前言

锅炉是集中供热领域的热源。当前，多数供热企业所使用的锅炉不但年数久技术且也相对落后，尤其是高耗能问题一直较为突出，实践工作中，造成该问题的一个重要原因是锅炉电机在选型时均以满足最大负荷时的功耗为基本要求，但在工频运行过程中，电机其实大部分时间均不在满负荷状态，如此便造成了相当部分的功率损耗。另外，运行过程中风机、水泵的流量增减主要是通过风门挡板、调节阀的开度来进行调节，或者是采用回流支路实现的，这两种方法都存在明显的缺陷。采用风机出口风门挡板、水泵调节阀调节时，由于阀门开度的减小，风机、水泵出口的压力会上升，阀门两边的压差将增大。当增大到很大时不但会造成风机、水泵的能量浪费，而且使该风机、水泵的振动和磨损加大，进而寿命缩短；水泵采用回流支路调整时，大量的水回流也同样造成能量的消耗，还会对电机的寿命产生不良影响。

因此，将变频技术应用于锅炉机电一体化节能系统中，根据锅炉实际运行工况动态改变电动机工作电源频率，进而完成电机转速控制，最终实现锅炉的节能降耗，已成为近年来多数供热企业技术改造项目的重点。本文结合工作实践，就变频技术在锅炉机电一体化节能系统中的应用展开分析探讨。【1】

1 变频技术在锅炉机电一体化节能系统中的应用

锅炉机电一体化节能系统由测量检测仪表、可编程控

制器（plc）以及变频变压调速器三部分共同组成,其中各组成部分在节能系统中发挥着至关重要的作用,缺少其中任何一组成部分，锅炉机电一体化节能系统将很难发挥节能效益。

1.1测量检测仪表

测量检测仪表在锅炉机电一体化节能系统中，主要发挥着将锅炉现场运行参数调节成规范的标准信号作用,信号被传输传送到可编程控制器（plc）中，可编程控制器（plc）再结合相关参数设置进行逻辑控制。在锅炉机电一体化节能系统中，测量检测仪表测量和调节的参数，主要有火焰的实际温度、蒸汽所承受的压力、给水的实际流量、送风机的风量以及烟气中的含氧量等等。【2】

1.2可编程控制器

可编程控制器系统，主要分为CPU微型处理器、随机

存取存储器以及只读存储器、输入/输出线路、通信及辅助电路等基础部分。可编程控制器（plc）的核心是CPU模块，通过该模块能完成多种数据的处理和分辨，结合逻辑运算能力和关联性保护措施能对锅炉其他多个模块进行数据处理。

可编程控制器（plc）通过数据的控制和信号的模拟实现对变频器的控制，进而影响电机运行，保证锅炉高效率运转，降低不必要的能源使用。可编程控制器（plc）具有可编程特性，通过上位机完成相关参数设置，并将参数进行储存，这样能完成控制模块的前馈功能、调节功能、计数输出功能等。除此之外，通过可编程控制器（plc）还能实现自动报警，对锅炉的机电一体化控制系统具有较高的节能效果，可以有效降低锅炉产生的蒸汽损耗量，提高锅炉运行效率。

1.3 变频变压调速器

变频变压调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：n=60f(1-s)/p，(式中n转速、f输入频率、s电机转差率、p电机磁极对数)，风机、水泵大多数为交流异步电机(大功率的多数为同步电机)，异步电动机或同步电动机的转速与电源的频率f成正比，改变定子供电频率就改变了电动机的转速。变频调速装置，是将电网50Hz的交流电，变成频率可调、电压可调的交流电去驱动交流电动机实现调速的。变频器就是基于上述原理，采用交—直—交电源变换技术，电力电子、微电脑控制等技术于一身的综合性电气产品。

2 锅炉控制系统的原理分析和控制分析

锅炉控制系统结构包括压力控制系统、燃烧控制系统、水位调节系统。

2.1压力控制系统

锅炉设备的工作过程是将水变成蒸汽的过程，锅炉的压力形成就是水受热蒸发其体积膨胀，产生的蒸汽具有一定压力范围。工作人员通过调节产汽量，锅炉设备压力得到有效控制。

如果锅炉的蒸汽压力大。传感器实时传送蒸汽压力值，当锅炉内蒸汽压力增加到超过给定值时，系统会做出PID调节，可编程控制器（PLC）发出降低水量、减少给煤量的指令，给水泵、给煤机按照指令的具体数据完成相关减速动作，进而降低锅炉的蒸汽压力。【3】

如果锅炉的蒸汽压力小。当锅炉内蒸汽压力降低到低于给定值时，这样不能满足蒸汽的输出量，那么系统会做出PID调节，向变频变压器发出增加蒸汽量的指令，通过给水泵、给煤机、送风机完成相关增速动作来使锅炉升温，以增加锅炉的产汽量，满足提高蒸汽压力的目的。

2.2烧控制系统

控制锅炉的燃烧过程能够有效的保证锅炉安全、经济、节能的运行。可编程控制器（plc）通过采集炉膛负压传感器的测量值，经过PID调节功能将模拟量输出信号传给变频器，综合调节送风机、给煤机、炉排转速，结合传感器压力感应，达到风煤配比最合理，实现锅炉炉膛负压稳定，取得最佳的燃烧效果，保证自动控制锅炉工作的效果。

2.3水位调节系统

锅炉汽包水位是锅炉生产过程的主要工艺指标，同时也是保证锅炉安全运行主要条件之一。锅炉汽包的水位过高或者过低都容易引发锅炉安全事故。在水位过高的时候，锅炉内的燃料燃烧速度低，蒸汽和水混合不容易分离，出现带液现象，影响锅炉产汽质量。如果水位过低，那么锅炉长时间加热容易引发爆炸危险。因此锅炉的水位调节对锅炉的生产安全和生产质量都有重要意义。

目前锅炉汽包水位调节控制一般使用三冲量的调节方式，其利用蒸汽流量、汽包水位、给水流量三个参数进行液位调节。蒸汽流量作为前馈信号，汽包水位为主参数，给水流量为副参数构成串级回路，它是一个前馈串级调节系统。这种方法的优势是能防止出现虚假水位，通过将模拟信号输出给变频器来控制锅炉水泵，保证水位始终处于安全界线以上。

总之，随着热电领域蓬勃发展，我国能源需求量增加、社会能源供不应求的问题愈发突出，变频调速以其众多明显优势，已成为国内公认的、最有发展前途的调速方式。更是在当前节能减排、建设节约型社会的大背景下，供热企业节能技术改造的重要手段。应用变频技术强化提升控制水平，有效的节约了能源、降低了生产成本、延长了附属设备的使用寿命、避免了重大事故发生。

[1] 张倩.锅炉机电一体化节能系统中变频技术的应用[J].湖北农机化，2019(9):12-13.

[2] 杨德福.浅谈电子自动化技术在火力发电中的创新与应用[J].工程技术：全文版，2015（18）：136

[3]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.