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3.1 給煤調(diào)節(jié)系統(tǒng)
給煤調(diào)節(jié)的任務(wù)在于通過調(diào)節(jié)給煤機(jī)的轉(zhuǎn)速改變進(jìn)入鍋爐的燃料量的大小。這一任務(wù)由給煤變頻調(diào)節(jié)來完成。考慮到燃煤鍋爐運(yùn)行中經(jīng)常產(chǎn)生煤量的自發(fā)性擾動(dòng)(煤的阻塞和自流)，因此，調(diào)節(jié)器中引入鍋爐出口水溫作為鍋爐的反饋信號(hào)，以盡快消除由于設(shè)備結(jié)構(gòu)造成的給煤量自發(fā)擾動(dòng)的情況，同時(shí)，還引入煙氣含氧量作為給煤量的修正。所以，給煤調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
3.2 爐膛負(fù)壓控制
爐膛負(fù)壓是一個(gè)快過程，只要PID參數(shù)整定合適，一般單回路即可達(dá)到目的。但其控制的品質(zhì)受鼓風(fēng)量的影響較大，于是把鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速作為前饋,提高響應(yīng)速度。其控制框圖如圖4所示。
考慮到引風(fēng)電機(jī)的抗沖擊性,負(fù)壓控制也引入一調(diào)節(jié)死區(qū),在該負(fù)壓范圍內(nèi)保持上次的輸出,調(diào)節(jié)死區(qū)設(shè)為控制目標(biāo)的±2Pa.，控制精度達(dá)到±5Pa。
3.3 送風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)
送風(fēng)調(diào)節(jié)的根本任務(wù)在于保證鍋爐燃燒的經(jīng)濟(jì)性，要使鍋爐燃燒熱效率最高，使鍋爐運(yùn)行在最佳工作狀態(tài)下，即送風(fēng)量與給煤量的比例最佳。送風(fēng)調(diào)節(jié)由送風(fēng)機(jī)變頻調(diào)節(jié)來完成，采用以燃燒經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)為被調(diào)量的單回路結(jié)構(gòu)。為了使送風(fēng)量迅速跟上給煤量B的變化，送風(fēng)機(jī)變頻調(diào)節(jié)中引入給煤量B的變化量dB作為前饋信號(hào)，通過前饋補(bǔ)償系數(shù)f(dB)來確保送風(fēng)量快速跟上給煤量的變化。
爐負(fù)荷擾動(dòng)停止時(shí)，同樣從給煤變頻調(diào)節(jié)引入給煤量的變化量作為前饋信號(hào)送至送風(fēng)變頻控制器，實(shí)驗(yàn)證明這時(shí)f(dB)近似為常值，用K1近似表示。燃燒的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)是煙氣中最佳含氧量O2％，最佳含氧量O2％同樣也是負(fù)荷的函數(shù)，函數(shù)關(guān)系通過鍋爐熱效率試驗(yàn)確定。
送風(fēng)機(jī)控制原理:采集爐膛溫度或煙氣含氧量信號(hào)，通過變送器反饋至變頻器，通過變頻器內(nèi)置的PID參數(shù)調(diào)整，調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。執(zhí)行元件為鼓風(fēng)機(jī)，控制參數(shù)為爐膛溫度。控制回路是根據(jù)實(shí)際的爐膛溫度數(shù)值進(jìn)行調(diào)節(jié)的，其目的是保持合適的爐膛溫度。當(dāng)爐膛溫度發(fā)生變化時(shí)，裝置通過變送器將測出的爐膛溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過PID控制算法計(jì)算后輸出給變頻器。變頻器再通過輸出不同的電壓及頻率來控制鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而改變鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量。
3.4 引風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)
引風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的任務(wù)是保證爐膛負(fù)壓維持在一定的范圍內(nèi)，爐膛負(fù)壓過大會(huì)降低爐膛溫度，耗費(fèi)燃煤，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成爐膛滅火等事件;負(fù)壓過小則危及人員和設(shè)備的安全。由于引風(fēng)調(diào)節(jié)對象的動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，易于測量，所以引風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要以爐膛負(fù)壓作為一個(gè)被調(diào)量。實(shí)際控制中，保持引風(fēng)量與送風(fēng)量的比例關(guān)系，引入送風(fēng)量的大小的標(biāo)志—送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化dK作為前饋信號(hào)。
這樣當(dāng)鍋爐負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，給煤量改變導(dǎo)致送風(fēng)量相應(yīng)變化，引風(fēng)環(huán)節(jié)隨著前兩個(gè)環(huán)節(jié)的改變而先行改變引風(fēng)量，既抑制了強(qiáng)干擾的影響，又保證爐膛負(fù)壓維持在一定的范圍內(nèi)變化。
采集爐膛負(fù)壓信號(hào)，通過變送器反饋至變頻器，通過變頻器內(nèi)置的PID參數(shù)調(diào)整，調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。
上各調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方案形成總的控制系統(tǒng)框圖，如圖8所示。為了使給煤機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)協(xié)調(diào)動(dòng)作，以克服耦合的影響，必須采用多變量輸入多變量輸出的協(xié)調(diào)控制方式控制燃煤鍋爐的燃燒過程。
3.5 除氧補(bǔ)水調(diào)節(jié)系統(tǒng)
補(bǔ)水泵采用變頻調(diào)節(jié)的作用:
(1) 補(bǔ)充水量;
(2) 維持鍋爐入口水壓。
補(bǔ)水泵變頻調(diào)節(jié)采用簡單PID調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)被控鍋爐入口水壓。
4  鍋爐鼓引風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)變頻控制每年節(jié)約電能估算
以一臺(tái)45T蒸汽鍋爐為例，引風(fēng)機(jī)200kW一臺(tái)、送風(fēng)機(jī)200kW一臺(tái)、二次風(fēng)機(jī)110kW一臺(tái)。
鍋爐風(fēng)機(jī)屬于平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，過去經(jīng)常用的閘門調(diào)節(jié)風(fēng)量的弊端是浪費(fèi)電能;同行業(yè)測試的風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速運(yùn)行節(jié)能率，一般在15~40％左右;風(fēng)機(jī)風(fēng)量為Q1時(shí)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為n1、消耗功率為P1;當(dāng)根據(jù)需要風(fēng)量降低為Q2時(shí)，轉(zhuǎn)速為n2、消耗的功率為P2 ;根據(jù)風(fēng)機(jī)水泵相似定律有下述公式成立: