工业高效锅炉节能装置论文和设计-赵国庆

全文摘要

一种工业高效锅炉节能装置。目前，工业锅炉根据采用的燃料不同，通常分为燃煤、燃油和燃气三种。这三种锅炉的燃烧过程控制系统基本相同，只是燃料量的调节手段有所区别。一种工业高效锅炉节能装置，其组成包括：炉筒（1）、变频器A（2）、变频器B（3）和变频器C（4），变频器A分别与鼓风机（5）和压力控制器A（6）连接，压力控制器A与压力传感器A（7）连接，压力传感器A设置在进风管（8）内，进风管插入在炉膛（9）内，进风管与鼓风机连接，炉膛的另一端与出风管（10）连接，出风管与引风机（11）连接，引风机分别与变频器B和压力控制器B（12）连接。本实用新型应用于锅炉节能领域。

主设计要求

1.一种工业高效锅炉节能装置，其组成包括：炉筒、变频器A、变频器B和变频器C，其特征是：所述的变频器A分别与鼓风机和压力控制器A连接，所述的压力控制器A与压力传感器A连接，所述的压力传感器A与进风管连接，所述的进风管的一端插入在炉膛内，所述的进风管的另一端与所述的鼓风机连接，所述的炉膛的另一端与出风管连接，所述的出风管与引风机连接，所述的引风机分别与所述的变频器B和压力控制器B连接，所述的压力控制器B与压力传感器B连接，所述的压力传感器B与所述的出风管连接，所述的炉筒设置在所述的炉膛上方。

设计方案

2.根据权利要求1所述的工业高效锅炉节能装置，其特征是：所述的炉筒上安装有液位传感器，所述的液位传感器与水位控制器连接，所述的水位控制器与所述的变频器C连接，所述的炉筒还分别与出水管和进水泵连接，所述的进水泵分别与所述的变频器C和送水管连接。

3.根据权利要求1或2所述的工业高效锅炉节能装置，其特征是：进水泵、所述的鼓风机和所述的引风机均采用单回路控制，所述的引风机和所述的鼓风机均采用恒压变流量控制方式，供水水泵采用恒液位控制方式，水泵控制回路包括液位传感器、水位控制器及变频器。

4.根据权利要求1或2所述的工业高效锅炉节能装置，其特征是：所述的鼓风机的控制回路包括所述的压力传感器A、所述的压力控制器A和所述的变频器A，所述引风机的控制回路包括所述的压力传感器B、所述的压力控制器B和所述的变频器B。

设计说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种工业高效锅炉节能装置。

背景技术：

目前，工业锅炉根据采用的燃料不同，通常分为燃煤、燃油和燃气三种。这三种锅炉的燃烧过程控制系统基本相同，只是燃料量的调节手段有所区别。在各种民用、工业锅炉热工自动控制过程中，锅炉燃烧过程的自动控制是一项重要的控制内容。传统的控制方案中，鼓风机、引风机的风量一般采用风门挡板控制，炉排电机及给粉机采用滑差调速，其弊端是调节不及时，操作复杂，不能确保锅炉的最佳运行状态，浪费能源。

发明内容：

本实用新型的目的是提供一种工业高效锅炉节能装置。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

工业高效锅炉节能装置，其组成包括：炉筒、变频器A、变频器B和变频器C，所述的变频器A分别与鼓风机和压力控制器A连接，所述的压力控制器A与压力传感器A连接，所述的压力传感器A与进风管连接，所述的进风管的一端插入在炉膛内，所述的进风管的另一端与所述的鼓风机连接，所述的炉膛的另一端与出风管连接，所述的出风管与引风机连接，所述的引风机分别与所述的变频器B和压力控制器B连接，所述的压力控制器B与压力传感器B连接，所述的压力传感器B与所述的出风管连接，所述的炉筒设置在所述的炉膛上方。

所述的工业高效锅炉节能装置，所述的炉筒上安装有液位传感器，所述的液位传感器与水位控制器连接，所述的水位控制器与所述的变频器C连接，所述的炉筒还分别与出水管和进水泵连接，所述的进水泵分别与所述的变频器C和送水管连接。

所述的工业高效锅炉节能装置，进水泵、所述的鼓风机和所述的引风机均采用单回路控制，所述的引风机和所述的鼓风机均采用恒压变流量控制方式，所述的供水水泵采用恒液位控制方式，水泵控制回路包括液位传感器、水位控制器及变频器。

所述的工业高效锅炉节能装置，所述的鼓风机的控制回路包括所述的压力传感器A、所述的压力控制器A和所述的变频器A，所述引风机的控制回路包括所述的压力传感器B、所述的压力控制器B和所述的变频器B。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型将原系统的阀门开度控制信号转接到变频器上，改造量小，但带来的好处是多方面的。首先是执行机构，包括变频器、风机、电机的线性度大大改善了，因为变频器输出的是频率，即速度控制信号，而风机的风量是与速度成正比的，其次执行机构的反应时间比阀门要快，且是由变频器编程设定的，这两点都有利于控制精度的提高和系统的稳定性。系统的最大的优点正如上面讨论的那样，大大节约了风机消耗的电能，降低了锅炉生产的成本。

本实用新型采用变频器控制电机的转速，取消挡板调节，降低了设备的故障率，节电效果显著；采用变频器控制电机，实现了电机的软启动，延长了设备的使用寿命，避免了对电网的冲击。3.本实用新型的电机将在低于额定转速的状态下运行，减少了噪声对环境的影响。4.本实用新型具有过载、过压、过流、欠压、电源缺相等自动保护功能及声光报警功能，方案运转状态灵活多样，可完全实现自动控制，且可与锅炉其它自控装置进行电器联锁，实现锅炉的自动保护及计算机控制，不会因事故影响生产。5.本实用新型安装时可不破坏原有的配电设施及环境，不影响生产，只需调节电位器旋钮即可调整风量,操作方便。

