专利名称：燃气锅炉鼓风机变频自动调节装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种燃气锅炉鼓风机变频装置，具体的说，涉及了一种燃气锅炉鼓风机变频自动调节装置。
背景技术：
锅炉对企业的生产及安全至关重要，其产生的蒸汽是企业的主要动力；锅炉有很多种类，常用的是燃气锅炉，其主要包括蒸汽系统、软化水处理系统、给水系统、燃烧系统、排污系统、凝结水系统、疏水系统等，其中，燃烧系统的天然气由外部管道送来，经过滤分离，调节压力，降至规定值后送至燃烧器，空气由鼓风机从锅炉底部吸入，经风机挡板调风与天然气混合，进入炉膛燃烧，烟气送进烟囱，排入大气；对于燃气锅炉，空气与天然气的配比很重要，而现有技术中，通常是按照提前分析出的固定配比值，通过阀门执行器，分别对燃气进气阀和风量进气阀进行开度控制，以达到燃气和风量的配比；但采用该控制方法，在长期的使用过程中发现其存在两大弊端一、通常，鼓风机电机采用的是高速风机，转速比较高，并且是在一个相对封闭的环境里，所以产生的噪声大，大多超过104dB，严重的影响了值班人员的正常工作，给他们的身心健康产生了严重的损害，同时，对周围的环境也造成了影响；二、在锅炉房实际设计过程中，由于事先很难准确地计算出管网的阻力，并且要考虑到长期运行过程中可能发生的各种问题，所以通常是把系统的最大风量和风压富裕量作为选择风机型号的设计值，但风机的型号和系列是有限的，往往在选用不到合适的风机型号时，只好往大机号上靠，这样锅炉鼓风机的风量和风压富裕度达20％～30％是比较常见的；调查表明我国20T/H以上机组锅炉鼓风机运行效率低于80％的占一半以上，低于50％的占20％左右；由于目前普遍的机组负荷率偏低，鼓风机的效率就更低，有的甚至不到30％，结果是大量浪费了电能；同时，由于该控制方案采用的是鼓风机满负荷运转，不考虑蒸汽压力有时会比较低，不需要太大的风量，这样就造成了电能的极大浪费，加大了能源的浪费。
为了解决以上技术难题，很多锅炉企业和使用单位都在潜心研究，但都没能找出合理的、适合现有技术的解决方案。
发明内容为了克服现有技术中燃气锅炉鼓风机变频技术存在的不足，本发明提供一种能使燃气锅炉鼓风机噪音降低且节约电能的、结构设计灵巧的燃气锅炉鼓风机变频自动调节装置，该装置在现有技术的基础上进行改造简单，且改造成本低，效果突出，且遇到故障恢复到原控制结构相当简单，同时，该装置还可实现空气进量的微调节，以达到燃气进量与空气进量之间的精准配比。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种燃气锅炉鼓风机变频自动调节装置，包括鼓风机电机，三相电源，锅炉程序控制器，与锅炉程序控制器连接的锅炉安全信息采集系统，由锅炉程序控制器控制的燃气进气阀执行器，在鼓风机电机和三相电源之间连接电机变频器，电机变频器连接燃气进气阀执行器执行动作传感器以获取变频信息；所述传感器是角度传感器，所述角度传感器的轴柄安装在同步连动机构一端，所述同步连动机构的另一端安装在燃气进气阀执行器的执行动作输出轴上；所述同步连动机构包括安装在燃气进气阀执行器的执行动作输出轴上的齿轮A和安装在角度传感器轴柄上的齿轮B，其中，齿轮A与齿轮B大小相同且相互啮合；所述同步连动机构包括安装在燃气进气阀执行器的执行动作输出轴上的扇形轮，设置在扇形轮扇面上的扇形轨道，设置在扇形轨道上的轨道轮，一端与角度传感器轴柄固定连接的连杆和一端固定的复位拉簧，其