專利名稱：燃氣鍋爐鼓風機變頻自動調(diào)節(jié)裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種燃氣鍋爐鼓風機變頻裝置，具體的說，涉及了一種燃氣鍋爐鼓風機變頻自動調(diào)節(jié)裝置。
背景技術：
鍋爐對企業(yè)的生產(chǎn)及安全至關重要，其產(chǎn)生的蒸汽是企業(yè)的主要動力；鍋爐有很多種類，常用的是燃氣鍋爐，其主要包括蒸汽系統(tǒng)、軟化水處理系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、排污系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)、疏水系統(tǒng)等，其中，燃燒系統(tǒng)的天然氣由外部管道送來，經(jīng)過濾分離，調(diào)節(jié)壓力，降至規(guī)定值后送至燃燒器，空氣由鼓風機從鍋爐底部吸入，經(jīng)風機擋板調(diào)風與天然氣混合，進入爐膛燃燒，煙氣送進煙囪，排入大氣；對于燃氣鍋爐，空氣與天然氣的配比很重要，而現(xiàn)有技術中，通常是按照提前分析出的固定配比值，通過閥門執(zhí)行器，分別對燃氣進氣閥和風量進氣閥進行開度控制，以達到燃氣和風量的配比；但采用該控制方法，在長期的使用過程中發(fā)現(xiàn)其存在兩大弊端一、通常，鼓風機電機采用的是高速風機，轉(zhuǎn)速比較高，并且是在一個相對封閉的環(huán)境里，所以產(chǎn)生的噪聲大，大多超過104dB，嚴重的影響了值班人員的正常工作，給他們的身心健康產(chǎn)生了嚴重的損害，同時，對周圍的環(huán)境也造成了影響；二、在鍋爐房實際設計過程中，由于事先很難準確地計算出管網(wǎng)的阻力，并且要考慮到長期運行過程中可能發(fā)生的各種問題，所以通常是把系統(tǒng)的最大風量和風壓富裕量作為選擇風機型號的設計值，但風機的型號和系列是有限的，往往在選用不到合適的風機型號時，只好往大機號上靠，這樣鍋爐鼓風機的風量和風壓富裕度達20％～30％是比較常見的；調(diào)查表明我國20T/H以上機組鍋爐鼓風機運行效率低于80％的占一半以上，低于50％的占20％左右；由于目前普遍的機組負荷率偏低，鼓風機的效率就更低，有的甚至不到30％，結(jié)果是大量浪費了電能；同時，由于該控制方案采用的是鼓風機滿負荷運轉(zhuǎn)，不考慮蒸汽壓力有時會比較低，不需要太大的風量，這樣就造成了電能的極大浪費，加大了能源的浪費。
為了解決以上技術難題，很多鍋爐企業(yè)和使用單位都在潛心研究，但都沒能找出合理的、適合現(xiàn)有技術的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術中燃氣鍋爐鼓風機變頻技術存在的不足，本發(fā)明提供一種能使燃氣鍋爐鼓風機噪音降低且節(jié)約電能的、結(jié)構(gòu)設計靈巧的燃氣鍋爐鼓風機變頻自動調(diào)節(jié)裝置，該裝置在現(xiàn)有技術的基礎上進行改造簡單，且改造成本低，效果突出，且遇到故障恢復到原控制結(jié)構(gòu)相當簡單，同時，該裝置還可實現(xiàn)空氣進量的微調(diào)節(jié)，以達到燃氣進量與空氣進量之間的精準配比。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是一種燃氣鍋爐鼓風機變頻自動調(diào)節(jié)裝置，包括鼓風機電機，三相電源，鍋爐程序控制器，與鍋爐程序控制器連接的鍋爐安全信息采集系統(tǒng)，由鍋爐程序控制器控制的燃氣進氣閥執(zhí)行器，在鼓風機電機和三相電源之間連接電機變頻器，電機變頻器連接燃氣進氣閥執(zhí)行器執(zhí)行動作傳感器以獲取變頻信息；所述傳感器是角度傳感器，所述角度傳感器的軸柄安裝在同步連動機構(gòu)一端，所述同步連動機構(gòu)的另一端安裝在燃氣進氣閥執(zhí)行器的執(zhí)行動作輸出軸上；所述同步連動機構(gòu)包括安裝在燃氣進氣閥執(zhí)行器的執(zhí)行