專利名稱：鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻補(bǔ)水系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻補(bǔ)水系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種鍋爐的補(bǔ)水自動(dòng)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
[0002]鍋爐的自動(dòng)控制系統(tǒng)分為燃燒自動(dòng)控制系統(tǒng)以及補(bǔ)水自動(dòng)控制系統(tǒng)。[0003]燃燒自動(dòng)控制系統(tǒng)主要是通過控制燃燒與否以及燃燒程度等以保持鍋爐內(nèi)蒸汽壓力等于或趨向等于預(yù)設(shè)壓力值。[0004]補(bǔ)水自動(dòng)控制系統(tǒng)[0005]由于鍋爐內(nèi)的水最終均將以蒸汽的形式輸出到暖氣供應(yīng)系統(tǒng)中，為了保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，就必須確保鍋爐內(nèi)水位一定。如圖I所示，當(dāng)補(bǔ)水自動(dòng)控制系統(tǒng)正常工作時(shí)，啟動(dòng)給水泵，水泵連續(xù)工作，水位傳感裝置檢測出水位信號(hào)，由智能水位調(diào)節(jié)儀表等設(shè)備組成的控制單元調(diào)節(jié)指揮電動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)開度，進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)水流量控制，保持鍋爐水位穩(wěn)定以確保蒸汽的品質(zhì)。[0006]然而上述補(bǔ)水自動(dòng)控制系統(tǒng)存在以下缺陷I、水泵開始工作時(shí)電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)，啟動(dòng)瞬間的電流是額定電流的數(shù)倍。這樣對(duì)供電設(shè)備和供電電網(wǎng)造成了嚴(yán)重的沖擊，長時(shí)間的使用加速了供電設(shè)備和供電網(wǎng)絡(luò)的老化。[0008]2、由電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制根據(jù)補(bǔ)水的需求自動(dòng)補(bǔ)水的流量屬于高能耗的阻力調(diào)節(jié)法， 調(diào)節(jié)過程中流量忽大忽小，水流施加給管道、閥門、水泵壓力也驟升驟降，不利于管道、閥門以及水泵等供水設(shè)施的長期使用。[0009]3、補(bǔ)水的流量控制是由電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制的，而水泵電動(dòng)機(jī)一直處于恒定轉(zhuǎn)速工作。由水泵的流量定律可知P1/P2 = (nl/n2)3，PU P2為功率，nl、n2為轉(zhuǎn)速，有效功率變化而總功率不變，故浪費(fèi)了部分不必要的功率。[0010]4、自動(dòng)補(bǔ)水的功能需要由水泵和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥配合工作才能完成投資成本較高且結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。[0011]雖然現(xiàn)有的部分補(bǔ)水自動(dòng)控制系統(tǒng)已經(jīng)配備了變頻器，以變頻器實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，電流將逐步從零趨向穩(wěn)定最終等于或低于額定電流，解決了上述缺陷I中所述的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)造成的問題。但是僅限于補(bǔ)水前的啟動(dòng)，對(duì)于補(bǔ)水過程中存在的其他缺陷仍沒有改善。實(shí)用新型內(nèi)容[0012]針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型提供一種投資成本低，結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)能省電，降低了供電線路和供電設(shè)施損耗的鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)補(bǔ)水系統(tǒng)。[0013]為達(dá)上述目的，本實(shí)用新型鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻補(bǔ)水系統(tǒng)，包括水泵、水位傳感裝置以及控制單元，所述水泵為變頻水泵；[0014]所述水位傳感裝置測量鍋爐內(nèi)的實(shí)際水位并輸出到所述控制單元；[0015]所述控制單元，接收所述水位傳感裝置輸出的實(shí)際水位，將實(shí)際水位分別與最低預(yù)設(shè)水位和最高預(yù)設(shè)水位比較，若實(shí)際水位低于最低預(yù)設(shè)水位則輸出增大流量控制信號(hào)， 若實(shí)際水位高于最高水位則輸出減小流量控制信號(hào)；[0016]并根據(jù)所述流量控制信號(hào)改變變頻水泵電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速從而改變抽水速度。[0017]進(jìn)一步地，所述鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻補(bǔ)水系統(tǒng)還包括流量傳感裝置，所述流量傳感裝置包括至少兩個(gè)傳感器分別測量鍋爐外送的蒸汽流量和鍋爐的補(bǔ)水流量并輸出到所述控制單兀；[0018]所述控制單元，接收所述蒸汽流量轉(zhuǎn)換成排水質(zhì)量，接收補(bǔ)水流量轉(zhuǎn)換成補(bǔ)水質(zhì)量，并在所述實(shí)際水位位于所述最低預(yù)設(shè)水位和所述最高預(yù)設(shè)水位之間是，比較所述排水質(zhì)量與所述補(bǔ)水質(zhì)量，若排水質(zhì)量小于補(bǔ)水質(zhì)量則輸出減小流量控制信號(hào)，若排水質(zhì)量大于補(bǔ)水質(zhì)量則輸出增大流量控制信號(hào)，若所述補(bǔ)水質(zhì)量等于所述補(bǔ)水質(zhì)量則不輸出流量控制信號(hào)或輸出保持流量控制信號(hào)。[0019]進(jìn)一步地，所述控制單元內(nèi)設(shè)有一 PID控制器，所述PID控制器根據(jù)所述排水質(zhì)量和所述補(bǔ)水質(zhì)量分析得出所述實(shí)際水位與最低預(yù)設(shè)水位或最高預(yù)設(shè)水位的之間的差值的變化及變化率，并根據(jù)其內(nèi)置計(jì)算模型生成精確的流量預(yù)設(shè)值，輸出到所述變頻水泵；[0020]所述變頻水泵，接收所述流量預(yù)設(shè)值，并根據(jù)所述流量預(yù)設(shè)值調(diào)整變頻水泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為所需值。進(jìn)一步地，所述鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻補(bǔ)水系統(tǒng)還包括一用于調(diào)節(jié)所述變頻水泵揚(yáng)程的調(diào)節(jié)裝置；所述調(diào)節(jié)裝置安裝在連接所述變頻水泵的出水管上。[0022]進(jìn)一步地，所述調(diào)節(jié)裝置為一手動(dòng)調(diào)節(jié)閥。[0023]進(jìn)一步地，在所述變頻水泵的出水口處設(shè)有防止水流逆轉(zhuǎn)的止回閥。[0024]本實(shí)用鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻補(bǔ)水系統(tǒng)的有益效果[0025]I、本實(shí)用新型鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻補(bǔ)水系統(tǒng)，所述水泵采用為變頻水泵，啟動(dòng)時(shí)電流逐步從零增加到穩(wěn)定狀態(tài)，最終小于或等于額定電流，解決了傳統(tǒng)技術(shù)中水泵啟動(dòng)瞬間的電流是額定電流的數(shù)倍，對(duì)供電設(shè)備和供電電網(wǎng)造成了嚴(yán)重的沖擊，長時(shí)間的使用加速了供電設(shè)備和供電網(wǎng)絡(luò)的老化的問題。[0026]2、本實(shí)用新型鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻補(bǔ)水系統(tǒng)，變頻水泵通過改變動(dòng)力的方式來調(diào)節(jié)流量；改變了傳統(tǒng)的阻力調(diào)節(jié)法，水泵和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥均需耗能，做功卻相互抵消的高耗能的調(diào)節(jié)方法，節(jié)能省電，運(yùn)行費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)效益高。[0027]3、本實(shí)用新型鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻補(bǔ)水系統(tǒng)，傳統(tǒng)的水泵的功率因素一般為O. 