电力电子技术在锅炉引风机的应用

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1、电力电子技术在锅炉引风机自动控制的应用学校：院系：专业：姓名：学号：日期：指导老师：在能源日益紧张的今天，变频器作为交流调速的一种主要手段，以其卓越的调速性能、显著的节电效果在工业锅炉生产中取得越来越广泛的应用。所以下面我们可以讨论利用PLC及变频技术实现锅炉鼓引风自动节能控制，变频控制系统的节能原理及控制工艺，变频系统的控制方式。通过在锅炉鼓、引风机仪表控制方式中利用手操器作变频器的转速给定装置，发挥变频器内在的自动控制功能及变频器内置的PI调节器，实现炉膛负压的闭环自动控制，最终使锅炉不仅运行稳

2、定，而且能够实现节能降耗，对于安全运行，延长设备寿命都有着重要意义。下面着重介绍控制系统的原理。上面已经提到，控制系统主要包括一下方面：利用变频器实现锅炉鼓引风自动节能控制，炉膛负压控制算法原理等。其一：变频器控制原理目前我们应用的变频器都是交-直-交电压源型变频器，其工作原理如做图所示。交变电流经过整流器，滤波器，逆变器到发动机。而通过控制回路到补偿器等。这个过程可先将电源的三相（或单相）交流电经整流桥整流成直流电，又经逆变桥把直流电“逆变”成频率任意可调的三相交流电。其中，变频的核心部分是“逆变

3、电路”。功率器件为IGBT,控制核心是单片微处理机或数字信号处理器(DSP)。二：引风量自动控制系统原理为了保持炉膛压力在要求的范围内，引风量必须与送风量相适应。炉膛压力的高低也关系着锅炉的安全和经济运行。炉膛压力过低会使大量的冷风漏入炉膛，将会增大引风机的负荷和排烟损失，炉膛压力太低甚至会引起内爆；反之炉膛压力高且高出大气压力的时候，会使火焰和烟气冒出，不仅影响环境卫生，甚至可能影响设备和人生安全。引风量控制子系统的任务是保证一定的炉膛负压力，且炉膛负压必须控制在允许范围内，一般在-20Pa左右。

4、控制炉膛负压的手段是调节引风机的引风量，其主要的外部扰动是送风量。作为调节对象，炉膛烟道的惯性很小，无论在内扰和外扰下，都近似一个比例环节。Rs为炉膛负压给定值，S为实测的炉膛负压，Q为引风量，V为送风量。由于炉膛负压实际上决定于送风量和引风量的平衡，故利用送风量作为前馈信号，以改善系统的调节性能。另外，由于调节对象相当于一个比例环节，被调量反应过于灵敏，为了防止小幅度偏差引起引风机挡板的频繁动作，可设置调节器的比例带自动修正环节，使得在小偏差时增大调节器的比例带。对于负压S的测量信号，也需进行低通

5、滤波，以抑制测量值的剧烈波动。三：炉膛负压控制算法原理一般采用单回路调节系统并加以前馈的方法进行控制。由手动设定炉膛负压及现场微差压传感器反馈电信号经计算送给变频器,变频器根据PID输出值来控制电机转速,进而控制炉膛负压，达到稳压的目的。其PID控制原理由下式确定:式中，U0为控制输出，K为比例系数，e为控制偏差，TC为控制周期，Ti为积分时间，TD为微分时间，常规PID(比例、积分、微分)对于线性定常系统的控制是非常有效的，采用计算机控制实现的数字PID控制算法，其离散PID控制规律为:    式

6、中，U(n)、e(n)分别为第n个采样时刻控制器输出量(控制量)和输入量(偏差量)，T为采样周期，TI、Td分别是积分和微分时间常数，KP为比例增益。为了减小系统的静差同时要抑制积分饱和，本系统采用积分分离(PD-PID-PI)，即在调节过程初期，为防止系统饱和非线性特性影响所产生的积分饱和现象，而引起系统超调量的增加，这时积分应取弱一些;在过程中期，积分作用应适中，不宜过大，以避免对动态稳定性造成影响;对于炉膛负压控制回路，Td不应取定值，对于这类系统，在其调节过程初期，加大微分作用可以减小系统超

7、调;在过程中期，由于调节特性对Td的变化较敏感，因此，Td应小些，且在这期间保持不变;在调节后期，应再减小，增加系统对扰动的抑制能力。到过程后期，应增强积分作用，以减少系统静差，从而提高控制精度。其离散算法为: 式中，M、N为逻辑系数，其大小是根据控制的过程及偏差的大小来确定的。接下来，我们该讨论控制系统的组成与实现。其中应包括应用PLC的鼓，引风的自动控制和变频器闭环自动控制方案的设计与实现。PLC选用西门子LOGO!可编程序控制器。型号是LOGO!230RCLB11逻辑模块。它的通用逻辑控制模块

8、8种基本功能和26种特殊功能，它代替了很多定时器、继电器、时钟和接触器所实现的功能，取代了数以万计的继电器设备。LOGO!模块其特点是：（1）简单实用，成本低。（DIN导轨安装，几乎没有配线需求，编写和改变程序只需按动按钮，在PC机上快速地编写和测试用户程序，用户友好化设置。替代许多传统的开关设备，缩小控制柜的空间，更少的附件，更少的放置空间，不易于磨损，节省维护费用。）（2）可以节省空间。（只需要占用DIN导轨上4个模块的空间部件就能替代很多定时器、继电器、时钟和接