蒸汽锅炉补水泵变频调速控制工作原理及原理图解

蒸汽锅炉一般根据锅炉水位控制补水泵的起停以保证锅筒内的水位在要求的范围之内。采用变频器驱动补水泵以控制蒸汽锅炉水位在上世纪九十年代就已有应用。蒸汽锅炉补水泵采用变频调速控制的主要目的是确保锅炉水位恒定,其次是节能。本文主要介绍锅炉补水泵采用变频调速控制时的控制原理及节能分析,并给出了控制原理框图，对热水锅炉补水泵介绍了变频器驱动的控制方法,虽然与蒸汽锅炉补水泵的控制有所不同,但也有共同之处,可以借鉴。

1 工艺要求

蒸汽锅炉锅筒与补水泵的连接原理图如图1所示。锅炉在燃烧过程中锅内的水变成了水蒸汽供用户使用。锅筒内水位下降通过水位传感器测出锅筒内的水位并通过显示仪表显示。为了确保锅筒内不缺水,以免影响蒸汽供应甚至锅炉的安全,补水泵应能根据水位的变化及时进行补水。

2 控制原理

为了减小锅炉水位的变化确保在蒸汽用量变化时锅炉的水位变化很小甚至不变,对补水泵采用变颏调速控制。随着蒸汽用量的变化,调节变频器的输出频率,从而改变补水泵的转速随之改变补水泵的补水量,确保锅筒水位稳定。图2为实现上述功能的原理框图。采用闭环调节的方式进行控制时,利用了变频器自身的PID调节功能。图中虚线内部分为变频器内部电路。水位给定通过变频器外接电位器完成,水位传感器测得水位后送入变频器,与给定进行比较,经PID调节器调节后控制变频器的输出电压和频率,从而控制补水泵的转速,使锅炉锅筒水位在设定的值上。

3 补水泵电气电路

蒸汽锅炉补水泵一般采用多用一备的方式,对于小型蒸汽锅炉,多为一用一备。下面以后者为例进行介绍图3为两台补水泵的电气主电路。图中QS为空气开关KM0为变频器进线接触器KM与KM3为1号和2号补水泵电动机变频运行切换接触器,可以通过挖制电路的选择开关进行选择。KM2与KM4为1号和2号补水泵电动机工频运行接触器,当变频器故障时吸合运行。FR1和FR2为热继电器。

与图3主电路相对应的控制电路如图4所示。图中QF为控制电路电源开关,SW为转换开关,用于切换补水泵的工作状态,当打到左侧时为工频运行,当打到右侧时为变频运行,通过按钮起动或停止相应的补水泵。工与变频之间设置了相应的互锁,确保二者不同时驱动,以免损坏变频器。用于接通变频器与1号、2号补水泵的接触器KM和KM3也设置了互锁,避免变频器同时驱动两台补水泵。

蒸汽锅炉补水泵采用变频调速控制后在蒸汽用量发生变化时锅筒内的水位基本保持不变达到了预期效果。经某矿区锅炉房2台20吨蒸汽锅炉半年的运行证明,效果良好,令人满意。