6 O.8之間，部分無功功率用于線損以及供電設(shè)備的熱損；而變頻水泵由于其內(nèi)置有抵消無功功率的電容，功率因素近似為1，降低了供電網(wǎng)絡(luò)的無功功率，提高了供電網(wǎng)絡(luò)的供電因素，提高了供電設(shè)備的效率，減少了設(shè)備的浪費(fèi)。[0028]4、本實(shí)用新型鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻補(bǔ)水系統(tǒng)，由單一的變頻水泵就可以根流量控制信號(hào)達(dá)到調(diào)節(jié)輸入到鍋爐內(nèi)水的流量的目的，相對(duì)于傳統(tǒng)水泵與電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的配合工作， 結(jié)構(gòu)更加簡單，節(jié)省了建設(shè)和維護(hù)的投資。[0029]5、本實(shí)用新型鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻補(bǔ)水系統(tǒng)，變頻水泵對(duì)流量的調(diào)節(jié)是逐步的改變，變化率相對(duì)傳統(tǒng)的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)小，故管道內(nèi)的壓力改變也是逐步改變，解決了傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式施與管道壓力驟升驟降造成的管道壽命短的問題。[0030]6、本實(shí)用新型鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻補(bǔ)水系統(tǒng)，通過手動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)管道內(nèi)的阻力的大小從而來調(diào)節(jié)變頻水泵的揚(yáng)程，根據(jù)具體施工需要一般在系統(tǒng)安裝時(shí)或初次使用時(shí)通過控制手動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)節(jié)出一個(gè)變頻水泵在工作狀態(tài)下合適的揚(yáng)程，之后具體應(yīng)用中一般不再做大的調(diào)整，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)方便，控制穩(wěn)定，成本低廉。[0031]7、本實(shí)用新型鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻補(bǔ)水系統(tǒng),控制單元包括PID控制器(Propotion al-Intergral-Derivativa Controller比例-積分-微分控制器)。由于PID控制器是基于反饋的結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)現(xiàn)簡單且精確控制的控制器。而流量傳感器通過量測鍋爐內(nèi)的排水流量和補(bǔ)水流量為PID提供了反饋，而PID根據(jù)兩者流量的比較以及內(nèi)置計(jì)算模型(如本領(lǐng)域內(nèi)所公知的三沖量調(diào)節(jié)模型)，通過比較、積分、微分等運(yùn)算得出變頻水泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速需要加速度多少或減少多少達(dá)到一個(gè)精確的控制。[0032]8、本實(shí)用新型鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻補(bǔ)水系統(tǒng)，通過在變頻水泵出水口設(shè)置的防止水流逆轉(zhuǎn)的止回閥，防止在斷電時(shí)變頻水泵突然停止，水流失去向上揚(yáng)起的驅(qū)動(dòng)力，在重力作用下自然回流形成水錘現(xiàn)象造成變頻水泵的損毀。9、本實(shí)用新型鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻補(bǔ)水系統(tǒng)，通過流量傳感裝置的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了鍋爐外送的蒸汽排出的排水質(zhì)量與補(bǔ)水質(zhì)量保持一致，更加精細(xì)的控制補(bǔ)水的快慢。


[0034]圖I是傳統(tǒng)鍋爐補(bǔ)水自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；[0035]圖2是本實(shí)用新型鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻補(bǔ)水系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；[0036]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例所述變頻水泵與止回閥以及手動(dòng)調(diào)節(jié)閥連接結(jié)構(gòu)示意圖；[0037]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例4所述鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻補(bǔ)水系統(tǒng)在具體應(yīng)用中的連接結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
[0038]下面結(jié)合說明書附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述。[0039]實(shí)施例一[0040]如圖2至圖3所示，本實(shí)施例鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻補(bǔ)水系統(tǒng),包括變頻水泵、水位傳感裝置以及控制單元；[0041]所述水位傳感裝置測量鍋爐內(nèi)的實(shí)際水位并輸出到所述控制單元；[0042]所述控制單元，接收所述水位傳感裝置輸出的實(shí)際水位，將實(shí)際水位分別與最低預(yù)設(shè)水位和最高預(yù)設(shè)水位比較，若實(shí)際水位低于最低預(yù)設(shè)水位則輸出增大流量控制信號(hào)， 若實(shí)際水位高于最高水位則輸出減小流量控制信號(hào)；[0043]所述變頻水泵，接收所述控制單元輸出的所述流量控制信號(hào)，并根據(jù)所述流量控制信號(hào)改變其電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而改變輸入到鍋爐內(nèi)水的流量。[0044]如圖3所示,所述變頻水泵包括變頻單元、電動(dòng)機(jī)以及抽水葉輪,所述變頻單元接收所述控制單元輸出的流量控制信號(hào)，改變供電電流電壓的大小，從而改變了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)與抽水葉輪傳動(dòng)連接。抽水葉輪的轉(zhuǎn)速與所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比。當(dāng)流量過大時(shí)，所述水位傳感器檢測到實(shí)際水位值，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸入到所述控制單元，所述控制單元通過運(yùn)算，得出需減小流量的流量控制信號(hào)并輸出到所述變頻水泵。所述變頻單元接收流量控制信號(hào)，輸出到所電動(dòng)機(jī)。所述電動(dòng)機(jī)速率變小，抽水葉輪速度變小，水流速度變小，從而達(dá)到輸入到鍋爐的水的流量變小。這種方法通過改變動(dòng)力的方法調(diào)節(jié)水的流量為動(dòng)力調(diào)節(jié)法區(qū)別以往動(dòng)力保持不變，以改變阻力的大小來控制水的流量的阻力調(diào)節(jié)法。其中當(dāng)實(shí)際水位高于最高預(yù)設(shè)水位可能堵塞蒸汽的排氣管道，當(dāng)水位低于最低水位時(shí)，鍋爐內(nèi)的水不足以供應(yīng)外界蒸汽需求且有可能發(fā)生安全事故。[0045]而傳統(tǒng)的水泵和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥配合工作時(shí)，當(dāng)水流速度過大，流量過大時(shí)，水泵的電動(dòng)機(jī)保持原有的轉(zhuǎn)速繼續(xù)工作，動(dòng)力輸出不變，而通過調(diào)節(jié)電動(dòng)閥，減小電動(dòng)閥的開度，增大流阻以改變流速，從而達(dá)到減小抽水速度的大小。這樣的工作模式，水泵的總功率保持不變，有效功率減小，電動(dòng)閥的啟動(dòng)和關(guān)閉同樣消耗電能，雙向耗能，電費(fèi)開銷大，經(jīng)濟(jì)效益有限。[0046]綜合上述可知本實(shí)施例中的鍋爐自動(dòng)調(diào)劑變頻補(bǔ)水系統(tǒng)在運(yùn)用的工程中，耗能低，運(yùn)行費(fèi)用低，可以節(jié)電達(dá)到40%左右。[0047]此外由于鍋爐內(nèi)的水用于沸騰會(huì)造成測量的水位是一個(gè)虛假水位即不是水平靜時(shí)所在鍋爐中的水位，需要進(jìn)一步更加準(zhǔn)確的知道補(bǔ)水的快慢還可以通過流量傳感裝置分別測量鍋爐外送的蒸汽流量和鍋爐的補(bǔ)水流量，并輸出到所述控制單元；[0048]所述控制單元，接收所述蒸汽流量轉(zhuǎn)換成排水質(zhì)量，接收補(bǔ)水流量轉(zhuǎn)換成補(bǔ)水質(zhì)量，若所述實(shí)際水位位于所述最低預(yù)設(shè)水位和所述最高預(yù)設(shè)水位之間，則比較所述排水質(zhì)量與所述補(bǔ)水質(zhì)量，若排水質(zhì)量小于補(bǔ)水質(zhì)量則輸出減小流量控制信號(hào)，若排水質(zhì)量大于補(bǔ)水質(zhì)量則輸出增大流量控制信號(hào)，若所述補(bǔ)水質(zhì)量等于所述補(bǔ)水質(zhì)量則不輸出流量控制信號(hào)或輸出保持流量控制信號(hào)。[0049]流量傳感裝置至少包括兩個(gè)流量傳感器，其中一個(gè)用于設(shè)置在鍋爐的蒸汽管道的出口處用于測量蒸汽的流量，一個(gè)設(shè)置鍋爐補(bǔ)水管道的入口處用于測量補(bǔ)水的流量。通過流量傳感裝置的設(shè)置，可以更加精確的控制補(bǔ)水流量。[0050]對(duì)比圖I與圖2可知，本實(shí)施例所述的鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻補(bǔ)水系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)的鍋爐補(bǔ)水自動(dòng)控制系統(tǒng)，減少了電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的應(yīng)用，結(jié)構(gòu)更加簡單，減少了初次投資的設(shè)備成本。且由于本實(shí)施例所述的鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻補(bǔ)水系統(tǒng)采用變頻調(diào)節(jié)通過控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速最終改變水的流速，而電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)是通過改變閥門的開度來調(diào)節(jié)水的流量，變化率大，水流對(duì)管道、閥門等設(shè)備沖擊力大，不宜管道和閥門等設(shè)施的長久使用。且電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)精度呈現(xiàn)階躍性的變化，調(diào)節(jié)精度和穩(wěn)定性都不如本實(shí)施例所述鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻補(bǔ)水系統(tǒng)的變頻調(diào)節(jié)。[0051]實(shí)施例二[0052]如圖2-3所示,在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上,所述鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻補(bǔ)水系統(tǒng)還包括一用于調(diào)節(jié)所述變頻水泵揚(yáng)程的手動(dòng)調(diào)節(jié)閥01 ;所述手動(dòng)調(diào)節(jié)閥01安裝在連接所述變頻水泵的出水管上。[0053]變頻水泵的實(shí)際揚(yáng)程不僅與其內(nèi)部的抽水葉輪的大小以及電動(dòng)機(jī)功率的大小有關(guān)，同時(shí)也與出水管道的光滑度，管道的拐彎點(diǎn)等因素形成的流阻有關(guān)。流阻越大，實(shí)際揚(yáng)程越小。因此可以通過設(shè)置閥門，通過設(shè)置閥門的開度大小來增大或減小流阻，以控制變頻水泵的實(shí)際揚(yáng)程。[0054]本實(shí)施例[0055]通過設(shè)置一個(gè)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥在變頻水泵的出水管上，來調(diào)節(jié)變頻水泵的實(shí)際揚(yáng)程。 如供水池到鍋爐的入水口的高度為20米，此高度為變頻水泵揚(yáng)水高度的最小值；變頻水泵的揚(yáng)程通常應(yīng)該是該揚(yáng)水高度的1-1. 2倍左右，即揚(yáng)程為20到24米之間。水泵的消耗功率與揚(yáng)水高度成正比。如果水泵的揚(yáng)水高度過高，造成不必要的浪費(fèi)，過低水輸送不到。故需在安裝時(shí)根據(jù)具體的實(shí)際情況調(diào)節(jié)出一個(gè)最為理想的揚(yáng)程。手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，取材簡便，控制穩(wěn)定是優(yōu)良的調(diào)節(jié)裝置。一般情況下，變頻水泵的工作環(huán)境沒有改變，即所需揚(yáng)水高度沒有改變、管道的流阻沒有增加，揚(yáng)程就不需改變，故手動(dòng)調(diào)節(jié)閥在初次調(diào)節(jié)后一般不再調(diào)節(jié)，僅需進(jìn)行微調(diào)即可。