[实用新型]一种工业锅炉给水系统的节能装置及其控制方法

说明书

技术领域

    本实用新型涉及一种工业锅炉给水系统的节能装置及其控制方法，属于自动控制领域。

背景技术

工业锅炉一般采用给水泵进行供水，给水泵的功率从数十千瓦到数百千瓦不等，锅炉容量越大给水系统的能耗越高。目前工业锅炉给水系统的水流量控制的主要方法是通过控制电动阀的开度而控制。有的工业锅炉给水系统在给水泵上安装了变频器，但是变频器的控制目标仅是稳定给水压力，没有充分挖掘变频器的节能潜力。有的虽同时安装了电动阀和变频器，但没有充分发挥电动阀和变频器的联合优化控制作用，仍以变频器作为恒压，电动阀作为流量控制，没有更好地实现节能。由于给水泵的能耗与给水泵的转速成平方的关系，因此在确保给水系统安全的前提下尽量降低给水泵的转速是节能的关键措施。给水与汽包之间必须保持足够的压力差（后面简称水汽压力差）才能确保锅炉进水，特别是在锅炉工况变化需要较小的水流量时，既要求降低给水泵转速而减小流量又要求提高转速以维持足够的水汽压力差，这就导致给水系统的剧烈波动，不仅不安全而且电能浪费严重，需要从变频器和电动阀两方面进行控制。

水汽压力差可以通过变频器和电动阀这两个设备进行调节，在同样的转速条件下阀门开度越小水压力差越大，在同样的阀门开度条件下转速越高水压力差越大，反之依然。阀门开度越小越容易造成水能损失。实践证明，完全通过变频器维持足够的水汽压力差所耗费的电能比通过改变阀门开度所耗费的电能要大，在给水流量较小时电能的浪费尤为严重。因此需要在变频器输出量与阀门开度间寻求一个最佳接合点，以达到更为显著的节能效果。

实用新型内容

鉴于上述存在的问题和不足，本实用新型提供一种工业锅炉给水系统的节能装置及其控制方法，采用变频和变阀联合调节的办法优化控制锅炉给水，达到最大限度节能的目的；同时大大减小流程设备的磨损，可延长流程设备的使用年限。

本实用新型采用的技术方案为：节能装置硬件包括变频器3、给水压力变送器5、蒸汽压力变送器7、电动阀9、流量计10和可编程控制器11，变频器3连接给水泵4的控制端，在给水泵4至省煤器16的输出管道上依次安装电动阀9、流量计10，给水泵4和电动阀9之间接安装有给水压力变送器5，锅炉汽包8经过蒸汽压力变送器7与可编程控制器11连接，流量计10和给水压力变送器5与可编程控制器11输入端连接，变频器3和电动阀9与可编程控制器11输出信号端连接。

可编程控制器中安装有锅炉给水控制回路软件，软件包括比较器1、增量式PID控制器2和自寻优控制器6，自寻优控制器6包括分析比较器12、选择开关13、控制表14和搜索器15；比较器1通过增量式PID控制器2和变频器3、给水泵4、电动阀9、锅炉汽包8依次串接，给水流量给定值SP和电动阀输出端的流量计信号输入比较器1，给水流量给定值、给水压力信号、蒸汽压力信号信号输入自寻优控制器6的分析比较器12，分析比较器12的输出端口与选择开关13连接，选择开关13的输出端口分别连接控制表14和搜索器15，控制表14和搜索器15的输出端口分别连接电动阀9。

本实用新型的有益效果是，采用变频和变阀联合调节的办法优化控制锅炉给水，达到最大限度节能的目的；可大大减小流程设备的磨损，可延长流程设备的使用年限。

附图说明

图1是本实用新型的节能装置结构示意图；

图2是本实用新型的控制原理示意图；

图3是本实用新型的自寻优控制器原理图。

    图中:1-比较器、2-增量式PID控制器、3-变频器、4-给水泵、5-给水压力变送器、6-自寻优控制器、7-蒸汽压力变送器、8-锅炉汽包、9-电动阀、10-流量计、11-可编程控制器、12-分析比较器、13-选择开关、14-控制表、15-搜索器、16-省煤器。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，节能装置硬件包括变频器3、给水压力变送器5、蒸汽压力变送器7、电动阀9、流量计10和可编程控制器11，变频器3连接给水泵4的控制端，在给水泵4至省煤器16的输出管道上依次安装电动阀9、流量计10，给水泵4和电动阀9之间接安装有给水压力变送器5，锅炉汽包8经过蒸汽压力变送器7与可编程控制器11连接，流量计10和给水压力变送器5与可编程控制器11输入端连接，变频器3和电动阀9与可编程控制器11输出信号端连接。