摘要：我国进入新世纪以来，随着国民经济与科技的发展，我国的各项事业取得了跨越式的发展。其中，机械的变频技术应用越来越广泛，逐渐成为机电一体化发展的系统先锋。在锅炉的节能发展过程中，针对机电一体化技能技术的运用，对锅炉整体进行全面化、多角度、自动性质的调控，从而提升锅炉的热含量，实现能源的节约利用。本文通过变频技术的多元化运用，从锅炉控制系统的组成角度进行全方位的探究分析，从而实现变频技术的统筹发展，在锅炉机电一体化的节能角度全面地实现组织运用。

关键词：机电设备系统；节能智能化；应用探析

引言

锅炉是现代多数企业生产不可或缺的重要设备，实践中多数企业所使用的锅炉不但年数久且技术也相对落后，尤其是高耗能问题一直较为突出，而从实践中看，主要是由与在企业规划设计时，锅炉设备的设计与规划都是以最高工艺要求 进行选择设计的，因此其风机与水泵的自身功耗非常大，而实际上锅炉运行过程中其实大部分时间风机水泵均不在满负荷状态，如此便造成了相当部分的无功功耗。传统的锅炉电控系统主要包括继电器、接触器等，达不到良好的自控效果，同时电气元件不具有较强的触电安全性，从而导致锅炉机电一体化系统运行的效果始终无法让人满意，变频技术的应用可以有效解决这一问题，提高锅炉设备的节能能力，已成为近年来多数企业的技改重点。

1锅炉变频系统概述

传统锅炉以变频控制器三相同步电机控制方式为主，这种单一、落后的控制方式已经很难满足现代社会的实际需求。为了提高锅炉的传热性能，减少资源浪费，研究人员针对锅炉的实际状况研究出来一种新型的控制方式——— 采用电脑编程的控制器。采用电脑编程的控制器可以对锅炉进行全方位控制，在实际运行过程中，自动编制程序可以准确记录锅炉中水位、水压以及热量等信号。另外，锅炉变频系统还能准确地控制锅炉内部各项参数状况，如进水量、燃烧以及输出热量等，如果工作范围比较安全，锅炉在运行过程中水位会逐渐降低、压力逐渐增加，还会出现火焰不正常等问题，如果出现以上问题，控制器会在第一时间内自动通知工作，并发出报警信号。假如控制器本身出现故障，计算机系统在发出报警信号后还会做出相应的保护，进而确保锅炉的正常运行。

2锅炉控制系统概述

2.1水位调节系统

在锅炉正常运行过程中，水位的自动高低控制是保 证锅炉系统安全正常运行的重要依据。高水位，燃油分 离燃烧持续时间长，汽水燃油分离燃烧速度慢，蒸汽泵 带走的水使其质量差；水位过低，锅炉还可能存在爆炸、燃烧等安全隐患。因此，通过科学合理地调节水位控制，实现锅炉水位控制，作为锅炉水的燃烧和给水蒸汽的输 送，目前锅炉采用三级大冲量水位调节控制方案，其主 要原理是通过给气泵水与锅炉蒸汽的标准流量及其前馈 的一定比例关系进行数学运算，以蒸汽泵的流量前馈作 为锅炉前馈控制信号，是典型的锅炉前馈串联三级水位 调节控制系统，该控制算法有效地克服了水位对串级调 节锅炉过程性能造成的不良影响，采用微机变频器闭环 控制后，微机变频输出标准流量控制水位信号至微机变 频器，调节给水泵蒸汽转速，使其对给水泵的蒸汽转速 自动进行跟踪并使水位的自动变化，就可以能直接达到 精确水位控制。

2.2蒸汽压力控制系统

正常的工艺生产需要稳定的蒸汽压力，锅炉的蒸汽压力控制系统主要是根据生产所需要的实际所需要用气量进行蒸汽压力控制，以保证足够的蒸汽压力完成工业活动。如果生产量上升，那么用气量需求就会变大，此时蒸汽压力会下降，当蒸汽压力控制系统检测到锅筒工艺压力下降时变会自动提高蒸汽压力达到标准值，反之，如果生产量下降，那么用气量也会下降，此时蒸汽压力会上升，当蒸汽压力控制系统检测到锅筒工艺压力上升时，就会自动降低蒸汽压力达到标准值，锅炉机电一体化系统主要是通过压力传感器检测锅筒的压力情况，从而与标准压力值进行比较，然后实现对蒸汽压力的控制。蒸汽压力的控制需要鼓风机、路牌等协同作用，而鼓风机的风力控制以及炉排的转速控制都需要变频技术的参与。通过该系统可以实现锅炉设备的自动化控制，有效降低人力参与程度。

