变频调速在煤气发生炉/加热炉温度控制中的应用

    (1)变频调速节能原理    目前，煤气发生炉/加热炉系统中一次风、二次风的控制都是采用人工调整进风口挡板的开度来改变风量，使其满足所要求的运行工况。调节原理是依靠增加系统的阻力，消耗风机提供的多余的压头，来达到减小流量的目的，这样不可避免地在挡板上造成大量的节流损耗。同时，风机的设计必须考虑压力、风量等因素，在设计中是按生产中可能出现的最大负荷条件进行参数选择的，实际生产所需要的流量一般都比设计的最大流量小很多，造成了浪费。    用变频调速技术，就能使风机与负荷相匹配，在控制过程中不增加管路阻力，以提高系统效率。通过调整转速降低风量相对于关小风门降低风量具有显著的节能效果。本系统采用HFV系列高性能变频调速器。该产品是全数字式变频调速器，内部配备十六位微处理器，采用电压空间矢量控制方式，性能优越，参数由键盘设定，同时可外接键盘操作，也可外接端子操作，操作简单，具有良好的价格性能比。    (2)加热炉温度自动控制    煤气发生炉/加热炉系统采用调整一次风量来调节发生炉煤气产量，采用调整二次风量来调整加热炉煤气烧咀风燃比，实现最佳燃烧，减少环境污染，同时调整一次风量和二次风量，也就是调节进入加热炉的热量，从而调节加热炉炉膛温度。以往这个调节过程是通过人工调节来实现加热炉温度控制的，劳动强度大、控制精度低、能源消耗高，在新开发的MCZ/A型煤气发生炉/加热炉系统中采用智能温度调节仪表，进行温度测量值与温度设定值比较，如果产生偏差，智能温度调节仪表就根椐PID调节规律输出一个4～20mA控制信号，这个控制信号通过改变变频调速器的频率去调节一次风机和二次风机的转速，从而调节一次风和二次风的风量，使加热炉的温度稳定在设定值附近，达到加热炉温度自动控制。同时两台变频器可设置不同的频率范围，使一次风和二次风按最佳燃烧配比，从而达到节能的效果。控制原理框图见图4-32。    温度调节仪表采用AI系列仪表，它采用人工智能调节方式，用模糊规则的新型算法进行PID调节，对给定值与测量值变化造成的偏差，分别采用不同的调节方式（二自由度PID调节），同时加入模糊调节算法的规律，在误差大时运用模糊算法进行调节，当误差小时采用改进后的PID算法进行调节，具有无超调、控制精度高、参数确定简单控制效果好的优点。控制系统原理图和系统接线图见图4-33。
    图4-32    温度自动控制框图
    图4-33    加热炉温度控制系统原理    (3)应用效果    ①原系统中，风机都是全速运转，按额定功率计算，两台风机的功率为13kW，现在风机平均功率约为8kW，节省电机功率约为5kW，每年风机运转时间按4000h计算，全年节约电费支出约为5×4000×0.58 =11600元。同时．由于风燃比可调，可使燃烧处于最佳状态，燃料节约效果显著。    ②由于实现自动控制，温度控制精度得到提高，既使能源得到合理使用，减少浪费，又使应用企业生产过程中产品生产的质量得到保证。    ③由于大部分时间电机都运行在低转速，因而电机故障率降低，延长了电机使用寿命。同时噪声大大降低，减少噪声对环境的污染。    ④风机调节实现自动遥控操作，操作简单，减轻了操作的劳动强度。