本实用新型的变频器采用Vacon NX系列变频器，Vacon NX系列是其第二代高性能变频器是市场上最安全、稳定，功能最强大、使用最方便的特点，它自带PID调节器，与其它品牌变频器相比能以更少的投资实现闭环控制（可省去很多外部设备），多一个外部设备多一个故障。

附图说明：

附图1是本实用新型的结构示意图。

图中：1、炉筒，2、变频器A，3、变频器B，4、变频器C，5、鼓风机，6、压力控制器A，7、压力传感器A，8、进风管，9、炉膛，10、出风管，11、引风机，12、压力控制器B，13、液位传感器，14、水位控制器，15、出水管，16、进水泵，17、送水管，18、压力传感器。

具体实施方式：

实施例1：

一种工业高效锅炉节能装置，其组成包括：炉筒1、变频器A2、变频器B3和变频器C4，所述的变频器A分别与鼓风机5和压力控制器A6连接，所述的压力控制器A与压力传感器A7连接，所述的压力传感器A设置在进风管8内，所述的进风管插入在炉膛9内，所述的进风管与所述的鼓风机连接，所述的炉膛的另一端与出风管10连接，所述的出风管与引风机11连接，所述的引风机分别与所述的变频器B和压力控制器B12连接，所述的压力控制器B与压力传感器B18连接，所述的压力传感器B与所述的出风管连接，所述的炉筒设置在所述的炉膛上方。

实施例2：

根据实施例1所述的工业高效锅炉节能装置，所述的炉筒上安装有液位传感器13，所述的液位传感器与水位控制器14连接，所述的水位控制器与所述的变频器C连接，所述的炉筒还分别与出水管15和进水泵16连接，所述的进水泵分别与所述的变频器C和送水管17连接。

实施例3：

根据实施例1或2所述的工业高效锅炉节能装置，所述的进水泵、所述的鼓风机和所述的引风机均采用单回路控制，所述的引风机和所述的鼓风机均采用恒压变流量控制方式，所述的供水水泵采用恒液位控制方式。水泵控制回路由液位传感器、水位控制器及变频器组成。

实施例4：

根据实施例1或2或3所述的工业高效锅炉节能装置，所述的鼓风机的控制回路均由所述的压力传感器A、所述的压力控制器A和所述的变频器A组成，所述引风机的控制回路均由所述的压力传感器B、所述的压力控制器B和所述的变频器B组成。

实施例5：

根据实施例1或2或3或4所述的工业高效锅炉节能装置，所述的进水泵控制回路由所述的液位传感器、所述的水位控制器和所述的变频器C组成。

（1）锅炉容量：2～220T\/h;（2）可变频率范围：0～60Hz;（3）适用电机功率范围：11kW～280kW;（4）控制精度：±1%;（5）工作电压：380V±10%;（6）环境温度：-10℃～50℃;（7）空气相对湿度：小于90%RH，无凝露；（8）设置场所：无剧烈振动、冲击，无导电性气体或尘埃。

采用变频器直接控制风机、泵类负载是一种科学的控制方法，当电机在额定转速的80%运行时，理论上其消耗的功率为额定功率的(80%)3，即51.2%，除去机械损耗及电机铜、铁损等影响，节能效率也接近40%，同时也可以实现闭环恒压控制，节能效率将进一步提高。由于变频器可实现大的电动机的软停、软起，避免了启动时的电流冲击，减少电动机故障率，延长使用寿命，同时也降低了对电网的容量要求和无功损耗。

变频器的核心是自适应电机模型和高级ASIC电路特性的无传感器矢量控制技术。电机磁通模型是基于三相输出电流的测量和来自ASIC电路的电压测量为基础的。该模型自动识别无传感器矢量模式和U\/f模式的电机参数，并且在实时地跟踪电机的参数变化。矢量控制建立在定子磁通坐标系上，它可以消除测量值和电机参数间的微小变化。这样不需要复杂的计算。ASIC电路同时也监控内部总线和一些外部功能，因此可以使处理器有能力处理其它的任务。

节能效果分析：

当电机以额定转速n0运行，阀门角度为a0（全开）；当阀门开启角度变化（a，a1）时，管道压力与流量只能是沿A、B、C点变化。即若想减小管道流量到Q1，则必须减小阀门开度到a1，这使得阀前压力由原来的P0提高到Pq。实现调速控制后，阀后压力由原来的P0降到Ph。阀前阀后存在一个较大的压力差ΔP=Pq-Ph （1）如果让阀门全开（开度为a0），采用变频调速，使风机转速降至n1，且流量为Q1，压力为Ph，这样在工艺上则与阀门调节一样，达到对流量或压力的控制要求。但是，在电机的功耗上则大不一样。风机水泵的轴功率与流量和扬程（压力）的乘积成正比。在流量为Q1，用阀门节流时，令电动机的轴功率为Nf=KPhQ1，比阀门节流节省的电能为：

Nj-Nf=K(Pq-Ph)Q1=KQ1ΔP（2）

由式(2)可知，流量越低，阀门前后开度差越大。这就说明了用变频调速在流量小，转速低时，节能效果越好。目前还有很多锅炉燃烧控制系统中的风量调节还是通过调节风门挡板实现的，这种风量调节方式不但使风机的效率降低，也使很多能量白白消耗在挡板上。为了节约电能，提高锅炉燃烧控制水平，增加经济效益，采用变频调速方式实现风机、泵类的流量（或压力）控制，已成为各锅炉使用单位节能改造的重点。

设计图

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