锅炉水位控制系统设计研究.docxVIP

摘要 锅炉供水的控制理念和普通液位供水有比较大的区别。锅炉恒液位供水采用中压电机泵调速装置和PLC组成的线性控制系统。在液位供水调速运行时，能够自动的根据设定值进行水量的补充。并且能够自动无级的进行工频和变频之间的切换，大大的提升了系统稳定性。由于系统采用的变频调速和PID动态调整，对于水量的响应有着超高的精度。在节能减排也符合国家资源最大化的理念。 该系统的优点是起动稳定，起动电流可限制在额定电流范围内，避免了起动对电网的影响；降低了泵的平均转速，延长了泵和阀门的使用寿命；消除了启停过程中的水锤效应。本设计采用中压变频调速系统来稳定锅炉水位。该系统能根据锅炉水位的变化自动调节水泵的台数和转速，既实现了锅炉水位的稳定，又使整个系统处于高效节能的最佳状态。本设计详细介绍了系统的控制原理和硬件电路。 关键词 中压变频器；变频恒水位控制系统；PLC ； 第1章 绪 论 锅炉水位经常随着负荷的变化而变化，所以锅炉水位过高或过低都会影响到锅炉的正常运行。在常规的控制供水系统中，使用的是液位开关作为液位反馈。不能准确测量实时的液位，导致了加水量不准确。锅炉用水量大的时候不能及时地补充，锅炉用水量小的时候，不能快速地停止泵电机。造成了锅炉水位地忽高忽低，影响了锅炉地正常运行。 恒水位供水系统地优势是泵电机配合PID进行调节。它可以通过液位变送器反馈信号提前预判锅炉地水位以及水量地变化。通过变频调节实现用水和补水地平衡，可以很好地快速控制液位。对锅炉的安全运行至关重要。锅炉水位太低，容易引起锅炉地干烧。水量太多容易产生溢水。以保证锅炉的正常安全运行。由于用水量的不断变化，恒水位供水系统显得尤其重要，它具有重要的经济意义和社会意义锅炉的水位难以控制。所以需要一套自动控制水位恒定系统。 1.1 课题的来源和目的 热电锅炉供水一直以来是较大的难题。普通的供水系统采用的是开关反馈控制，由于开关反馈控制需要液位达到一个点以后，触点才能导通。有的时候由于锅炉本身液位波动，会出现触点频繁接通断开，造成系统的不稳定。开关触点不能直接的将锅炉液位的变化，提前的反馈给控制系统，造成了水位不能及时地反馈到控制系统中，从而产生了补水不及时，补充反应滞后情况出现影响了锅炉的水温控制，对于下游的用户是很大的影响。由于是10KV给水电机泵，在高压电机的频繁启动的过程中，会影响电网电压，直接的导致了电网电压不稳定。对本身系统运行会出现较大的阻碍。严重时可能引起设备的损坏，威胁人身安全。 另外在节能方面造成了电能的浪费，由于10KV电机系统启停是以50HZ运行，每次启动都是工频启动，系统没有调节功能可能每次只需要补充很少的水量。但系统没有变频功能，不能进行调速，无法知道系统的需求水量，不能很准确的补充缺少的水流量。在控制精度上也能做到用多少水补多少水。 随着变频器调速技术也是越来越成熟。变频调速应用的范围很广化工、机械加工、恒压供水、医疗、煤矿家用空调等等。基本可以涉及到各行各业。国内的变频调速技术生产制造很多，如广电电气、能电灯公司生产的10KV 25MW级变频器，它主要用于西气东输项目，风洞项目，炼油项目等现在技术已经很成熟。 变频器的优点有很多，第一个就是节能而出名。在工业系统的应用中高压变频器有着很重要的地位。不光为了节约电能而闻名，它可以对电机有着很好的调速作用，配合着PID调节输出的使用，对于过程控制可以达到了一个非常高的精度控制。 恒水位控制的思路就是来自于变频器高精度的过程控制优势，配合着液位传感器，PID回路控制，变频器调速组成了一个完整的水位控制系统，可以很好的解决开关液位控制系统的缺陷供水不稳定，供水滞后的情况。 1.2 恒水位系统的控制特点 1.2.1 变频器简介 (1).经过了1个世纪多的发展，现在的电机驱动和直流驱动已成为了工业控制的主流设备。以前的调速系统为直流电机，直流调速的优点是调速稳定性强，调速性能优越。但直流调速的缺点是电机结构比较复杂，只能用于非防爆场合的调速。维护也是比较困难的，经常需要更换电刷。由于自身的局限性不能造出大容量的直流电机。 （2）.变频器的诞生是经过了很长时间的演变而得来的，最早的时候变频器的逆变采用的是晶闸管技术，晶闸管技术，再到后的门极关断晶闸管，解决了晶闸管不能在死区关断的现象。再后来的金属氧化物场效应管、MOS管中间经过很多次的电力电子的更新换代，才有了目前的IGBT。IGBT的优点有很多，比如导通电阻比较低，电流容量大，它的输出电流和跨导都大于相同的尺寸的MOSFET,也能承受较高的电压。变频技术是为了替代直流调速不能做到的大容量无极调速而衍生的科技产物。晶闸管的发展和器件的更新换代推动了电力电子变换技术的发展。 (3).在二十世纪七十年代，人们开始关注了脉宽调制技术，二十世纪八十