2.3 燃烧控制系统

对锅炉燃烧过程进行有效的控制可以提高锅炉运行的安全性、经济性以及环保性。员工以变频器输出的控制信号为基础，对锅炉的给煤量进行控制，对鼓风机的鼓风量进行调节，以使得锅炉膛中的煤实现燃烧的最优状态，变频器会对锅炉膛中负压传感器测得的压力值进行采集，进而采用内置调节功能对锅炉引风机的转动速率进行自动地调控，以保持锅炉膛负压的稳定性。引风机的转动速率可以直接由压力控制器的输出参数调节，这样对鼓风机电机与炉排的转动速率进行有效的调控之后，就可以使风煤获得最优的配比，进而使其燃烧状态达到最优，实现锅炉作业过程的有效自动控制。

3.变频技术在锅炉机电一体化节能系统中的应用

3.1测量检测仪表

测量检测仪表，主要是通过仪器对系统 的综合测量，实现对仪器的运行参数进行反复 调节和完善的基础作用，通过对仪器参数的调 节，可以将更准确的数据传送到可进行编程的 控制器内部，实现对整体系统的综合优化。在 锅炉机电一体化节能系统内部，通过测量检测 仪表所进行调节的数据内容，主要包括锅炉内 火焰的实时温度、室内蒸汽当前所承受的压力、鼓风机内的实时风量等，同时也正是通过测量 检测仪表的测量，才能进一步实现锅炉机电一 体化节能系统的顺利运行。

3.2可编程控制器及其系统程序的组成

可编程控制器及其系统程序的组成比较简单，主要组成元件有 CPU 微处理器、RAM 和 ROM、输入 / 输出线路、显示及辅助电路、总线以及通信辅助电路。可编程控制器在便于通讯的同时，还有利于联网工作的顺利开展，在实际运行过程中可以同时利用两台或者两台以上的 PLC 与计算机进行连接，从而实现全范围内共同控制的网络系统。PLC 和微机控制系统共同作用于锅炉机电一体化节能系统时具有较强的扩展性，在运行过程中通过少量输入和输出模块既可以增加控制点或者控制网路，在提高锅炉运行效益的同时，减少蒸汽的浪费。可编程控制器是锅炉机电一体化节能系统中的核心部分，其主要目的是辨别和处理各种运行状态，在确保逻辑运算和联锁保护安全可靠的同时，还能同时输入多个模块对数据进行处理，最后将标准的模拟信号显示出来，在控制变频器运行速度的前提下，提高锅炉的运行效率。可编程控制器的编程在锅炉机电一体化系统中发挥着至关重要的作用，该程序检测方式十分简单，仪表自身带有编程的功能，可以直接在面板上编写各类程序，编写后的程序在电池停止工作后自动保存，通常使用模块以运算功能和调节功能为主。运算功能的模块有前馈、基本调节、脉冲计数输出以及可变增益控制输出等。可编程控制器在实际运行过程中还配有自动报警系统，在完善锅炉机电一体化节能系统功能的同时，还能减少蒸汽的浪费量。

3.3变频变压调速器

在锅炉机电一体化节能系统中，变频器所起作用主要由鼓风机、引风机以及给水系统显示，其节能作用是非常关键的。对于变压调速器的节能原理来说，其关键在于交流异步电动机的转动速率，要对其极对数、转差率以及定子供电频率 进行清楚地了解。此外，要准确了解流量变化的节能原理，对风压以及风量的实际数值进行确定之后，根据流体力学的相关知识就可以掌握电风机转动速率与电源频率间的关系，进而为实现锅 炉效率的有效提升以及蒸汽损耗量的有效减少建立基础。

