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摘 要： 传统的锅炉设备能耗较高，控制系统较为落后，容易在运行过程中产生各类问题与故障，严重影响其正常稳定运行，尤其是随着节能减排战略的不断深化，锅炉系统的节能改造十分必要。随着信息技术的不断发展，变频技术作为新型控制技术在诸多领域得到了广泛的应用，起到了较好的节能效果。本文主要针对变频节能技术在锅炉机电设备中的应用进行简要的分析与阐述。
关键词： 变频节能技术；锅炉；PLC
1引言
锅炉设备作为一种能量转换设备，能够将化石燃料中的化学能、核能等多种能量转化为具有热能的蒸汽等，既可以为工业生产提供直接的热能，也可以进一步通过动力装置将热能转化为机械能，在工业生产中的诸多领域应用十分广泛。作为能量转换设备，能量转换效率十分关键。传统的锅炉设备能耗较高，能量的浪费现象较为严重，近年来随着人们节能意识的不断提升，针对锅炉设备的节能改造逐渐引起了人们的关注。本文就主要针对变频节能技术在锅炉机电设备中的应用进行了简要的分析与阐述。
2锅炉控制系统的组成
一般来说，锅炉设备控制系统主要可以分为压力控制系统、水位调节系统以及燃烧控制系统三大部分。
2.1压力控制系统
压力控制系统主要负责对锅炉设备中的蒸汽气压进行实时的控制与调节，保证其能够有效满足实际用汽需求。当用汽量需求增加时，蒸汽输出量增多将导致锅炉内部压力的下降，相反当用汽量需求降低时，将导致锅炉内部压力的上升。基于锅炉炉筒内部压力的实时监测，能够及时掌握实时用汽量需求与锅炉实际输出的差异情况，从而反馈至鼓风机等设备处，及时调节鼓风机的引风量與鼓风量，改变炉排风扇的转速，调节炉温进而实现炉内蒸汽量的调节，最终实现与实际蒸汽量需求的平衡。
2.2水位调节系统
水位调节系统作为关系到锅炉安全稳定运行的重要控制系统，对锅炉的正常运行有着重要的影响。当水位过高时，锅炉的加热过程会显著增长，导致汽水分离的速度显著降低，影响锅炉的蒸汽产量；相反当水位过低时，汽水分离速度过快，导致炉内蒸汽压力过大，造成严重的安全隐患，甚至可能发生烧毁或锅炉爆炸等事故。因此利用水位调节系统，将锅炉内水位保证在科学合理的水平对锅炉的正常温度运行有着突出的意义。一般来说，锅炉的水位调节多采用三冲量调节方案，通过对蒸汽流量的实时监测，判断炉内水位与压力情况，进而调节水泵的旋转速度，调整炉内的给水速度，保证水位保持在合理安全的范围内。
2.3燃烧控制系统
锅炉系统中燃料的燃烧是能量损失较为严重的环节，做好燃料燃烧过程的控制对有效提高锅炉的安全性、经济性、节能型都有着重要的意义。以燃煤锅炉为例，通过对炉内压力等参数的实时监测，及时获得蒸汽需求信息，并根据实时的蒸汽需求对锅炉的给煤量和鼓风量进行调节与控制，一方面保证给煤量与鼓风量的最佳组合比，确保煤在炉内实现最佳燃烧，另一方面保证热能的有效供应，同时避免过多的产热导致能量的大量浪费。
3变频节能技术的简介
传统的风机等电动机调速方式主要可以分为恒速调节与变速调节两大类，其中恒速调节是指不改变风机的实际转速而是通过改变外部风阻来调节实际风速，一般多采用风门调节来实现；变速调节是指改变风机转速实现风量的调节，一般多采用转子回路串联电阻等方式。传统的电动机调速方式无论是恒速调节还是变速调节，都造成了较大的能量浪费，相比之下变频调节不仅调节快速精准，其能耗也得到了有效的降低。
异步电机作为工业生产中常用的电动机类型，其转速与供电频率成正比例关系，改变电动机的供电频率可以实现电动机转速的精准控制与调节，同时这种调节方式不需要引入额外的电阻等元件，从而大大减少了其他电气元件上的电能损耗。
由于电网的供电频率保持不变，因此变频控制技术中频率的改变主要通过变频器实现，其频率调节范围较大，使得电动机能够在0～100%额定转速范围内无极变速，具有较高的控制精度与调速平滑性，调速过程中对电动机的损耗大大降低。
4变频节能技术在锅炉机电设备中的应用
通过上文可以看出，锅炉系统作为一个复杂的机电一体化系统，其控制系统十分繁琐复杂，这就要求在对锅炉系统进行调节时时刻以整体为基础，综合利用变频节能调节技术，实现复杂锅炉机电设备的节能控制。为了实现变频节能技术在锅炉机电设备中的应用，需要根据变频控制技术的控制需求，建立完整的控制链路，主要可以分为监测仪表、可编程控制器以及变频调速器三部分组成。
4.1监测仪表
