一種蒸汽鍋爐變頻給水控制方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鍋爐給水控制方法，特別涉及一種蒸汽鍋爐的變頻給水控制方 法，屬于鍋爐控制技術領域。
【背景技術】
[0002] 目前蒸汽鍋爐給水控制方式較為普遍的是采用工頻給水泵配電動調(diào)節(jié)閥控制給 水大小，也有采用變頻器調(diào)節(jié)給水泵的轉(zhuǎn)速來控制給水量，但水泵轉(zhuǎn)速與產(chǎn)生的水量不是 線性對應關系，造成調(diào)節(jié)穩(wěn)定性差，因此需要對變頻給水控制方法進行改進。首先對以上兩 種工作方法進行總結(jié)說明，常見的給水系統(tǒng)框圖如附圖2所示，整個控制核心是閉環(huán)式 PID控制器對變頻頻率或調(diào)節(jié)閥開度進行調(diào)整，從而改變給水量的大小，工作過程中PID控 制器通過對比水位的"給定值"與"過程值"來計算PID輸出的大小，達到自動調(diào)節(jié)鍋爐給 水的目的。以下是這種兩種給水方式的優(yōu)缺點總結(jié)： 1、電動閥調(diào)節(jié)給水量： a) 給水泵電機始終處于工頻運行狀態(tài)，流量越小水泵電機的效率越低，不符合節(jié)能的 需求； b) 鍋爐壓力變化時，調(diào)節(jié)閥相同開度的情況下鍋爐壓力越低流量越大，而太大流量會 影響鍋爐運行穩(wěn)定性，因此鍋爐使用壓力越低，可調(diào)節(jié)范圍越小、電機的效率越低，穩(wěn)定性 也隨著壓力降低而變差。
[0003] 2、變頻器調(diào)節(jié)給水量： a) 水泵不同轉(zhuǎn)速會產(chǎn)生不同的壓力，只有水泵產(chǎn)生壓力超過鍋爐壓力時才能產(chǎn)生流 量，因此在低頻率段調(diào)節(jié)變頻是無效調(diào)節(jié)，不能產(chǎn)生流量，且鍋爐工作額定設計壓力下時最 為嚴重，隨著鍋爐工作壓力降低，無效調(diào)節(jié)的區(qū)間也會變??； b) 當鍋爐壓力設定在較低壓力且水泵不變的情況下，不能產(chǎn)生流量的區(qū)間隨著壓力降 低而變小，但變頻高頻率時產(chǎn)生壓力遠大于鍋爐壓力，會引起流量劇增而嚴重影響鍋爐內(nèi) 的水氣平衡，導致鍋爐壓力及水位產(chǎn)生強烈波動，使鍋爐運行穩(wěn)定性變差； c) 因給水泵電機的轉(zhuǎn)速的三次方與功耗存在倍率關系，所以變頻器使轉(zhuǎn)速下調(diào)后的節(jié) 能效果非常明顯。變頻節(jié)能原理應用已很普遍，此處不再熬述。
[0004] 總結(jié)來看目前的鍋爐給水方式的結(jié)果如下：a) 使用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)效果相對較好， 但能耗比高，且鍋爐工作壓力低時可調(diào)節(jié)范圍會變小，現(xiàn)在已逐漸被變頻器調(diào)節(jié)給水方式 替代；b)使用變頻器調(diào)節(jié)給水可以起到很好的節(jié)能效果，但有效調(diào)節(jié)區(qū)間較小，且鍋爐壓 力變化時也會使調(diào)節(jié)區(qū)間變化，導致變頻有效調(diào)節(jié)范圍不能確定，工作穩(wěn)定性差。
[0005] 在蒸汽鍋爐給水方式上，需要一種既能靈敏調(diào)節(jié)、又能保證鍋爐工況溫度的給水 控制方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的主要針對水泵變頻調(diào)節(jié)區(qū)間不確定、調(diào)節(jié)流量不準確進行改進，改 善變頻給水系統(tǒng)穩(wěn)定性和準確度。
[0007] 為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所采用的技術方案為：一種蒸汽鍋爐的變頻給水控 制方法，包括以下步驟： A :在鍋爐額定工作壓力以下從低到高劃分出若干個壓力點，最高壓力點為鍋爐額定工 作壓力； B :測定對應于以上劃分的各壓力點的變頻給水最低頻率和變頻給水最高頻率，其中： 某壓力點的變頻給水最低頻率對應的泵后出口水壓為該壓力；某壓力點變頻給水最高頻率 對應的泵后出口水壓為該壓力加上ΡΔ 2，ΡΛ 2為水泵最高揚程時對應的出口水壓與鍋 爐額定壓力的壓力差； C :變頻給水時，測定當前鍋爐的實際工作壓力，根據(jù)鍋爐的實際工作壓力找出對應于 步驟B內(nèi)的變頻給水頻率工作區(qū)間，當鍋爐的實際工作壓力與步驟B中的某個壓力點一樣 時，該壓力點所對應的變頻給水最低頻率和變頻給水最高頻率即為實際的變頻工作區(qū)間， 當鍋爐的實際工作壓力與不在步驟B中的壓力點上時，找出步驟B中與鍋爐的實際工作壓 力最接近的上下兩個壓力點，根據(jù)這兩個壓力點所對應的變頻給水最低頻率和變頻給水最 高頻率按照線性方法計算出當前鍋爐實際壓力下的變頻給水最低頻率和變頻給水最高頻 率，即為當前鍋爐壓力下變頻給水的頻率區(qū)間； D :調(diào)節(jié)變頻給水設備的頻率處于步驟C所得到的變頻給水的頻率區(qū)間內(nèi)給鍋爐供水。 進一步的，步驟A中從零開始從低到高劃分出若干個壓力點，各壓力點間隔相同，最大壓力 點為鍋爐的額定壓力，進一步的，步驟A中的壓力點數(shù)不少于10個。
