变频器和PLC在工业锅炉给水系统上的应用1.doc

简介：工业蒸汽锅炉的过程控制系统包括汽包水位控制系统和燃烧过程控制系统，两系统在锅炉运行过程中互相耦合，所以控制起来非常困难。在此，我们暂不考虑系统间的耦合，只是对蒸汽锅炉的给水系统进行变频改造。关键字：HYPERLINK"http://www.zidh.com/search.asp?Field=Title&Keyword=变频器&ModuleName=VVVF”"\t"_blank"变频器，工业锅炉，给水系统，节能
1、引言
蒸汽锅炉的过程控制系统包括汽包水位控制系统和燃烧过程控制系统，两系统在锅炉运行过程中互相耦合，所以控制起来非常困难。在此，我们暂不考虑系统间的耦合，只是对蒸汽锅炉的给水系统进行变频改造。
某有2台20T燃煤蒸汽锅炉，如图1所示。这2台锅炉通过1个给水母管分别给各自汽包供水，用汽量小的季节，2台锅炉只运行1台，当用汽量较大时，则必须2台锅炉同时运行。由于给水泵额定功率为37kw，一般情况下，1台锅炉运行时，只开1台给水泵裕量仍较大，而2台锅炉同时运行且用汽量较大时，只开1台给水泵无法满足需要，而开2台给水泵后，相对单台锅炉运行时，裕量更大。由于2台锅炉分别由2套DCS系统控制各自的电动阀门调节各自汽包的给水量，运行中，阀门开度较小造成给水母管压力较大，不仅浪费了大量的电能，较高的水压还对管道、水泵叶轮和阀门造成损害。

图1给水原理图
2、变频改造方案
基于系统运行现状，本着既能节能降耗，又能控制简便、安全且投资较少的原则，我们设计了1套1台HYPERLINK"http://www.zidh.com/search.asp?Field=Title&Keyword=变频器&ModuleName=VVVF”"\t"_blank"变频器拖动3台电机的方案。具体如图2所示

图2控制原理图
在本方案中，充分利用了锅炉层有的DCS控制系统，同时增加了HYPERLINK"http://www.zidh.com/search.asp?Field=Title&Keyword=变频器&ModuleName=VVVF”"\t"_blank"变频器、可编程序控制器（HYPERLINK"http://www.zidh.com/search.asp?Field=Title&Keyword=PLC&ModuleName=PLC”"\t"_blank"PLC）和控制信号转换装置。
（1）硬件控制系统
a）西门子MM430HYPERLINK"http://www.zidh.com/search.asp?Field=Title&Keyword=变频器&ModuleName=VVVF”"\t"_blank"变频器
MM430变频器是西门子公司最新研制生产的一种适用于各种变速驱动场合的高性能HYPERLINK"http://www.zidh.com/search.asp?Field=Title&Keyword=变频器&ModuleName=VVVF”"\t"_blank"变频器（调试简单、配置灵活），它具有最新的IGBT技术和高质量控制系统，完善的保护功能和较强的过载能力以及较宽的工作环境温度，安装接线方便，两路可编程的隔离数字输入、输出接口以及模拟输入、输出接口等优点，使其配置灵活多样，控制简单方便，易于操作维护。
b）西门子S7-200型HYPERLINK"http://www.zidh.com/search.asp?Field=Title&Keyword=PLC&ModuleName=PLC”"\t"_blank"PLC
西门子S7-200型HYPERLINK"http://www.zidh.com/search.asp?Field=Title&Keyword=PLC&ModuleName=PLC”"\t"_blank"PLC可靠性高、抗干扰能力强，可直接安装于工业现场而稳定可靠的工作。适应性强，应用灵活。
（2）当1台锅炉运行时
由于只开1台给水泵，就足够锅炉汽包所需用水量，故此时，系统只对运行锅炉的汽包水位进行恒液位控制即可。
将切换开关置于相应位置，通过锅炉原有DCS控制系统中的手动操作器将控制该锅炉汽包进水量的电动阀完全打开后，再通过控制信号转换装置切断该控制信号，使原有控制回路断开，电动阀保持全开状态，同时，将该锅炉汽包液位信号切入PLC，让PLC将该锅炉汽包液位信号进行PID运算处理后，再由控制信号转换装置，将HYPERLINK"http://www.zidh.com/search.asp?Field=Title&Keyword=PLC&ModuleName=PLC”"\t"_blank"PLC输出的4～20mA模拟信号传递给变频器，从而控制HYPERLI