動作輸出軸上的齒輪A和安裝在角度傳感器軸柄上的齒輪B，其中，齒輪A與齒輪B大小相同且相互嚙合；所述同步連動機構(gòu)包括安裝在燃氣進氣閥執(zhí)行器的執(zhí)行動作輸出軸上的扇形輪，設置在扇形輪扇面上的扇形軌道，設置在扇形軌道上的軌道輪，一端與角度傳感器軸柄固定連接的連桿和一端固定的復位拉簧，其中，軌道輪安裝在連桿的另一端，連桿安裝有軌道輪的一端連接復位拉簧的另一端；所述連桿一端呈直角與角度傳感器軸柄連接，連桿另一端呈直角設置安裝有軌道輪的安裝軸；所述扇形軌道夾設在不少于三塊可調(diào)夾塊上，所述扇形輪扇面上設置有可調(diào)夾塊滑移槽，所述可調(diào)夾塊上設置有絲杠絲孔，所述扇形輪扇形端面對應可調(diào)夾塊滑移槽處設置有絲杠孔，可調(diào)夾塊設置在可調(diào)夾塊滑移槽內(nèi)，穿過絲杠孔設置有絲杠，所述絲杠一端穿過絲杠絲孔設置并頂在可調(diào)夾塊滑移槽末端；所述絲杠伸出扇形輪扇形端面的一端的端面上設置有可調(diào)螺絲孔；所述扇形軌道一端固定于扇形輪扇面上；所述絲杠伸出扇形輪扇形端面的一端的直徑大于所述絲杠孔的直徑；所述扇形輪上設置有絲杠定位銷釘，所述絲杠上設置有定位槽，所述絲杠定位銷釘穿過扇形輪設置在絲杠定位槽內(nèi)。
經(jīng)過申請人多年的潛心鉆研和不斷的改進，本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術具有突出的實質(zhì)性特點和顯著的進步性，具體的說，其有益效果主要在于1、采用該裝置的變頻功能，可使燃氣鍋爐的鼓風機節(jié)約大量電能，給使用者節(jié)約巨大的成本；2、采用該裝置的變頻功能，可使燃氣鍋爐的鼓風機時刻處于變頻狀態(tài)，這樣也使得鼓風機的電機所產(chǎn)生的噪音大大降低，利于工作人員身心健康，給周圍創(chuàng)造良好的工作環(huán)境；3、該裝置結(jié)構(gòu)設計靈巧，巧妙的利用了現(xiàn)有技術的不足，并結(jié)合現(xiàn)有技術的特點，進行技術改造，其改造簡單，改造成本低，利于現(xiàn)有技術的更新?lián)Q代；4、該裝置采用的帶有可調(diào)軌道的扇形輪，可根據(jù)某個工作點的需要進行空氣進量的微調(diào)節(jié)，以達到燃氣進量與空氣進量之間的精準配比，為使用者帶來了極大的方便。

圖1是本發(fā)明的實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的扇形輪的平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的附圖3中A部分的放大結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式為了更進一步的說明本發(fā)明的特點和優(yōu)點，現(xiàn)結(jié)合附圖給出本發(fā)明的
具體實施例方式具體實施例一如圖1所示，一種燃氣鍋爐鼓風機變頻自動調(diào)節(jié)裝置，包括鼓風機電機6，三相電源9，鍋爐程序控制器2，與鍋爐程序控制器連接的鍋爐安全信息采集系統(tǒng)1，由鍋爐程序控制器2控制的燃氣進氣閥執(zhí)行器3，其中，在鼓風機電機6和三相電源9之間連接電機變頻器5，電機變頻器5連接燃氣進氣閥執(zhí)行器執(zhí)行動作傳感器以獲取變頻信息；所述鍋爐安全信息采集系統(tǒng)1包括各種鍋爐安全信息采集傳感器；所述傳感器是角度傳感器4，所述角度傳感器4的軸柄8安裝在同步連動機構(gòu)一端，所述同步連動機構(gòu)的另一端安裝在燃氣進氣閥執(zhí)行器3的執(zhí)行動作輸出軸7上；所述同步連動機構(gòu)包括安裝在燃氣進氣閥執(zhí)行器3的執(zhí)行動作輸出軸7上的齒輪A和安裝在角度傳感器4軸柄8上的齒輪B，其中，齒輪A與齒輪B大小相同且相互嚙合；以上結(jié)構(gòu)采用一比一的齒輪結(jié)構(gòu)，首先，把原燃燒機風閥執(zhí)行器上的風機擋板連桿去掉，把風機擋板鎖定到最大位置，開度為100％；然后，在燃氣進氣閥執(zhí)行器(在原燃燒機上，風閥執(zhí)行器與燃氣進氣閥執(zhí)行器是并聯(lián)關系)上加裝一套一比一的齒輪組，并在該齒輪組上加裝一個開度為0-90度的角度傳感器(DC24V/4-20mA)，當燃氣進氣閥執(zhí)行器動作時，帶動一比一齒輪組同步運行，且齒輪組帶動角度傳感器動作；然后，由角度傳感器輸出4-20mA反饋信號給變頻器(丹佛斯VLT6000/75KW)。
