，而且还造成大量的能源浪费和设备损耗。

从而导致生产成本增加，设备使用寿命缩短，设备维护维修费用高居不下。

在供暖锅炉系统中带有循环泵补水泵等水泵类设备，根据不同的生产需求往往采用调整阀回流阀截止阀等节流设备进行流量压力水位等信号的控制。

这样，不仅造成大量的能源浪费，管路阀门等密封性能的破坏，还加速了泵腔阀体的磨损和汽蚀，严重时损坏设备而影响生产。

目前，风机泵类设备多数采用异步电动机直接驱动的方式运行，存在启动电流大机械冲击电气保护特性差等缺点。

不仅影响设备使用寿命，而且当负载出现机械故障时不能瞬间动作保护设备，时常出现泵损坏同时电机也被烧毁的现象。

近年来，出于节能的迫切需要和对供暖质量不断提高的要求，加之采用变频调速器简称变频器易操作免维护控制精度高，并可以实现高功能化等特点，因而采用变频器驱动的方案开始逐步取代风门挡板阀门的控制方案。

用变频器来对异步交流电动机调速，是八十年代末迅速发展成熟的项高新技术。

它的优点是调速的机械特性好，调速范围广，调整特性曲线平滑，可以实现连续平稳的调速，尤其当它应用与风机水泵等大容量负载时，可获得显著的节能效果。

变频调速节能分析变频调速应用于锅炉系统的风机和水泵等电机的自动控制中，其节能效果明显。

本节将以风机节能为例，详细分析其节能效果。

水泵的节能分析类似。

由流体力学的基本定律可知风机泵类设备均属平方转矩负载，其转速与流量，压力以及轴功率具有如下关系，，即流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。

图给出了风机中风门调节和变频调速二种控制方式下风路的压力风量关系及功率风量关系。

其中，曲线是风机在额定转速下的曲线，曲线是风机在较低速度下的曲线，曲线是风门开度最大时的曲线，曲线是风机在较小开度下的曲线。

可以看出，当实际工况风量由下降到时，如果在风机以额定转速运转的条件调节风门开度，则工况点沿曲线由点移到点如果在风机开度最大的条件下用变频器调节风机的转速，则工况点沿曲线由点移到点。

显然，点与在些需要立即响应的场合应用非常方便。

可为模拟量和数字输入设置滤波器，输入接口可以捕捉比扫描速度更快的窄脉冲信号，便于适应复杂的工业环境。

内部配有扩展电源，输出电流可达传感器电源或负载驱动电源，输出电流可达。

具有通信接口，可与计算机变频器文本显示器手持编程器等进行通信，交换数据完成控制功能。

摘要随着社会经济的飞速发展，城市规模的不断扩大，以及人们生活水平的不断提高，对城市生活供暖的用户数量和供暖质量提出了越来越高的要求。

目前，我国北方地区冬季供暖仍然以锅炉供暖为主，锅炉房自动控制系统配置相对落后，风机和水泵等电机的控制主要依赖值班人员的手工操作，控制过程繁琐，耗电耗煤，而且手动控制无法对锅炉供水温度和管网压力变化及时做出适当的反应。

本文设计了套基于和变频调速技术的供暖锅炉控制系统。

该控制系统由可编程控制器变频器风机和水泵电机组传感器工控机以及控制柜等构成。

系统通过变频器控制电动机的启动运行和调速。

系统以两台研华工控机作为上位机，以西门子可编程控制器为下位机。

本文设计的变频控制系统实现了锅炉燃烧过程的自动控制，有效地降低了能耗，提高了生产管理水平。

系统安装维护方便，运行稳定可靠监控软件功能齐全，人机界面友好，使用方便。

关键词锅炉控制变频调速技术组态软件目录摘要第章绪论研究意义供暖锅炉控制的国内外研究现状变频调速基本原理第二章变频调速在供暖锅炉控制中的应用变频调速在供暖锅炉系统中的应用变频调速节能分析第三章供暖锅炉控制原理引言偏差控制方式控制方式补水控制循环流量控制燃烧过程控制第四章锅炉控制系统总体设计系统功能分析系统方案设计系统结构系统硬件系统构成补水泵控制系统循环泵控制系统第五章控制系统设计西门子系列的硬件系统系列简介编程方式简介第六章监控组态软件设计结论参考文献第章绪论研究意义随着社会经济的飞速发展，城市规模的不断大大节省该类负载的驱动电机的耗电量，达到节能的目的，如果普遍采用交流变频调速，平均节电率在左右。

采用变频器启动风机水汞等电动机，由于变频器内部具有矢量转矩控制技术，保证了电机良好的启动性能，实现电机软启动，有效地限制了电机的启动电流，明显降低电机启动噪声。

同时，电机的软启动避免了频繁的工频启动对风机水汞等大电机的冲击，有效地保护设备，延长设备使用寿命。

锅炉的计算机控制使锅炉始终处于最佳工作状态，提高了锅炉的运行效率和燃煤的燃烧效果，不仅节约燃煤，也减少了烟尘和有害气体的排放，具有较好的环保效果。

同时，计算机控制系统通过各种传感器检测锅炉温度压力流量等参数，传诵至微机和仪表盘，并实现温度和压力等参数的自动控制，工人在计算机控制室就可以全面了解锅炉房各部分的运行情况，大大改善了工人的工作条件，提高了自动化程度和管理水平。

