20吨工业锅炉鼓、引风机及给水泵变频控制系统研制

论文摘要

风机和给水泵在工业生产、地下交通及民用设施等国民经济各行业中,应用数量多,耗电量巨大,并存在严重的节流损失。对风机、泵类负载进行节能的有效方法就是对其进行调速。变频调速是所有的调速方法中节能效果最为显著的调速方式,因此积极推广大功率风机、泵类负载的变频调速技术具有重大的国民经济意义。本文通过对石家庄焦化厂20吨工业锅炉鼓、引风机和给水泵变频控制及电气控制系统的研制,对风机和给水泵的变频调速特性进行了研究,其主要研究内容和结果如下：1.风机和给水泵具有相同的性能特性曲线,具有相同的变频调速原理,通过变频调速可以很大程度上节约能源,并实现了电机的软启动,便于保护电机、给水泵和生产设备,延长使用寿命。2.通过研究分析工作性能曲线寻找到给水泵和风机的节能工况点。设计研制控制系统,将水泵速度的连续控制改为离散台阶型控制。在实际变频调速过程中使给水泵和风机尽可能地工作在最佳工况点附近,实现最大程度上的节能。3.变频器在根据模拟信号进行自动控制时往往会由于外界信号干扰产生输出频率的振动,造成给水泵转速的振动,这对于变频器和给水泵的寿命有严重影响。本文研究新的控制方法,通过设计单片机电路实现模拟信号的离散化,将实际连续的频率输出转换为阶段性的频率输出,一定程度上解决了转速的震荡。有效改善电机及变频设备的工作状况,延长其工作寿命。4.风机和水泵电路的设计尽可能地以保证生产的安全运行为前提,设计互锁电路,保证鼓、引风机的启动顺序和煤气蝶阀的启闭,增加生产安全运行的可靠度,并考虑到生产运行中的各种状况,设置自动报警系统,使整个控制系统的具有故障预警报警功能,增加设备运行可靠性。本课题研究、设计制造的变频调速系统在石家庄焦化厂应用良好,具有显著的节能效益并且安全可靠,具有较高的推广价值和广阔的市场前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 变频调速技术的发展史
• 1.2 变频调速技术在国内外的发展状况
• 1.2.1 国外变频调速技术的发展与现状
• 1.2.2 国内变频调速技术的发展与现状
• 1.3 变频调速的发展方向
• 1.4 变频调速技术的相关技术
• 1.4.1 控制方式
• 1.4.2 PWM技术
• 1.5 变频调速的优势和意义
• 1.6 论文研究的背景、内容和意义
• 1.6.1 论文研究的背景
• 1.6.2 论文研究的内容
• 1.6.3 论文研究的意义
• 2 泵和风机的节能分析
• 2.1 水泵和风机理论压力方程和负载特性
• 2.2 水泵和风机采用变频调速技术的节能原理
• 2.3 变频调速的原理及其实现
• 2.4 离心泵工况点的确定
• 2.4.1 离心泵的相似定律和相似抛物线
• 2.4.2 离心泵的性能曲线和管道系统曲线
• 2.4.3 离心泵的最佳工况点的确定与调节
• 2.5 风机工况点的确定
• 3 20吨工业锅炉鼓、引风机及给水泵变频系统设计
• 3.1 设计电路的工况要求
• 3.2 控制方案的实现
• 3.3 变频主电路设计
• 3.3.1 变频器类型的选用和容量的选择
• 3.3.2 变频器的选择
• 3.3.3 外接主要电器的选择和主电路的配线
• 3.4 控制电路的设计
• 3.5 给水泵、鼓风机和引风机的电路设计图
• 3.5.1 给水泵变频器设计电路图
• 3.5.2 给水泵操作说明
• 3.5.3 鼓、引风机设计电路图
• 3.5.4 锅炉鼓、引风机操作步骤
• 4 变频器参数的设置
• 4.1 MICROMASTER系统参数的简要介绍
• 4.2 变频器的快速调试
• 4.3 水泵变频器参数的设置
• 4.4 鼓、引风机变频器参数的设置
• 4.5 变频器故障
• 5 单片机控制系统电路设计及研制
• 5.1 单片机控制电路的原理
• 5.2 单片机的基本电路
• 5.2.1 单片机的选择
• 5.2.2 单片机的时钟电路和复位电路
• 5.2.3 单片机与ADC0809接口
• 5.2.4 输出控制电路设计
• 5.2.5 Ⅰ/Ⅴ转换电路
• 5.2.6 系统电源设计
• 5.3 程序设计
• 6 变频系统实际应用效果
• 7 结论
• 8 展望
• 9 参考文献
• 10 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 11 致谢