所述調(diào)節(jié)裝置可以是手動(dòng)調(diào)節(jié)閥以外的其他調(diào)節(jié)裝置如電動(dòng)調(diào)節(jié)閥或傳感器與控制單元配合形成的自動(dòng)調(diào)節(jié)的電磁閥，這些裝置，調(diào)節(jié)較為精確控制也較為方便， 但是成本高，且揚(yáng)程對(duì)精確度的要求不高，因此沒有必要。[0056]實(shí)施例三[0057]如圖3所示，本實(shí)施例鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻補(bǔ)水系統(tǒng)，包括變頻水泵、水位傳感裝置、控制單元以及設(shè)置在變頻水泵出水口處的止回閥02 ；[0058]所述水位傳感裝置測量鍋爐內(nèi)的實(shí)際水位并輸出到所述控制單元；[0059]所述控制單元，接收所述水位傳感裝置輸出的實(shí)際水位，將實(shí)際水位分別與最低預(yù)設(shè)水位和最高預(yù)設(shè)水位比較，若實(shí)際水位低于最低預(yù)設(shè)水位則輸出增大流量控制信號(hào)， 若實(shí)際水位高于最高水位則輸出減小流量控制信號(hào)；·[0060]所述變頻水泵，接收所述控制單元輸出的所述流量控制信號(hào)，并根據(jù)所述流量控制信號(hào)改變其電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而改變輸入到鍋爐內(nèi)水的流量。[0061]采用變頻水泵，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，電流由零逐步增大,轉(zhuǎn)速也逐步增加,解決了傳統(tǒng)工藝中啟動(dòng)瞬間的電流階躍性增大，輸出電流是額定電流的數(shù)倍，對(duì)供電設(shè)備和供電電網(wǎng)造成了嚴(yán)重的沖擊，長時(shí)間的使用加速了供電設(shè)備和供電網(wǎng)絡(luò)的老化問題，減少了電動(dòng)機(jī)和抽水葉輪突然急速旋轉(zhuǎn)造成水流驟然增大對(duì)管道、閥門等供水設(shè)施的壓力驟然增大造成的破環(huán)性傷害。電動(dòng)機(jī)突然啟動(dòng)或突然關(guān)閉，形成的水錘效應(yīng)嚴(yán)重時(shí)可以導(dǎo)致閥門崩裂，水管爆裂等現(xiàn)象，安全穩(wěn)定性低。而本實(shí)施例鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻補(bǔ)水系統(tǒng)采用變頻水泵，開啟和關(guān)閉都是逐步進(jìn)行的，不會(huì)因?yàn)樗玫恼ｉ_啟和停止造成水錘現(xiàn)象。[0062]但是出現(xiàn)斷電現(xiàn)象時(shí)，變頻水泵突然停止工作，變頻水泵在斷電前揚(yáng)起的水流，失去了向上的驅(qū)動(dòng)力，在重力的作用下自然回落，對(duì)變頻水泵形成了類似水錘現(xiàn)象的水流沖擊，為了保護(hù)葉輪等變頻水泵內(nèi)部設(shè)施不受損害，通過一個(gè)防止水流逆轉(zhuǎn)的止回閥，對(duì)變頻水泵起到保護(hù)作用，延長變頻水泵的使用壽命。[0063]實(shí)施例四[0064]如圖2-3所示，本實(shí)施例鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻補(bǔ)水系統(tǒng)，包括變頻水泵、水位傳感裝置、流量傳感裝置，控制單元以及設(shè)置在變頻水泵出水口處的止回閥02 ；[0065]所述水位傳感裝置測量鍋爐內(nèi)的實(shí)際水位并輸出到所述控制單元；[0066]所述控制單元，接收所述水位傳感裝置輸出的實(shí)際水位，將實(shí)際水位分別與最低預(yù)設(shè)水位和最高預(yù)設(shè)水位比較，若實(shí)際水位低于最低預(yù)設(shè)水位則輸出增大流量控制信號(hào)， 若實(shí)際水位高于最高水位則輸出減小流量控制信號(hào)；[0067]所述變頻水泵，接收所述控制單元輸出的所述流量控制信號(hào)，并根據(jù)所述流量控制信號(hào)改變其電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而改變輸入到鍋爐內(nèi)水的流量。[0068]所述流量傳感裝置包括至少兩個(gè)傳感器分別測量鍋爐外送的蒸汽流量和鍋爐的補(bǔ)水流量并輸出到所述控制單元；[0069]所述控制單元，接收所述蒸汽流量轉(zhuǎn)換成排水質(zhì)量，接收補(bǔ)水流量轉(zhuǎn)換成補(bǔ)水質(zhì)量，并在實(shí)際水位位于所述最低預(yù)設(shè)水位和所述最高預(yù)設(shè)水位之間時(shí)，比較所述排水質(zhì)量與所述補(bǔ)水質(zhì)量，若排水質(zhì)量小于補(bǔ)水質(zhì)量則輸出減小流量控制信號(hào)，若X排水質(zhì)量大于補(bǔ)水質(zhì)量則輸出增大流量控制信號(hào)，若所述補(bǔ)水質(zhì)量等于所述補(bǔ)水質(zhì)量則不輸出流量控制信號(hào)或輸出保持流量控制信號(hào)。