为了实现精准高效的变频调节控制，需要对锅炉的实时运行参数进行全面实时准确的监测，通过各类监测仪表设备，对燃烧温度、水泵流量、鼓风机鼓风量、炉内压力以及蒸汽流量等鍋炉各部分的运行参数进行实时准确的测量，并将其反馈至可编程控制器处进行分析与处理。
4.2可编程控制器
可编程控制器，即PLC，是锅炉设备控制系统的核心控制部分，主要负责对监测仪表监测得到的锅炉运行状态参数进行分析与处理，判断当前锅炉的运行转改，并根据预设逻辑对相关参数进行控制与调节，将控制信号输出至变频调速器处。可编程控制器的编程十分便捷，通过可视化的编程软件即可实现其数据处理逻辑的编程，并将程序存储至其存储器内，实现离线脱机运行。可编程控制器具有强大的数据处理能力，具备算术运算、逻辑运算等基本数据处理功能，同时可以对多路输入信号进行平行处理，数据分析处理效率较高。此外可编程控制器还设置有自动报警功能，当锅炉出现蒸汽泄露及其他异常状态时，可编程控制器可以及时发现并发出告警信号，进一步提高了锅炉设备的运行稳定性与安全性，同时大大减少了不必要的能量损耗，提高了节能效果。
4.3变频调速器
在锅炉系统中，变频调速器主要分布于鼓风机、引风机、给煤传送带及给水水泵等设备处，主要负责接收可编程控制器的控制指令，完成精准的变频控制。变频调速器是变频节能技术在锅炉系统中的实际执行部件，其通过对供电频率的精准控制与调节实现相应电机转速的精准调节，进而实现锅炉运行效率的有效提升，大大提高了锅炉运行的节能效果。
5结束语
锅炉系统作为工业生产中常见的工业设备，其能耗较高，对其进行节能改造具有显著的实际意义。变频节能技术作为一种高效、节能的控制技术，已经在诸多领域得到了广泛的应用，取得了显著的节能效果，本文主要针对变频节能技术在锅炉机电设备中的应用进行了研究、分析与阐述，相信随着相关技术的不断完善，锅炉系统的节能效果必将得到进一步的提升。■
参考文献
[1] 黎柏源. 变频节能技术及其在锅炉风机中的应用[J]. 广西电业， 2010（4）：81-82.
[2] 刘克平. 变频调速节能技术在工业锅炉燃烧过程中的应用分析[J]. 长春工业大学学报， 2007， 28（s1）：207-211.
[3] 刘克平， 贾英超. 变频控制技术在锅炉燃烧系统中的应用[J]. 石油化工自动化， 2008， 44（3）：34-37.
[4] 冯富莲. 变频节能技术及其在锅炉风机中的应用[J]. 企业文化旬刊， 2016（4）.
[5] 樊启春， 方士宾. 浅析变频调速技术在锅炉补水泵上的应用[J]. 水泵技术， 2000（4）：26-28.
关键词： 变频节能技术；锅炉；PLC
1引言
锅炉设备作为一种能量转换设备，能够将化石燃料中的化学能、核能等多种能量转化为具有热能的蒸汽等，既可以为工业生产提供直接的热能，也可以进一步通过动力装置将热能转化为机械能，在工业生产中的诸多领域应用十分广泛。作为能量转换设备，能量转换效率十分关键。传统的锅炉设备能耗较高，能量的浪费现象较为严重，近年来随着人们节能意识的不断提升，针对锅炉设备的节能改造逐渐引起了人们的关注。本文就主要针对变频节能技术在锅炉机电设备中的应用进行了简要的分析与阐述。
2锅炉控制系统的组成
一般来说，锅炉设备控制系统主要可以分为压力控制系统、水位调节系统以及燃烧控制系统三大部分。
2.1压力控制系统
压力控制系统主要负责对锅炉设备中的蒸汽气压进行实时的控制与调节，保证其能够有效满足实际用汽需求。当用汽量需求增加时，蒸汽输出量增多将导致锅炉内部压力的下降，相反当用汽量需求降低时，将导致锅炉内部压力的上升。基于锅炉炉筒内部压力的实时监测，能够及时掌握实时用汽量需求与锅炉实际输出的差异情况，从而反馈至鼓风机等设备处，及时调节鼓风机的引风量與鼓风量，改变炉排风扇的转速，调节炉温进而实现炉内蒸汽量的调节，最终实现与实际蒸汽量需求的平衡。
2.2水位调节系统
水位调节系统作为关系到锅炉安全稳定运行的重要控制系统，对锅炉的正常运行有着重要的影响。当水位过高时，锅炉的加热过程会显著增长，导致汽水分离的速度显著降低，影响锅炉的蒸汽产量；相反当水位过低时，汽水分离速度过快，导致炉内蒸汽压力过大，造成严重的安全隐患，甚至可能发生烧毁或锅炉爆炸等事故。因此利用水位调节系统，将锅炉内水位保证在科学合理的水平对锅炉的正常温度运行有着突出的意义。一般来说，锅炉的水位调节多采用三冲量调节方案，通过对蒸汽流量的实时监测，判断炉内水位与压力情况，进而调节水泵的旋转速度，调整炉内的给水速度，保证水位保持在合理安全的范围内。
2.3燃烧控制系统
