变频器在锅炉补水中的应用

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【摘 要】利用变频器内置PID的功能对供热锅炉补水泵进行控制，达到恒压供水的目的，且节约电能。

【关键词】变频器；PID控制；锅炉补水；节能

1、引言

供热系统运行时由于系统温度的变化使系统内部的压力也改变，为了维持系统压力要在循环系统内增加补水系统。锅炉补水主要是为供热系统内补水，使系统内保持恒定的压力，保证供热系统的正常运行。原设计为普通的接触器加电接点压力表控制。设定补水压力在一个区间内，低于下限启动补水泵，高于上限停泵，启泵时水泵满负荷运行，短时间内达到上限。这种控制方式补水快，但会使水泵频繁启动，这样不仅水泵的使用寿命减小，而且浪费电能。鉴于此种情况对补水泵的控制系统改为变频器控制。主要由变频器内置的PID功能根据系统压力大小进行调节补水泵的电机转速。从而达到恒压补水的节能效果。

2、恒压供水系统的工作原理

本系统选用格立特VF―10系列变频器。利用变频器内置的PID功能实现恒压补水。在供热管道上安装压力传感器。将监测到的压力值转换为0V-10V的电信号作为反馈信号。根据供热系统的所需的系统压力设定给定值，变频器内置调节器作为压力调节器，调节器将来自压力传感器的压力反馈信号与出口压力给定值比较运算，其结果作为频率指令输送给变频器，调节补水泵的转速使出口压力恒定。当系统压力降低且低于设定压力时，调节器使变频器输出频率增加，使得补水泵电机转速增加，增加补水量，系统压力增大至设定压力：反之，当系统压力增高且高于设定压力时，频器输出频率减小，使得补水泵电机转速降低，减小补水量，系统压力下降至设定压力。（原理图如图1）

3、PID控制功能及参数设定

PID（比例-积分-微分）控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。

PID控制主要分为开环控制系统和闭环控制系统，闭环控制系统有正反馈和负反馈，本控制系统采用负反馈闭环控制，其特点是系统被控对象的输出（被控制量）会反送回来影响控制器的输出，形成一个或多个闭环，控制图如图2所示：

当系统偏差大于偏差极限时，PID调节器进行调节，偏差小于偏差权限时，PID调节器停止调节，输出值保持不变。

系统偏差=（给定值-反馈值）/给定值*100%

调节过程：当反馈值小于给定值时增加执行量（输出频率），压力上升，当反馈值高于给定值时减小执行量（输出频率），压力下降。