因此，采用锅炉的计算机控制和变频控制不仅可大大节约能源，促进环保，而且可以提高生产的自动化水平，具有显著的经济效益和社会效益。

供暖锅炉控制的国内外研究现状当前，节能与环保已成为人类社会面临的两大课题。

我国的锅炉目前以煤为主要燃料，耗煤量接近全国煤产量的三分之，燃用的主要是中低质煤，工业污染十分严重，而且锅炉设备陈旧，生产效率和自动化程度低，进步加重了环境污染的程度。

第二章变频调速在供暖锅炉控制中的应用变频调速基本原理目前，随着大规模集成电路和微电子技术的发展，变频调速技术已经发展为项成熟的交流调速技术。

变频调速器作为该技术的主要应用产品经过几代技术更新，已日趋完善，能够适应较为恶劣的工业生产环境，且能提供较为完善的控制功能，能满足各种生产设备异步电动机调速的要求。

变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系其中表示电机转速为电动机工作电源频率为电机转差率为电机磁极对数。

通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。

变频器就是基于上述原理采用交直交电源变换技术，集电力电子微电脑控制等技术于身的综合性电气产品。

变频调速在供暖锅炉系统中的应用由于变频调速可以实现电机无级调速，具有异步电机调压调速和串级调速无可比拟的优越性，在锅炉系统中得到广泛的应用。

变频调速在供热锅炉系统中主要应用在风机调速和水泵调速。

通常在锅炉燃烧系统中，根据生产需要对风速风量温度等指标进行控制和调节以适应用户要求和运行工扩大，以及人们生活水平的不断提高，对城市生活供暖的用户数量和供暖质量提出了越来越高的要求。

目前，我国北方地区冬季生活供暖仍然以锅炉供暖为主，锅炉房自动控制系统配置相对落后，风机和水泵等电机的控制主要依赖值班人员的手工操作，控制过程繁琐，耗电耗煤，而且手动控制无法对锅炉供水温度和管网压力变化及时做出适当的反应。

而供暖面积的不断扩大，使如何科学有效地控制和管理供暖系统，提高供暖的经济效益和社会效益，成为急需解决的重要课题。

在供暖系统中，锅炉房供暖所占比例很大，据对我国北方地区个大中城市近亿平方米的供暖调查，锅炉供暖占，热力供暖占，其他供暖占。

在今后相当长的时间内，集中热力供暖是发展趋势，但无法取代锅炉供暖的主流地位。

锅炉是消耗能源产生大气污染事关生产与生活和安全的重要设备，它在国民经济整个能源消耗中占有相当大的比重。

目前我国供暖锅炉以燃煤链条锅炉为主，燃用的主要是中低质煤，而且锅炉房管理水平不高，直沿用间断运行方式，锅炉技术含量低，锅炉的自动化工致技术落后，造成了严重的能源浪费和环境污染。

据统计，我国目前拥有工业锅炉万台，每年消耗的燃煤占全国原煤常量的三分之仪，约亿吨。

锅炉每年排放烟尘约万吨，约万吨，此外还有大量的等有害气体，成为我国大气煤烟型污染的主要来源之，尤其是燃煤排放的气体所引起的温室效应，早已引起国际关注。

本文结合北方地区锅炉房变频改造工程项目，设计了套基于变频调速技术的计算机锅炉监控系统。

锅炉房节能改造工程关系到锅炉房内设备能否长期安全稳定连续的低耗运行。

预期设计套计算机监控系统。

该套计算机监控系统与原非计算机监控的人工控制系统并列运行。

锅炉房控制采用常规集中盘控和计算机控制相结合的控制方式。

但由于鼓风机引风机炉排电机补水泵以及循环泵均采用工频配电，手动控制，都没有引入锅炉自动控制系统，锅炉房基本上采用集中盘上手控。

只实现控制参数的显示和部分控制等，对炉膛负压炉膛温度出水温度出水压力回水温度锅筒压力等无法自动控制，使得锅炉运行效率低能耗大环境差人工劳动强度大。

因此，对锅炉所用的鼓风机引风机炉排电机循环汞以及补水汞等设备进行计算机控制系统和锅炉电机的变频改造十分必要。

由于供暖锅炉系统中的风机水汞负载转矩与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比，采用交流变频调速控制风机水汞流量代替传统阀门挡板控制流量，可以频控制包括电源控制柜锅炉变频控制柜循环泵变频控制柜和补水泵变频控制柜。

变频器全部采用日本富士山公司系列低噪声高性能多功能变频器，根据电机功率选择不同的型号。

控制柜内配置各种型号大小的断路器接触器继电器等低压电器设备，以完成电机的启停控制。

系统构成补水泵控制系统补水泵系统共有四台补水泵电动机，系统采用两台变频器拖到，台变频器负责拖动两台补水泵，即拖二模式。

系统的电气控制如图所示。

循环泵控制系统循环泵系统有台循环泵，本系统配置两台变频器，才有拖六模式，即用台变频器拖动台循环泵，另外台作为备用。

没太循环泵均通过变频器启动，并根据负荷的变化切换到工频运行，变频器启动下台循环泵，依次类推，最后其中台循环泵变频运行，其他工作循环泵工频运行，剩下循环泵处于停止状态作为备用。

系统的电气控制图如图所示。

第五章控制系统设计西门子系列的硬件系统系列是西门子公司生产的种小型整体可编程控制器，其组网能力强大，编程软件功能完善，功能模块种类齐全，亦有良好的人机画面。

西门子