求完成了操作界面及控制程序、实现超温超压报警联动、历史数据查询等功。
第二章 变频调速在供暖锅炉控制中的应用
2.1变频调速基本原理
目前，随着大规模集成电路和微电子技术的发展，变频调速技术己经发展为一项成
熟的交流调速技术。变频调速器作为该技术的主要应用产品经过几代技术更新，己日趋完善，能够适应较为恶劣的工业生产环境，且能提供较为完善的控制功能，能满足各种生产设备异步电动机调速的要求。变频 调 速 技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：
n?60f?1?s?p 其中n表示电机转速;
f为电动机工作电源频率;
s为电机转差率;
p为电机磁极对数。
通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。变频器就是基于上述原理采用交一直一交电源变换技术，集电力电子、微电脑控制等技术于一身的综合性电气产品。
2.2变频调速在供暖锅炉系统中的应用
由于变频调速可以实现电机无级调速，具有异步电机调压调速和串级调速无可比拟的优越性，在锅炉系统中得到广泛的应用。变频调速在供热锅炉系统中主要应用在风机调速和水泵调速。
通常在锅炉燃烧系统中，根据生产需要对风速、风量、温度等指标进行控制和调节以适应用户要求和运行工况。而最常用的控制手段则是调节风门、挡板开度的大小来调整受控对象。这样，不论生产的需求大小，风机都要全速运转，而运行工况的变化则使得能量以风门、挡板的节流损失消耗掉了。在生产过程中，不仅控制精度受到限制，而且还造成大量的能源浪费和设备损耗。从而导致生产成本增加，设备使用寿命缩短，设备维护、维修费用高居不下。
在供暖锅炉系统中带有循环泵、补水泵等水泵类设备，根据不同的生产需求往往采用调整阀、回流阀、截止阀等节流设备进行流量、压力、水位等信号的控制。这样，不仅造成大量的能源浪费，管路、阀门等密封性能的破坏，还加速了泵腔、阀体的磨损和汽蚀，严重时损坏设备而影响生产。
目前，风机、泵类设备多数采用异步电动机直接驱动的方式运行，存在启动电流大、
机械冲击、电气保护特性差等缺点。不仅影响设备使用寿命，而且当负载出现机械故障时不能瞬间动作保护设备，时常出现泵损坏同时电机也被烧毁的现象。
近年来，出于节能的迫切需要和对供暖质量不断提高的要求，加之采用变频调速器〔简称变频器)易操作、免维护、控制精度高，并可以实现高功能化等特点，因而采用变频器驱动的方案开始逐步取代风门、挡板、阀门的控制方案。用变频器来对异步交流电动机调速，是八十年代末迅速发展成熟的一项高新技术。它的优点是:调速的机械特性好，调速范围广，调整特性曲线平滑，可以实现连续、平稳的调速，尤其当它应用于风机、水泵等大容量负载时，可获得显著的节能效果。 2.3变频调速节能分析
变频调速应用于锅炉系统的风机和水泵等电机的自动控制中，其节能效果明显。本节将以风机节能为例，详细分析其节能效果。水泵的节能分析类似。
由流体力学的基本定律可知:风机、泵类设备均属平方转矩负载，其转速n与流量
Q，压力H以及轴功率P具有如下关系:
Q?n, H?n2, P?n3
即流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。 图2-1给出了风机中风门调节和变频调速二种控制方式下风路的压力-风量?H?Q?关系及功率-风量?P?Q?关系。其中，曲线1是风机在额定转速下的H?Q曲线，曲线2是风机在某一较低速度下的H?Q曲线，曲线3是风门开度最大时的H?Q曲线，曲线4是风机在某一较小开度下的H?Q曲线可以看出当实阮工况风量由Q1下降到Q2时，如果在风机以额定转速运转的条件调节风门开度，则工况点沿曲线1由A点移到B点;如果在风门开度最大的条件下用变频器调节风机的转速，则工况点沿曲线3由A点移到C点。显然，B点与C点的风量相同，但C点的压力要比B点压力小得多。因此，风机在变频调速运行方式下，风机转速可大大降低，节能效果明显。
图2-1变频调速在风机中的节能分析
曲线5为变频控制方式下的P?Q曲线，曲线6为风门调节方式下的P?Q曲线。可以看出，在相同的风量下，变频控制方式比风门调节方式能耗更小，二者之差可由下述经验公式表示:
?P?0.4?0.6QQe??QQe?Pe
3??其中Q为风机运行时实际风量；
Qe为风门开度为最大，且电机运行在额定转速时的风量； Pe为风门开度为最大，且电机运行在额定转速时的功率。 假设有一台lOth的热水锅炉:
引风机:55KW，鼓风机:22KW，共7KW 则由变频调节与风门调节相比较可知: 80%风量时每小时节能
3?P?0.4?0.6QQe??QQe?Pe=28.366KW
????60%风量时每小时节能
3?P?0.4?0.6QQe??QQe?Pe=41.888KW
如果按全年运行7000小时计算，其中80%风量运行5000小时:60%风量运行2000小时，则全年节能
5000?28.366?2000?41.888?225456KW?h
由此可见，其节能效果非常显著。
目前，变频调速技术己逐渐为许多企业所认识和接受，随着这项技术的不断发展和完善，它必将得到更加广泛的应用，也必将为认识和接受它的企业带来可观的经济效益。