中，轨道轮安装在连杆的另一端，连杆安装有轨道轮的一端连接复位拉簧的另一端；所述连杆一端呈直角与角度传感器轴柄连接，连杆另一端呈直角设置安装有轨道轮的安装轴；所述扇形轨道夹设在不少于三块可调夹块上，所述扇形轮扇面上设置有可调夹块滑移槽，所述可调夹块上设置有丝杠丝孔，所述扇形轮扇形端面对应可调夹块滑移槽处设置有丝杠孔，可调夹块设置在可调夹块滑移槽内，穿过丝杠孔设置有丝杠，所述丝杠一端穿过丝杠丝孔设置并顶在可调夹块滑移槽末端；所述丝杠伸出扇形轮扇形端面的一端的端面上设置有可调螺丝孔；所述扇形轨道一端固定于扇形轮扇面上；所述丝杠伸出扇形轮扇形端面的一端的直径大于所述丝杠孔的直径；所述扇形轮上设置有丝杠定位销钉，所述丝杠上设置有定位槽，所述丝杠定位销钉穿过扇形轮设置在丝杠定位槽内。
经过申请人多年的潜心钻研和不断的改进，本发明相对于现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步性，具体的说，其有益效果主要在于1、采用该装置的变频功能，可使燃气锅炉的鼓风机节约大量电能，给使用者节约巨大的成本；2、采用该装置的变频功能，可使燃气锅炉的鼓风机时刻处于变频状态，这样也使得鼓风机的电机所产生的噪音大大降低，利于工作人员身心健康，给周围创造良好的工作环境；3、该装置结构设计灵巧，巧妙的利用了现有技术的不足，并结合现有技术的特点，进行技术改造，其改造简单，改造成本低，利于现有技术的更新换代；4、该装置采用的带有可调轨道的扇形轮，可根据某个工作点的需要进行空气进量的微调节，以达到燃气进量与空气进量之间的精准配比，为使用者带来了极大的方便。
图1是本发明的实施例一的结构示意图；图2是本发明的实施例二的结构示意图；图3是本发明的扇形轮的平面结构示意图；图4是本发明的附图3中A部分的放大结构示意图。
具体实施方式为了更进一步的说明本发明的特点和优点，现结合附图给出本发明的
具体实施例方式具体实施例一如图1所示，一种燃气锅炉鼓风机变频自动调节装置，包括鼓风机电机6，三相电源9，锅炉程序控制器2，与锅炉程序控制器连接的锅炉安全信息采集系统1，由锅炉程序控制器2控制的燃气进气阀执行器3，其中，在鼓风机电机6和三相电源9之间连接电机变频器5，电机变频器5连接燃气进气阀执行器执行动作传感器以获取变频信息；所述锅炉安全信息采集系统1包括各种锅炉安全信息采集传感器；所述传感器是角度传感器4，所述角度传感器4的轴柄8安装在同步连动机构一端，所述同步连动机构的另一端安装在燃气进气阀执行器3的执行动作输出轴7上；所述同步连动机构包括安装在燃气进气阀执行器3的执行动作输出轴7上的齿轮A和安装在角度传感器4轴柄8上的齿轮B，其中，齿轮A与齿轮B大小相同且相互啮合；以上结构采用一比一的齿轮结构，首先，把原燃烧机风阀执行器上的风机挡板连杆去掉，把风机挡板锁定到最大位置，开度为100％；然后，在燃气进气阀执行器(在原燃烧机上，风阀执行器与燃气进气阀执行器是并联关系)上加装一套一比一的齿轮组，并在该齿轮组上加装一个开度为0-90度的角度传感器(DC24V/4-20mA)，当燃气进气阀执行器动作时，带动一比一齿轮组同步运行，且齿轮组带动角度传感器动作；然后，由角度传感器输出4-20mA反馈信号给变频器(丹佛斯VLT6000/75KW)。
角度传感器输出的4-20mA反馈信号传输到变频器，以此来控制鼓风机电机的运转，使鼓风机电机频率降到10Hz、风压在110mmH2O(毫米水柱)点火；点火完成后，根据负荷情况有比调仪、程序控制器、燃气进气阀执行器、角度传感器和变频器一起共同控制鼓风机电机频率，并以此来配合天燃气调节阀来完成大火、小火的燃烧负荷调节。