3.4引风机的锅炉变频自动控制功能

引风机主要功能就是对炉膛发生明火或在燃烧中燃烟后所产生的小型锅炉可燃浓烟有毒气体排放进行锅炉变频自动排放。在日常锅炉使用中，如果小型锅炉起动风量又被吹得过大，就很有可能会直接造成不必要的锅炉能源消耗浪费；如果大型锅炉起动风量较小，则导致锅炉内的排烟气体排放控制效果不明显，影响整个类型锅炉的正常工作效率。因此，利用新型锅炉电压变频系统自动控制功能系统等新技术，控制一个炉膛电压感应器的驱动装置，采集炉膛内的起动负压信号感应输出信号，将一个炉膛电压感应器所接收到的起动电压感应信号，以锅炉变频输出数据的高速传送信号形式对其进行变频传递或发送至一个定频电压变送器，再由一个定频电压变送器将其信号转化变频数值为炉膛感应器和电信 号，通过系统利用新的 pid 控制算法精确地对风速进行验算，利用锅炉变频信号输入机对自动测速器内部结构信号进行变频输出，将炉膛感应器和电信号变频数据传送变频数值至变频器。这时，变频器就要根据不同的类型炉膛起动电压和热信号感应信息以及锅炉起动风速频率对各个类型引风机的锅炉起动频率转速和电信号数据进行锅炉变频自动控制，调节各发电机起动风速。

4变频调速控制系统改造及设计

先要保证整个锅炉在燃烧过程中运行在最佳燃烧状态，就要有效调节鼓风量和入炉煤量的配比，工艺生产量不是固定的，存在着天然的峰值与谷值。因此，锅炉要保证最佳燃烧状态，也要根据工艺变化时刻进行调整。实现生产调整的基础是变频设备的使用和科学合理的调频方案。变频设备可以根据用实际情况和需求，实时调整转速，降低设备的能量损耗，并延长设备的使用寿命，达到节能降耗的目的。但是变频设备并不是独立存在的，其需要与整个系统共同发挥作用。因此，这就需要在变频设备的基础上制定科学合理的调频方案。科学合理的调频方案不仅可以有效保证生产的持续性和稳定性，随着工艺生产实际情况进行调节，并且可以有效降低电能损耗，实现节能的目的。其次，考虑到锅炉机电一体化节能系统在实际运行中各调节系统间相互关联，系统改造人员可将具体系统划分为水位调节、压力调节、经济燃料控制系统 3 个模块。其中水位调节主要包括单冲量、双冲量或三冲量等不同形式。本次改造主要采用三冲量调节方式，利用给水流量前馈比例运算。结合蒸汽流量前馈比例等级运算结果，可进行前馈串级调节系统搭建。同时在前馈串级调节系统内，以蒸汽流量为主要信号，结合锅筒水位阐参数及给水流量参数，对汽包水位进行控制，保证锅筒水位在一定限度内。最后，当前采用计算机模块实现变频技术控制系统可以分为闭环控制系统和开环控制系统，闭环控制系统相对复杂，由于增加了传感器、调节器等因此在投资量及安装量方面较之开环控制系统要大，但控制精度更高，因此实践设计中一般推荐使用闭环控制设计，并合理选择变频器，自动调整输出频率，进而调节电机的转速。

结语

由上文可知，将变频技术与可编程控制器应用于锅炉机电一体化系统中，能够对锅炉运行过程中相关参数进行直接、集中的反映，进而对确保运行正常进行所需数据进行快速、准确的计算。锅炉运行过程中的水位参数、压力参数以及炉膛负压参数等均可以显示于显示器。此外因为调节具有较高的准确性，引风、送风比可以得到完全自动的控制，使烟气当中氧含量得到有效的调节，进而提高燃料燃烧的充分性，减少了黑烟的产生，实现环境污染的有效减少的同时大大节约了能源。将变频技术应用于锅炉机电一体节能系统中，可以有效提升锅炉的使用效率，减少蒸汽的浪费。所以研究人员要充分了解、掌握锅炉变频系统，找出锅炉系统中存在的问题进而采取相应的措施予以有效地解决，以实现变频技术更好地应用以及锅炉系统安全、稳定的发展。

参考文献：

[1]王树琪.变频技术在锅炉机电一体化节能系统中应用[J].电子技术与软件工程，2016（10）：133.

[2]周凯.变频技术在锅炉机电一体化节能系统中的应用[J].锅炉制造，2017（3）：26-28.

[3]王鑫，王保军.变频技术在锅炉机电一体化节能系统中的应用[J].信息化建设，2016（4）：111.