[0008] 本發(fā)明的有益技術效果在于：本發(fā)明在變頻給水時根據(jù)鍋爐的實際工作壓力，找 出該壓力下變頻供水設備的最低變頻給水頻率和最高變頻給水頻率的區(qū)間，調(diào)節(jié)實際變頻 給水頻率位于該頻率區(qū)間，由于實際頻率大于最低變頻給水頻率，所以變頻供水設備出口 的水壓大于鍋爐壓力，能夠形成有效供水，在實際頻率小于最高變頻給水頻率下供水，不會 對鍋爐的工況溫度性產(chǎn)生影響，經(jīng)多次、多臺不同型號和容量的鍋爐使用驗證，本方法有效 調(diào)節(jié)區(qū)間大，供水穩(wěn)定，能耗低，能優(yōu)化鍋爐的供水方案。
【附圖說明】
[0009] 圖1是本方法的控制框圖。
[0010] 圖2是傳統(tǒng)變頻給水控制的方框圖。
【具體實施方式】
[0011] 為了更充分的解釋本發(fā)明的實施，提供本發(fā)明的實施實例，這些實施實例僅僅是 對本發(fā)明的闡述，不限制本發(fā)明的范圍。
[0012] 一、控制原理： 實現(xiàn)鍋爐給水的自動控制就要控制給水量，而且實際運行使用時給水管道都是固定不 變的，因此本方法主要是通過變頻器調(diào)節(jié)壓力差來控制給水流量。根據(jù)謝才公式推導出的 常用管道計算公式可以看出，在管道全部固定的情況下只要控制管道兩段的壓力差就可以 控制水流量，謝才公式如下： 流量：Q=CA V (RJ)= V [PAPgSL)] 式中：C :管道的謝才系數(shù)；L :管道長度；P :管道兩端的壓力差；R :管道的水力半徑； P :液體密度；g:重力加速度；S :管道的摩阻。因管道固定不變，公式中的L、R、P、g、S也 就確定下來成為定值，如果管道兩段是變頻給水泵出口和鍋爐進口，當給水泵出口與鍋爐 進水口之間的壓力差(下文用P△表示）恒定時，進入鍋爐的水流量也就成為固定值。在 管道全開時測定兩端的壓差：給水泵工頻運轉(zhuǎn)壓力-鍋爐額定壓力=ΡΛ1，此壓力差可 以產(chǎn)生滿足鍋爐最大輸出負荷的給水流量，當在不同鍋爐壓力時控制給水泵轉(zhuǎn)速使當前的 ΡΛ值與額定壓力下測定的ΡΛ 1值相同就可以得到相同的給水流量，以此來滿足鍋爐最大 的補水需求，對應水泵調(diào)節(jié)的上限。而在壓力差PA=O時流量也等于零，但只要ΡΛ > O就 會產(chǎn)生流量，因此P Λ =0時是水泵有效調(diào)節(jié)范圍的最小值，也就是水泵調(diào)節(jié)的下限。以上推 論總結(jié)出鍋爐給水泵在不同鍋爐壓力下變頻調(diào)節(jié)區(qū)間對應的出口壓力為：
式中： Pmin :變頻調(diào)節(jié)區(qū)間低限對應的泵后最低出口壓力； Pmax :變頻調(diào)節(jié)區(qū)間商限對應的栗后最商出口壓力； Pnow :鍋爐當前壓力值； ΡΛ1 :鍋爐額定力下給水泵工頻運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的壓力與鍋爐額定壓力之間的差值； 得到給水泵的變頻調(diào)節(jié)區(qū)間對應壓力后，下一步就是測定壓力對應的變頻頻率，下面 對測試方法進行進一步說明： 最低出口壓力Pmin對應頻率：這個測定比較簡單，就是控制泵可以生產(chǎn)的壓力。測 試時讓水泵處在滿水狀態(tài)、水泵后閥門關閉，通過變頻器控制水泵后壓力與鍋爐當前壓力 "Pnow"相同，此時的變頻頻率就是"Pnow"下對應的最低運行頻率。最高出口壓力Pmax對 應頻率：一般情況下管道比較平整，管道的壓力損失在不同管道長度會有微量變化，且壓力 差P △很小，另外流量計算公式中的流量和兩個壓力都是變化量，因此調(diào)節(jié)控制的難度很 大，測定過于困難和繁瑣，不易實現(xiàn)，需要用其它方法對調(diào)節(jié)高限進行測定。"P △ 1"在這個 系統(tǒng)下產(chǎn)生的流量是個固定量，說明水泵此時所產(chǎn)生能量也是個固定值，而水泵參數(shù)中有 個重要參數(shù)"最高揚程"，它可體現(xiàn)水泵工頻狀態(tài)