角度傳感器輸出的4-20mA反饋信號傳輸?shù)阶冾l器，以此來控制鼓風機電機的運轉(zhuǎn)，使鼓風機電機頻率降到10Hz、風壓在110mmH2O(毫米水柱)點火；點火完成后，根據(jù)負荷情況有比調(diào)儀、程序控制器、燃氣進氣閥執(zhí)行器、角度傳感器和變頻器一起共同控制鼓風機電機頻率，并以此來配合天燃氣調(diào)節(jié)閥來完成大火、小火的燃燒負荷調(diào)節(jié)。
該結(jié)構(gòu)的缺點是風比不能調(diào)整，燃燒不充分，一氧化碳含量不好控制，容易積碳，還需要作進一步的改進。
具體實施例二如圖2所示，基于具體實施例一，所述同步連動機構(gòu)也可以是以下結(jié)構(gòu)，其包括安裝在燃氣進氣閥執(zhí)行器3的執(zhí)行動作輸出軸7上的扇形輪11，設置在扇形輪11扇面上的扇形軌道12，設置在扇形軌道12上的軌道輪13，一端與角度傳感器4軸柄8固定連接的連桿14，角度傳感器固定板10和一端固定在角度傳感器固定板10上的復位拉簧17，其中，軌道輪13安裝在連桿14的另一端，連桿14安裝有軌道輪的一端連接復位拉簧17的另一端；所述連桿14一端呈直角與角度傳感器4軸柄8連接，連桿14另一端呈直角設置安裝有軌道輪13的安裝軸15；如圖2、圖3和圖4所示，所述扇形軌道12一端固定在扇形輪11的扇面上，其余部分活動夾設在六塊可調(diào)夾塊18上；所述扇形輪11扇面上設置有可調(diào)夾塊滑移槽21，可調(diào)夾塊18設置在可調(diào)夾塊滑移槽21內(nèi)；所述可調(diào)夾塊18上設置有絲杠絲孔，所述扇形輪11扇形端面23對應可調(diào)夾塊滑移槽21處設置有絲杠孔，其中，穿過絲杠孔設置有絲杠16，所述絲杠16一端穿過絲杠絲孔咬合設置，并且，絲杠16該端頂在可調(diào)夾塊滑移槽21末端，以防止絲杠16在旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)過程中向下移動，進而防止絲杠16達不到調(diào)節(jié)可調(diào)夾塊18的作用；所述絲杠16伸出扇形輪扇形端面的一端20的端面上設置有可調(diào)螺絲孔，用于調(diào)節(jié)絲杠16，使絲杠16旋轉(zhuǎn)，并帶動可調(diào)夾塊18上下移動；所述絲杠16伸出扇形輪扇形端面的一端20的直徑大于所述絲杠孔的直徑，該結(jié)構(gòu)的目的在于防止絲杠16在旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)過程中向下移動，進而防止絲杠16達不到調(diào)節(jié)可調(diào)夾塊18的作用；所述扇形輪上設置有絲杠定位銷釘22，所述絲杠16上設置有定位槽，所述絲杠定位銷釘22穿過扇形輪11設置在絲杠定位槽內(nèi)，該結(jié)構(gòu)的目的在于防止絲杠16在旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)過程中向下移動，進而防止絲杠16達不到調(diào)節(jié)可調(diào)夾塊18的作用；
所述扇形輪11上設置有軸孔24，以便于扇形輪11與燃氣進氣閥執(zhí)行器的連接。
以上結(jié)構(gòu)采用扇形輪結(jié)構(gòu)，首先，把原燃燒機風閥執(zhí)行器上的風機擋板連桿去掉，把風機擋板鎖定到最大位置，開度為100％；然后，在燃氣進氣閥執(zhí)行器(在原燃燒機上，風閥執(zhí)行器與燃氣進氣閥執(zhí)行器是并聯(lián)關系)上加裝一個扇形輪，并在0-90度的角度傳感器(DC24V/4-20mA)上的一端加裝一個連桿，連桿的另一端上加裝一個軌道輪，當燃氣進氣閥執(zhí)行器動作時，帶動扇形輪同步運行，軌道輪在扇形軌跡上運動，通過連桿帶動角度傳感器動作；然后，由角度傳感器輸出4-20mA反饋信號給變頻器(丹佛斯VLT6000/75KW)。