[0070]所述控制單元包括一 PID控制器。[0071]PID控制器(Propotional-Intergral-Derivativa Controller 比例-積分-微分控制器)分為3個(gè)環(huán)節(jié)[0072]比例環(huán)節(jié)產(chǎn)生與排水質(zhì)量與補(bǔ)水質(zhì)量形成的偏差成比例變化的控制作用來減少偏差；即排水質(zhì)量與補(bǔ)水質(zhì)量的質(zhì)量差增大，則產(chǎn)生一個(gè)增加水流流量的控制作用的實(shí)施信號(hào)控制水流增大，即加速電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，加速水流速度；[0073]積分環(huán)節(jié)主要用于消除靜止的差異；積分區(qū)間越大，積分作用越弱，積分區(qū)間越小，積分作用越強(qiáng)；此處的積分變量為時(shí)間；[0074]微分環(huán)節(jié)通過排水質(zhì)量與補(bǔ)水質(zhì)量的變化趨勢預(yù)測偏差信號(hào)的變化，并在偏差變大前產(chǎn)生一個(gè)抑制偏差變大的控制作用的信號(hào)輸出，從而加速控制的響應(yīng)；即通過預(yù)測排水質(zhì)量與補(bǔ)水質(zhì)量的差值在變大，且變大的速度在增加，則微分環(huán)節(jié)產(chǎn)生一個(gè)抑制控制信號(hào)即流量增大控制信號(hào)，提前加大水的流量在排水質(zhì)量與補(bǔ)水質(zhì)量的質(zhì)量差持續(xù)加速變大時(shí)，流量也加速增加，以抑制水位差的變大，縮短響應(yīng)的時(shí)間。[0075]在具體的運(yùn)用過程中，變頻水泵的轉(zhuǎn)速通過與流量的換算可以得到一個(gè)預(yù)設(shè)值， 通過PID控制器通過計(jì)算得到該預(yù)設(shè)值并調(diào)節(jié)修正該預(yù)設(shè)值，并通過流量預(yù)設(shè)值輸出到變頻單元，由變頻單元根據(jù)流量控制信號(hào)，進(jìn)一步控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速從而改變抽水葉輪的轉(zhuǎn)速和水流速度。[0076]通常的控制方式有兩種，一種是通過簡單的增大控制指令或減小指令進(jìn)行調(diào)節(jié)再實(shí)時(shí)的監(jiān)控，進(jìn)行反復(fù)的觀察和調(diào)節(jié)，這種方式控制較為繁瑣。另一種控制方式如本實(shí)施例所述通過比例環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)以及微分環(huán)節(jié)根據(jù)偏差以及偏差變化趨勢得出一個(gè)精確的預(yù)設(shè)值輸出的受控裝置，調(diào)節(jié)效果好，調(diào)節(jié)靈敏。[0077]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例所示鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻補(bǔ)水系統(tǒng)在具體應(yīng)用中的連接結(jié)構(gòu)圖，其中2為變頻水泵、21為變頻水泵中變頻單元和電動(dòng)機(jī)構(gòu)成的變頻電機(jī)，6代表手動(dòng)調(diào)節(jié)閥、3代表止回閥，其中管道G代表相鍋爐輸送的管道，ZP代表排氣管道，Zl代表高壓蒸汽管道，Z2代表低壓蒸汽管道。圖中所示的元件采用的是通用的符號(hào)表示。[0078]以上，僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻補(bǔ)水系統(tǒng)，包括水泵、水位傳感裝置以及控制單元，其特征在于，所述水泵為變頻水泵；所述水位傳感裝置測量鍋爐內(nèi)的實(shí)際水位并輸出到所述控制單元；所述控制單元，接收所述水位傳感裝置輸出的實(shí)際水位，將實(shí)際水位分別與最低預(yù)設(shè)水位和最高預(yù)設(shè)水位比較，若實(shí)際水位低于最低預(yù)設(shè)水位則輸出增大流量控制信號(hào)，若實(shí)際水位高于最高水位則輸出減小流量控制信號(hào)；所述變頻水泵，接收所述控制單元輸出的流量控制信號(hào)，并根據(jù)所述流量控制信號(hào)改變變頻水泵電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速從而改變抽水速