西門子變頻器和3UF50在工業鍋爐控制系統中的應用

　　一、概述
　　
　　鍋爐控制系統通常包括燃燒控制系統、三沖量給水和除氧水處理系統，甚至還包括輸煤程控系統。本次系統中不包括輸煤程控系統。系統控制的主要對象有爐排電機、鼓風機、引風機、給水泵、除氧水泵和一些調節閥。燃燒系統主要實現氣包壓力平穩、氣包水位恒定、經濟安全燃燒，除氧系統zui終也是實現除氧水箱的壓力恒定和水位恒定，從而達到*除氧目的。同時為了保證供汽供熱的安全和連續性，一般需要配備后備手操控制方式。
　　
　　二、控制系統描述
　　
　　1．工藝描述
　　
　　鍋爐控制系統中zui復雜的是燃燒控制系統。因為燃燒控制系統是一個多變量、多耦合、大滯后的系統，負荷變化(蒸汽流量)影響氣包壓力、氣包水位，為了維持水位的恒定，給水流量必須跟隨變化，同時給水流量的變化，會影響氣包內的溫度，進而影響氣包壓力，反過來影響蒸汽流量。要維持壓力平穩，爐膛溫度必須跟隨變化，爐膛溫度的變化又與給煤量(爐排速度)、鼓風量(鼓風機速度)、引風量(引風機速度)有關，而該傳遞過程時間很長。燃燒系統的過程控制流圖如圖1所示。
　　
　　除氧控制系統相對簡單一些，主要通過調節軟水進水閥調節除氧水位，通過調節蒸汽進氣閥調節除氧器壓力維持在恒定值，使除氧水箱溫度維持在104℃左右，從而實現*除氧。除氧器控制系統流圖如圖2所示。　　　　　　
　　2．設備選型
　　
　　系統中爐排電機、鼓風機和引風機需要調節速度，所以本系統中控制設備選用MM440矢量變頻器，對于3臺給水泵和3臺除氧水泵采用3UF50電動機保護器。MM440和3UF50都通iPROFIBUS接入到PLC系統，由PLC系統控制MM440和3UF50。另外由于控制系統要求具備后備手操功能，所以MM440和3UF50除了通過PROFIBUS進行控制之外，還可以通過MM440和3UF50的端子控制設備的啟動和速度調節。MM440為了實現控制和給定方式的切換，可以使用CDS數據組切換功能。可在輸入端子4接一個轉換開關，當為低電平時，采用第1組CDS控制參數，當為高電平時，采用第2組CDS參數。具體參數設置見后文描述。同樣對于3UF50控制方式的切換，也采用這種方式，把轉換開關接在輸入端子3，控制參數中的SO位來實現控制方式的轉換。具體參數設置見后文描述。
　　
　　3．系統的拓撲結構
　　
　　系統的拓撲結構如圖3所示　　　　
　　圖4為3UF50直接啟動的典型接線原理圖，3UF50可以通過PLC、就地啟停按扭和操作面板控制設備啟動。　　　　
　　三、變頻器和3UF50的參數設置
　　
　　變頻器為了實現通信和端子控制兩種方式的切換，需要設置的關鍵參數如下：
　　
　　P700(0)=2P700(1)=6
　　
　　P1000(0)=2P1000(1)=6
　　
　　P704=99P810=722.4
　　
　　P756(0)=2P761(0)=4
　　
　　P757(0)=4P759(0)=0
　　
　　P758(0)=20P760(0)=100
　　
　　有關其他參數的設置不再贅述。
　　
　　3UF50的關鍵控制參數設置如下：
　　
　　控制模式設置為直接啟動控制方式。
　　
　　LC_OFF=1LC_ON=O
　　
　　PLC_OFF=57PLC_ON_58
　　
　　OP_OFF=7OP_ON=6
　　
　　CST=3S1=2
　　
　　OUT1=229OUT2=227
　　
　　LED5=226LED6=225
　　
　　在S1=0，S2=1和S1=1，S2=1時需要設置：
　　
　　OP-ON=FREEOP-OFF=FREE
　　
　　有關電流參數和過載根據電機及負載特性設置相關參數即可。
　　
　　四、結束語
　　
　　上述系統配置是變頻器和電動機保護器在工業鍋爐控制系統中的典型應用，利用變頻器調速特性可以很好地滿足鍋爐控制工藝的要求，同傳統調節風門的方式相比，其調節速度快，動態跟蹤負載能力強，還可以節能。對于功率不大的給水泵采用3UF50控制，集保護、控制和通信于一身，設備的狀態、電流都可以通過通信方式傳輸到PLC系統，從而減少了工程安裝和維護的成本。