一种蒸汽锅炉变频给水控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种锅炉给水控制方法，特别涉及一种蒸汽锅炉的变频给水控制方 法，属于锅炉控制技术领域。
【背景技术】
[0002] 目前蒸汽锅炉给水控制方式较为普遍的是采用工频给水泵配电动调节阀控制给 水大小，也有采用变频器调节给水泵的转速来控制给水量，但水泵转速与产生的水量不是 线性对应关系，造成调节稳定性差，因此需要对变频给水控制方法进行改进。首先对以上两 种工作方法进行总结说明，常见的给水系统框图如附图2所示，整个控制核心是闭环式 PID控制器对变频频率或调节阀开度进行调整，从而改变给水量的大小，工作过程中PID控 制器通过对比水位的"给定值"与"过程值"来计算PID输出的大小，达到自动调节锅炉给 水的目的。以下是这种两种给水方式的优缺点总结： 1、电动阀调节给水量： a) 给水泵电机始终处于工频运行状态，流量越小水泵电机的效率越低，不符合节能的 需求； b) 锅炉压力变化时，调节阀相同开度的情况下锅炉压力越低流量越大，而太大流量会 影响锅炉运行稳定性，因此锅炉使用压力越低，可调节范围越小、电机的效率越低，稳定性 也随着压力降低而变差。
[0003] 2、变频器调节给水量： a) 水泵不同转速会产生不同的压力，只有水泵产生压力超过锅炉压力时才能产生流 量，因此在低频率段调节变频是无效调节，不能产生流量，且锅炉工作额定设计压力下时最 为严重，随着锅炉工作压力降低，无效调节的区间也会变小； b) 当锅炉压力设定在较低压力且水泵不变的情况下，不能产生流量的区间随着压力降 低而变小，但变频高频率时产生压力远大于锅炉压力，会引起流量剧增而严重影响锅炉内 的水气平衡，导致锅炉压力及水位产生强烈波动，使锅炉运行稳定性变差； c) 因给水泵电机的转速的三次方与功耗存在倍率关系，所以变频器使转速下调后的节 能效果非常明显。变频节能原理应用已很普遍，此处不再熬述。
[0004] 总结来看目前的锅炉给水方式的结果如下：a) 使用调节阀调节效果相对较好， 但能耗比高，且锅炉工作压力低时可调节范围会变小，现在已逐渐被变频器调节给水方式 替代；b)使用变频器调节给水可以起到很好的节能效果，但有效调节区间较小，且锅炉压 力变化时也会使调节区间变化，导致变频有效调节范围不能确定，工作稳定性差。
[0005] 在蒸汽锅炉给水方式上，需要一种既能灵敏调节、又能保证锅炉工况温度的给水 控制方法。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的主要针对水泵变频调节区间不确定、调节流量不准确进行改进，改 善变频给水系统稳定性和准确度。
[0007] 为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案为：一种蒸汽锅炉的变频给水控 制方法，包括以下步骤： A :在锅炉额定工作压力以下从低到高划分出若干个压力点，最高压力点为锅炉额定工 作压力； B :测定对应于以上划分的各压力点的变频给水最低频率和变频给水最高频率，其中： 某压力点的变频给水最低频率对应的泵后出口水压为该压力；某压力点变频给水最高频率 对应的泵后出口水压为该压力加上ΡΔ 2，ΡΛ 2为水泵最高扬程时对应的出口水压与锅 炉额定压力的压力差； C :变频给水时，测定当前锅炉的实际工作压力，根据锅炉的实际工作压力找出对应于 步骤B内的变频给水频率工作区间，当锅炉的实际工作压力与步骤B中的某个压力点一样 时，该压力点所对应的变频给水最低频率和变频给水最高频率即为实际的变频工作区间， 当锅炉的实际工作压力与不在步骤B中的压力点上时，找出步骤B中与锅炉的实际工作压 力最接近的上下两个压力点，根据这两个压力点所对应的变频给水最低频率和变频给水最 高频率按照线性方法计算出当前锅炉实际压力下的变频给水最低频率和变频给水最高频 率，即为当前锅炉压力下变频给水的频率区间； D :调节变频给水设备的频率处于步骤C所得到的变频给水的频率区间内给锅炉供水。 进一步的，步骤A中从零开始从低到高划分出若干个压力点，各压力点间隔相同，最大压力 点为锅炉的额定压力，进一步的，步骤A中的压力点数不少于10个。
