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锅炉自动控制系统原理
由于控制器+变频调速装置在风机和泵类负载上的应用具有
显著的节能效果,并且具有无冲击启动和软停起的优良控制特
性,可极大地延长机械设备的使用寿命,减少设备的维护量,故
随着新型电力电子器件和高性能微处理器的新型控制器应用及
控制技术的发展,变频器的性能价格比也越来越高、体积越来越
小、运行可靠性越来越高,并且集成了实用的PI 调节功能、简
易 PLC 、灵活的输入/ 输出端子、脉冲频率给定、停电和停机参
数存储选择等功能,为变频控制装置纳入自动控制系统、降低系
统成本、提高系统可靠性具有极大价值。我公司的新型的STEC
控制器+变频器已广泛地应用于在冶金、电气、石化、供热和民
用风机水泵的控制领域。
链条炉是一种应用最广泛的火床炉,至今已有100 余年的历史。
煤在火床—水平运动的炉排上燃烧,空气从炉排下方自下而上引
入。煤从煤斗落到炉排上,经过炉闸门时被刮成一定的厚度,随
后进入炉膛,在炉排上分段燃烧成渣。目前在我国小型电厂及工、
矿和供热企业中使用很普遍,运行经验也比较丰富。但目前国内
在链条炉运行中风机和泵类负载控制器+变频调速装置应用程度
不够普遍,锅炉运行过程能源浪费严重,出力不能随着外界温度
的变化而及时变化,炉膛温度低,排烟温度较高,负煤比不能及
时调整,炉膛换热效率低,锅炉鼓引峥嵘还采用闸板控制风量,
循环水泵、补水泵采用工频运行,炉排机、刮煤器采用差速装置
等,因此用先进的新型以太网控制器来设计出合理化的控制方
法,不管是对旧有锅炉的改造还是新炉的制造都具有很大的现实
意义。
链条炉燃烧变频控制的基本任务既要使用权供热量适应负荷需
要,还要保证燃烧的经济性和锅炉运行的安全性。因而燃烧控制
要通过复杂的数学运算来调节给煤量,保持锅炉分配到的负荷 ,
调节送风量使其随时与给煤量保持恰当的比例,即风煤比,以保
证燃料完全的燃烧和最小的热损失。调节引风使其随时与送风相
适应,保持炉膛负压在一定的范围内,可保证锅炉燃烧的安全性
和燃煤燃烧的充分性。控制器采用的是硕人时代的 STEC 系列
控制器,有以太网、RS232 、RS485 、MODBUS 、远程电话通讯、
GPRS 、CDMA 等丰富的通讯接口。并且STEC 控制器采用32
位高速CPU,可以满足多线程运行,数据存储容量16M 至256M ,
支持PID 控制。
2 、链条炉燃烧系统采用变频调速方案的控制方法
链条炉变频控制包括鼓风机变频调速装置、引风机变频调速装
置、炉排机变频调速装置、分层给煤矿变频调速装置、循环水变
频调速装置及补水变频调速装置等。
根据链条炉燃烧过程自动控制的任务和目的,燃烧变频控制系统
可分为三个子系统,即负荷 控制系统(给煤调节、烟气含氧量
控制、炉膛温度调节)、送风系统和引风系统。
(1)给煤调节系统
给煤调节的任务在于通过调节给煤机的转速改变进入锅炉的燃
料量的大小。这一任务由给煤变频调节来完成。考虑到燃煤锅炉
运行中经常产生煤量的自发性扰动(煤的阻塞和自流),因此调
节器中引入锅炉出口水温作为锅炉的反馈信号,以尽快消除由于
设备结构造成的给煤量自发扰动的情况,同时,还引入烟气含氧
量作为给煤量的修正。
(2 )炉膛负压控制
炉膛负压是一个快过程,只要 PID 参数整定合适,一般单回路
即可达到目的。但其控制的品质受鼓风量的影响较大,于是把鼓
风机的转速作为前馈,提高响应速度。
考虑到引风电动机的抗冲击性,负压控制也引入一调节死区,在
该负压范围内保持上次的输出,调节死区设为控制目标的±5Pa 。
(3 )送风调节系统
送风调节的根本任务在于保证锅炉燃烧的经济性,使锅炉燃烧热
效率最高,使锅炉运行在最佳工作状态下,即送风量与给煤量的
比例最佳。送风调节由送风机变频调节来完成,采用以燃烧经济
性能指标为被调量的单回路结构。为了使送风量迅速跟上给煤量
B 的变化,送风机变频调节中引入给煤量B 的变化量dB 作为前
馈信号,通过前馈补偿系数f(Db)来确保送风量快速跟上给煤量
的变化。
炉负荷 扰动停止时,同样从给煤变频调节引入给煤量的变化量
作为前馈信号送至送风变频控制器。实验证明,这是时f(Db)近
似为常值,用K1 近似表示。燃烧的经济性指标是烟气中最佳含
氧量O2% 。最佳含氧量O2% 同样也是负荷的函数。其函数关系
通过锅炉热效率试验确定。
送风机控制原理:采集炉膛温度或烟气含氧量信号,通过变送器
反馈至变频器,通过变频器内置的 PID 参
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