锅炉系统中燃料的燃烧是能量损失较为严重的环节，做好燃料燃烧过程的控制对有效提高锅炉的安全性、经济性、节能型都有着重要的意义。以燃煤锅炉为例，通过对炉内压力等参数的实时监测，及时获得蒸汽需求信息，并根据实时的蒸汽需求对锅炉的给煤量和鼓风量进行调节与控制，一方面保证给煤量与鼓风量的最佳组合比，确保煤在炉内实现最佳燃烧，另一方面保证热能的有效供应，同时避免过多的产热导致能量的大量浪费。
3变频节能技术的简介
传统的风机等电动机调速方式主要可以分为恒速调节与变速调节两大类，其中恒速调节是指不改变风机的实际转速而是通过改变外部风阻来调节实际风速，一般多采用风门调节来实现；变速调节是指改变风机转速实现风量的调节，一般多采用转子回路串联电阻等方式。传统的电动机调速方式无论是恒速调节还是变速调节，都造成了较大的能量浪费，相比之下变频调节不仅调节快速精准，其能耗也得到了有效的降低。
异步电机作为工业生产中常用的电动机类型，其转速与供电频率成正比例关系，改变电动机的供电频率可以实现电动机转速的精准控制与调节，同时这种调节方式不需要引入额外的电阻等元件，从而大大减少了其他电气元件上的电能损耗。
由于电网的供电频率保持不变，因此变频控制技术中频率的改变主要通过变频器实现，其频率调节范围较大，使得电动机能够在0～100%额定转速范围内无极变速，具有较高的控制精度与调速平滑性，调速过程中对电动机的损耗大大降低。
4变频节能技术在锅炉机电设备中的应用
通过上文可以看出，锅炉系统作为一个复杂的机电一体化系统，其控制系统十分繁琐复杂，这就要求在对锅炉系统进行调节时时刻以整体为基础，综合利用变频节能调节技术，实现复杂锅炉机电设备的节能控制。为了实现变频节能技术在锅炉机电设备中的应用，需要根据变频控制技术的控制需求，建立完整的控制链路，主要可以分为监测仪表、可编程控制器以及变频调速器三部分组成。
4.1监测仪表
为了实现精准高效的变频调节控制，需要对锅炉的实时运行参数进行全面实时准确的监测，通过各类监测仪表设备，对燃烧温度、水泵流量、鼓风机鼓风量、炉内压力以及蒸汽流量等鍋炉各部分的运行参数进行实时准确的测量，并将其反馈至可编程控制器处进行分析与处理。
4.2可编程控制器
可编程控制器，即PLC，是锅炉设备控制系统的核心控制部分，主要负责对监测仪表监测得到的锅炉运行状态参数进行分析与处理，判断当前锅炉的运行转改，并根据预设逻辑对相关参数进行控制与调节，将控制信号输出至变频调速器处。可编程控制器的编程十分便捷，通过可视化的编程软件即可实现其数据处理逻辑的编程，并将程序存储至其存储器内，实现离线脱机运行。可编程控制器具有强大的数据处理能力，具备算术运算、逻辑运算等基本数据处理功能，同时可以对多路输入信号进行平行处理，数据分析处理效率较高。此外可编程控制器还设置有自动报警功能，当锅炉出现蒸汽泄露及其他异常状态时，可编程控制器可以及时发现并发出告警信号，进一步提高了锅炉设备的运行稳定性与安全性，同时大大减少了不必要的能量损耗，提高了节能效果。
4.3变频调速器
在锅炉系统中，变频调速器主要分布于鼓风机、引风机、给煤传送带及给水水泵等设备处，主要负责接收可编程控制器的控制指令，完成精准的变频控制。变频调速器是变频节能技术在锅炉系统中的实际执行部件，其通过对供电频率的精准控制与调节实现相应电机转速的精准调节，进而实现锅炉运行效率的有效提升，大大提高了锅炉运行的节能效果。
5结束语
锅炉系统作为工业生产中常见的工业设备，其能耗较高，对其进行节能改造具有显著的实际意义。变频节能技术作为一种高效、节能的控制技术，已经在诸多领域得到了广泛的应用，取得了显著的节能效果，本文主要针对变频节能技术在锅炉机电设备中的应用进行了研究、分析与阐述，相信随着相关技术的不断完善，锅炉系统的节能效果必将得到进一步的提升。■
参考文献
[1] 黎柏源. 变频节能技术及其在锅炉风机中的应用[J]. 广西电业， 2010（4）：81-82.
[2] 刘克平. 变频调速节能技术在工业锅炉燃烧过程中的应用分析[J]. 长春工业大学学报， 2007， 28（s1）：207-211.
[3] 刘克平， 贾英超. 变频控制技术在锅炉燃烧系统中的应用[J]. 石油化工自动化， 2008， 44（3）：34-37.
[4] 冯富莲. 变频节能技术及其在锅炉风机中的应用[J]. 企业文化旬刊， 2016（4）.
[5] 樊启春， 方士宾. 浅析变频调速技术在锅炉补水泵上的应用[J]. 水泵技术， 2000（4）：26-28.