[0008] 本发明的有益技术效果在于：本发明在变频给水时根据锅炉的实际工作压力，找 出该压力下变频供水设备的最低变频给水频率和最高变频给水频率的区间，调节实际变频 给水频率位于该频率区间，由于实际频率大于最低变频给水频率，所以变频供水设备出口 的水压大于锅炉压力，能够形成有效供水，在实际频率小于最高变频给水频率下供水，不会 对锅炉的工况温度性产生影响，经多次、多台不同型号和容量的锅炉使用验证，本方法有效 调节区间大，供水稳定，能耗低，能优化锅炉的供水方案。
【附图说明】
[0009] 图1是本方法的控制框图。
[0010] 图2是传统变频给水控制的方框图。
【具体实施方式】
[0011] 为了更充分的解释本发明的实施，提供本发明的实施实例，这些实施实例仅仅是 对本发明的阐述，不限制本发明的范围。
[0012] 一、控制原理： 实现锅炉给水的自动控制就要控制给水量，而且实际运行使用时给水管道都是固定不 变的，因此本方法主要是通过变频器调节压力差来控制给水流量。根据谢才公式推导出的 常用管道计算公式可以看出，在管道全部固定的情况下只要控制管道两段的压力差就可以 控制水流量，谢才公式如下： 流量：Q=CA V (RJ)= V [PAPgSL)] 式中：C :管道的谢才系数；L :管道长度；P :管道两端的压力差；R :管道的水力半径； P :液体密度；g:重力加速度；S :管道的摩阻。因管道固定不变，公式中的L、R、P、g、S也 就确定下来成为定值，如果管道两段是变频给水泵出口和锅炉进口，当给水泵出口与锅炉 进水口之间的压力差(下文用P△表示）恒定时，进入锅炉的水流量也就成为固定值。在 管道全开时测定两端的压差：给水泵工频运转压力-锅炉额定压力=ΡΛ1，此压力差可 以产生满足锅炉最大输出负荷的给水流量，当在不同锅炉压力时控制给水泵转速使当前的 ΡΛ值与额定压力下测定的ΡΛ 1值相同就可以得到相同的给水流量，以此来满足锅炉最大 的补水需求，对应水泵调节的上限。而在压力差PA=O时流量也等于零，但只要ΡΛ > O就 会产生流量，因此P Λ =0时是水泵有效调节范围的最小值，也就是水泵调节的下限。以上推 论总结出锅炉给水泵在不同锅炉压力下变频调节区间对应的出口压力为：
式中： Pmin :变频调节区间低限对应的泵后最低出口压力； Pmax :变频调节区间商限对应的栗后最商出口压力； Pnow :锅炉当前压力值； ΡΛ1 :锅炉额定力下给水泵工频运转产生的压力与锅炉额定压力之间的差值； 得到给水泵的变频调节区间对应压力后，下一步就是测定压力对应的变频频率，下面 对测试方法进行进一步说明： 最低出口压力Pmin对应频率：这个测定比较简单，就是控制泵可以生产的压力。测 试时让水泵处在满水状态、水泵后阀门关闭，通过变频器控制水泵后压力与锅炉当前压力 "Pnow"相同，此时的变频频率就是"Pnow"下对应的最低运行频率。最高出口压力Pmax对 应频率：一般情况下管道比较平整，管道的压力损失在不同管道长度会有微量变化，且压力 差P △很小，另外流量计算公式中的流量和两个压力都是变化量，因此调节控制的难度很 大，测定过于困难和繁琐，不易实现，需要用其它方法对调节高限进行测定。"P △ 1"在这个 系统下产生的流量是个固定量，说明水泵此时所产生能量也是个固定值，而水泵参数中有 个重要参数"最高扬程"，它可体现水泵工频状态