工业锅炉给水泵变频控制系统设计开题报告

锅炉给水泵是锅炉系统稳定运行的关键,是利用自动控制技术设计与组建锅炉自动液位调节系统的重要组成部分。作为一个生产大国,我国目前拥有锅炉设备多达四十多万台,而且其中很大一部分是用于工业企业以及应用于电厂用锅炉系统,其中小部分被应用于居民浴池以及一些商业领域。给水泵的稳定运行是锅炉运行的基础,是现代锅炉液位调节系统的重要组成本部分。

而现实中的锅炉给水泵的实际应用中存在着大大小小的问题。在设备本身的方面，由于恶劣的工作环境会使得给水泵出现堵漏,管路外侧防锈涂层脱落的问题。给水泵的电机的运行不畅会导致电机过热,电机的过热会造成绝缘烧坏、转子断条等情况发生。在使用的方面,给水泵一般是给工业锅炉供水,而工业锅炉在运行的过程中锅炉中的液位是需要根据实际情况而改变的。工业锅炉在控制液位的过程中,给锅炉供水的给水泵是一般是连续恒速运行或在液位过高的时候暂停供水。前者给水泵是处在连续恒速运行的模式。在这个模式下,锅炉的流量的控制是通过调节管道中调节阀和支路回流实现的,在采用调节阀调节时,一旦阀门开度的减小,水泵出口的压力就会上升,那么不可避免的阀门两边的压差将会增大,造成能量的浪费同时还易损害阀门和轴承的磨损。能耗是现代化设备必须考虑的问题之一。一台给水泵的能耗也许不是太大,但在一个四十多万台的基数下,这样的能耗就是一个不得不考虑的问题。而且阀门与轴承的磨损也是一个不可小觑的问题。后者为了让锅炉内水位不会出现液位过高的情况,需要在液位过高的时候会就给水泵断供。但在启动与停止的过程中,工业的给水泵一般都需要功率较大的电机。而大功率的电机的启动与停止都会对电网造成一定量的冲击,而且会造成不小的能量浪费,同样也会造成一定量的能耗。本项目拟借助于变频器实现工业锅炉给水泵的高效控制,通过相应传感器采集锅炉液位,然后建立闭环控制系统来实现液位的变频节能控制。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：工业锅炉在液位控制过程中，给水泵是连续恒速运行的，且流量的控制是通过调节管路中调节阀和支路回流实现的，采用调节阀调节时，由于阀门开度的减小，水泵出口的压力上升，阀门两边的压差将增大，造成能量的浪费同时还易损害阀门和轴承的磨损。本项目拟借助于变频器实现工业锅炉给水泵的高效控制，通过相应传感器采集锅炉液位，然后建立闭环控制系统来实现液位的变频节能控制。

预期目标：通过采集锅炉液位，利用高效控制算法，借助于PLC实现对工业锅炉给水泵的变频控制，最终实现节能控制。

3. 研究的方法与步骤

本课题要求是通过采集锅炉液位，利用高效控制算法，借助于plc实现对工业锅炉给水泵的变频控制，最终实现节能控制。

按照此要求实现对工业锅炉的节能控制需要对此系统进行分析，首先第一步系统的启动控制，由此需要一个操作面板，这对应本课题系统的而第一部分：按钮操作系统。要想实现流量的控制首先需要了解的是流量的大小是随什么条件的变化而变化。本系统的流量控制取决于液位的高低，所以必不可少的就是检测锅炉液位传感器。这两个部分就是本系统的输入部分。输出由三个部分组成，分别是触摸屏显示及更改设备部分、模拟量输出控制变频器输出频率部分、以及运行停止报警指示灯部分。这三个部分的功能分别可以实现设定液位的更改、水泵流量的控制、以及指示灯。

4. 参考文献

[1]王猛,杨欢.plc编程与应用技术(第2版).北京:北京理工大学出版社,2017.

[2]张克涵,梁庆卫.plc原理与工程应用技术.北京:国防工业出版社,2016.

[3]王华忠.工业控制系统及应用:plc与组态软件.北京:机械工业出版社,2016.

5. 计划与进度安排

（1）2022-2-26～2022-3-16（3周）查阅相关背景及技术资料，制订具体计划，撰写开题报告。

（2）2022-3-19～2022-4-06（3周）提出实现方案，熟悉plc硬件资源及编程技巧，熟悉变频器使用方法。

（3）2022-4-09～2022-4-27（3周）设计电路原理图，提出程序框图，编制控制程序。