角度傳感器輸出的4-20mA反饋信號傳輸?shù)阶冾l器，以此來控制鼓風機電機的運轉(zhuǎn)，使鼓風機電機頻率降到10Hz、風壓在110mm H2O(毫米水柱)點火；點火完成后，根據(jù)負荷情況有比調(diào)儀、程序控制器、燃氣進氣閥執(zhí)行器、角度傳感器和變頻器一起共同控制鼓風機電機頻率，并以此來配合天燃氣調(diào)節(jié)閥來完成大火、小火的燃燒負荷調(diào)節(jié)。
該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是風比可以調(diào)整，燃燒充分，一氧化碳含量能控制在正常范圍以內(nèi)。
經(jīng)過大量數(shù)據(jù)采集和多次反復的試驗，我們研制的鼓風機變頻自動調(diào)節(jié)裝置，其優(yōu)點主要在于一、找到了可以代替瞬間風量的可控參數(shù)；二、找到了鼓風機運行軌跡與風量的類漸開性關系；這將給其它鍋爐的改造提供了寶貴的數(shù)據(jù)和成功的經(jīng)驗。
采用本技術的效果1、設備現(xiàn)狀采用1臺WNS20-1.6-YQ型全自動燃氣、燃油雙燃料20T/h鍋爐(主要燃料是天然氣，柴油為備用燃料)，生產(chǎn)廠家是西安金牛鍋爐廠，鼓風機電機是ABB公司電機，型號QA280S2A/75KW，電壓380V，電流131.9A，轉(zhuǎn)速2967轉(zhuǎn)/分；該鍋爐的鼓風機原來采用星—三角啟動(定風量)，然后一直保持在工頻狀態(tài)下運轉(zhuǎn)。
2、測試工具1、噪聲測試設備聲級計，型號PS-1A，串號0789；2、風壓試驗用具U型壓力計，單位mmH2O；3、三相有功功率DT862-4；4、電流互感器150A/5AV，精度0.5。
3、節(jié)能估算按40KW計算
經(jīng)濟效益40×0.5×6200×4/10000＝49.6萬度。
根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析可以看出，鼓風機電機的變頻改造每年可節(jié)約49.6萬度電能。
4、降低噪聲試驗本試驗嚴格按照鍋爐運行和操作規(guī)范進行。
試驗數(shù)據(jù)
通過對實驗數(shù)據(jù)的對比分析，可以看出如果鼓風機變頻運行的情況下，頻率降低，噪音也會隨之快速降低，實際上鍋爐的運行效率基本上都在80％左右，工頻50Hz運行的情況很少，基本上都是在22Hz～46Hz左右，這樣就可以有效的降低噪音對人體和環(huán)境的影響。
表一鼓風機電機改造前
表二鼓風機電機變頻改造后
通過對比表一、表二的數(shù)據(jù)可以看出鼓風機變頻改造后噪聲降低了接近20dB，電機的實際平均使用功率降低到30KW左右，同時也使變頻器能更好的發(fā)揮作用，充分地發(fā)揮了設備的設計功能。
試驗數(shù)據(jù)表三QA280S2A/75KW ABB電機改用變頻后參數(shù)
表四采用本變頻技術后，變頻器頻率參數(shù)與功率參數(shù)對照表
以上表二、表三、表四中的功率、電流數(shù)據(jù)均由(丹佛斯VLT6000/75KW)變頻器讀出。
權利要求
1.一種燃氣鍋爐鼓風機變頻自動調(diào)節(jié)裝置，包括鼓風機電機，三相電源，鍋爐程序控制器，與鍋爐程序控制器連接的鍋爐安全信息采集系統(tǒng)，由鍋爐程序控制器控制的燃氣進氣閥執(zhí)行器，其特征在于在鼓風機電機和三相電源之間連接電機變頻器，電機變頻器連接燃氣進氣閥執(zhí)行器執(zhí)行動作傳感器以獲取變頻信息。
2.根據(jù)權利要求1所述的燃氣鍋爐鼓風機變頻自動調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述傳感器是角度傳感器，所述角度傳感器的軸柄安裝在同步連動機構(gòu)一端，所述同步連動機構(gòu)的另一端安裝在燃氣進氣閥執(zhí)行器的執(zhí)行動作輸出軸上。