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻補(bǔ)水系統(tǒng)，其特征在于，所述鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻補(bǔ)水系統(tǒng)還包括流量傳感裝置，所述流量傳感裝置包括至少兩個(gè)傳感器分別測量鍋爐外送的蒸汽流量和鍋爐的補(bǔ)水流量并輸出到所述控制單元；所述控制單元，接收所述蒸汽流量轉(zhuǎn)換成排水質(zhì)量，接收補(bǔ)水流量轉(zhuǎn)換成補(bǔ)水質(zhì)量，并在實(shí)際水位位于所述最低預(yù)設(shè)水位和所述最高預(yù)設(shè)水位之間時(shí)，比較所述排水質(zhì)量與所述補(bǔ)水質(zhì)量，若排水質(zhì)量小于補(bǔ)水質(zhì)量則輸出減小流量控制信號(hào)，若排水質(zhì)量大于補(bǔ)水質(zhì)量則輸出增大流量控制信號(hào)，若所述補(bǔ)水質(zhì)量等于所述補(bǔ)水質(zhì)量則不輸出流量控制信號(hào)或輸出保持流量控制信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻補(bǔ)水系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元內(nèi)設(shè)有一 PID控制器，所述PID控制器根據(jù)所述排水質(zhì)量和所述補(bǔ)水質(zhì)量分析得出所述實(shí)際水位與最低預(yù)設(shè)水位或最高預(yù)設(shè)水位的之間的差值的變化及變化率，并根據(jù)其內(nèi)置計(jì)算模型生成精確的流量預(yù)設(shè)值，輸出到所述變頻水泵；所述變頻水泵，接收所述流量預(yù)設(shè)值，并根據(jù)所述流量預(yù)設(shè)值調(diào)整變頻水泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為所需值。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻補(bǔ)水系統(tǒng)，其特征在于，所述鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻補(bǔ)水系統(tǒng)還包括一用于調(diào)節(jié)所述變頻水泵揚(yáng)程的調(diào)節(jié)裝置；所述調(diào)節(jié)裝置安裝在連接所述變頻水泵的出水管上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻補(bǔ)水系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)節(jié)裝置為一手動(dòng)調(diào)節(jié)閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求I、2或3所述的鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻補(bǔ)水系統(tǒng)，其特征在于，在所述變頻水泵的出水口處設(shè)有防止水流逆轉(zhuǎn)的止回閥。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻補(bǔ)水系統(tǒng)，為解決傳統(tǒng)鍋爐自動(dòng)補(bǔ)水系統(tǒng)中采用非變頻水泵與電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的組合設(shè)置來控制輸入到鍋爐內(nèi)水的流量，造成的耗電量高，運(yùn)行成本高，水泵以及管道等使用壽命短等問題而設(shè)計(jì)。本實(shí)用新型鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻補(bǔ)水系統(tǒng)，由水位傳感裝置測量實(shí)際水位，由控制單元比較實(shí)際水位與最高預(yù)設(shè)水位及最低預(yù)設(shè)水位的差異，得出是要增大流量或減小流量的流量控制信號(hào)，由變頻水泵根據(jù)流量控制信號(hào)改變其內(nèi)部電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速從而以改變驅(qū)動(dòng)力大小的方式調(diào)節(jié)水的流量，控制精確，運(yùn)行成本低可節(jié)約40％左右的電能，管道的壓力負(fù)荷變化率小。
文檔編號(hào)F22D5/32GK202747330SQ20122029760
公開日2013年2月20日 申請日期2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月21日
發(fā)明者牟旭升 申請人:中冶華天南京工程技術(shù)有限公司