3.根據(jù)權利要求2所述的燃氣鍋爐鼓風機變頻自動調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述同步連動機構(gòu)包括安裝在燃氣進氣閥執(zhí)行器的執(zhí)行動作輸出軸上的齒輪A和安裝在角度傳感器軸柄上的齒輪B，其中，齒輪A與齒輪B大小相同且相互嚙合。
4.根據(jù)權利要求2所述的燃氣鍋爐鼓風機變頻自動調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述同步連動機構(gòu)包括安裝在燃氣進氣閥執(zhí)行器的執(zhí)行動作輸出軸上的扇形輪，設置在扇形輪扇面上的扇形軌道，設置在扇形軌道上的軌道輪，一端與角度傳感器軸柄固定連接的連桿和一端固定的復位拉簧，其中，軌道輪安裝在連桿的另一端，連桿安裝有軌道輪的一端連接復位拉簧的另一端。
5.根據(jù)權利要求4所述的燃氣鍋爐鼓風機變頻自動調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述連桿一端呈直角與角度傳感器軸柄連接，連桿另一端呈直角設置安裝有軌道輪的安裝軸。
6.根據(jù)權利要求4所述的燃氣鍋爐鼓風機變頻自動調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述扇形軌道夾設在不少于三塊可調(diào)夾塊上，所述扇形輪扇面上設置有可調(diào)夾塊滑移槽，所述可調(diào)夾塊上設置有絲杠絲孔，所述扇形輪扇形端面對應可調(diào)夾塊滑移槽處設置有絲杠孔，可調(diào)夾塊設置在可調(diào)夾塊滑移槽內(nèi)，穿過絲杠孔設置有絲杠，所述絲杠一端穿過絲杠絲孔設置并頂在可調(diào)夾塊滑移槽末端。
7.根據(jù)權利要求6所述的燃氣鍋爐鼓風機變頻自動調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述絲杠伸出扇形輪扇形端面的一端的端面上設置有可調(diào)螺絲孔。
8.根據(jù)權利要求6所述的燃氣鍋爐鼓風機變頻自動調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述扇形軌道一端固定于扇形輪扇面上。
9.根據(jù)權利要求6所述的燃氣鍋爐鼓風機變頻自動調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述絲杠伸出扇形輪扇形端面的一端的直徑大于所述絲杠孔的直徑。
10.根據(jù)權利要求6所述的燃氣鍋爐鼓風機變頻自動調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述扇形輪上設置有絲杠定位銷釘，所述絲杠上設置有定位槽，所述絲杠定位銷釘穿過扇形輪設置在絲杠定位槽內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能使燃氣鍋爐鼓風機噪音降低且節(jié)約電能的、結(jié)構(gòu)設計靈巧的燃氣鍋爐鼓風機變頻自動調(diào)節(jié)裝置，它包括鼓風機電機，三相電源，鍋爐程序控制器，與鍋爐程序控制器連接的鍋爐安全信息采集系統(tǒng)，由鍋爐程序控制器控制的燃氣進氣閥執(zhí)行器，在鼓風機電機和三相電源之間連接電機變頻器，電機變頻器連接燃氣進氣閥執(zhí)行器執(zhí)行動作傳感器以獲取變頻信息；該裝置在現(xiàn)有技術的基礎上進行改造簡單，且改造成本低，效果突出，且遇到故障恢復到原控制結(jié)構(gòu)相當簡單，同時，該裝置還可實現(xiàn)空氣進量的微調(diào)節(jié)，以達到燃氣進量與空氣進量之間的精準配比。
文檔編號H02P27/04GK101067494SQ20071005455
公開日2007年11月7日 申請日期2007年6月12日 優(yōu)先權日2007年6月12日
發(fā)明者王建忠, 盧方, 劉季, 張昕 申請人:鄭州卷煙總廠