该结构的缺点是风比不能调整，燃烧不充分，一氧化碳含量不好控制，容易积碳，还需要作进一步的改进。
具体实施例二如图2所示，基于具体实施例一，所述同步连动机构也可以是以下结构，其包括安装在燃气进气阀执行器3的执行动作输出轴7上的扇形轮11，设置在扇形轮11扇面上的扇形轨道12，设置在扇形轨道12上的轨道轮13，一端与角度传感器4轴柄8固定连接的连杆14，角度传感器固定板10和一端固定在角度传感器固定板10上的复位拉簧17，其中，轨道轮13安装在连杆14的另一端，连杆14安装有轨道轮的一端连接复位拉簧17的另一端；所述连杆14一端呈直角与角度传感器4轴柄8连接，连杆14另一端呈直角设置安装有轨道轮13的安装轴15；如图2、图3和图4所示，所述扇形轨道12一端固定在扇形轮11的扇面上，其余部分活动夹设在六块可调夹块18上；所述扇形轮11扇面上设置有可调夹块滑移槽21，可调夹块18设置在可调夹块滑移槽21内；所述可调夹块18上设置有丝杠丝孔，所述扇形轮11扇形端面23对应可调夹块滑移槽21处设置有丝杠孔，其中，穿过丝杠孔设置有丝杠16，所述丝杠16一端穿过丝杠丝孔咬合设置，并且，丝杠16该端顶在可调夹块滑移槽21末端，以防止丝杠16在旋转调节过程中向下移动，进而防止丝杠16达不到调节可调夹块18的作用；所述丝杠16伸出扇形轮扇形端面的一端20的端面上设置有可调螺丝孔，用于调节丝杠16，使丝杠16旋转，并带动可调夹块18上下移动；所述丝杠16伸出扇形轮扇形端面的一端20的直径大于所述丝杠孔的直径，该结构的目的在于防止丝杠16在旋转调节过程中向下移动，进而防止丝杠16达不到调节可调夹块18的作用；所述扇形轮上设置有丝杠定位销钉22，所述丝杠16上设置有定位槽，所述丝杠定位销钉22穿过扇形轮11设置在丝杠定位槽内，该结构的目的在于防止丝杠16在旋转调节过程中向下移动，进而防止丝杠16达不到调节可调夹块18的作用；
所述扇形轮11上设置有轴孔24，以便于扇形轮11与燃气进气阀执行器的连接。
以上结构采用扇形轮结构，首先，把原燃烧机风阀执行器上的风机挡板连杆去掉，把风机挡板锁定到最大位置，开度为100％；然后，在燃气进气阀执行器(在原燃烧机上，风阀执行器与燃气进气阀执行器是并联关系)上加装一个扇形轮，并在0-90度的角度传感器(DC24V/4-20mA)上的一端加装一个连杆，连杆的另一端上加装一个轨道轮，当燃气进气阀执行器动作时，带动扇形轮同步运行，轨道轮在扇形轨迹上运动，通过连杆带动角度传感器动作；然后，由角度传感器输出4-20mA反馈信号给变频器(丹佛斯VLT6000/75KW)。
角度传感器输出的4-20mA反馈信号传输到变频器，以此来控制鼓风机电机的运转，使鼓风机电机频率降到10Hz、风压在110mm H2O(毫米水柱)点火；点火完成后，根据负荷情况有比调仪、程序控制器、燃气进气阀执行器、角度传感器和变频器一起共同控制鼓风机电机频率，并以此来配合天燃气调节阀来完成大火、小火的燃烧负荷调节。
该结构的优点是风比可以调整，燃烧充分，一氧化碳含量能控制在正常范围以内。
经过大量数据采集和多次反复的试验，我们研制的鼓风机变频自动调节装置，其优点主要在于一、找到了可以代替瞬间风量的可控参数；二、找到了鼓风机运行轨迹与风量的类渐开性关系；这将给其它锅炉的改造提供了宝贵的数据和成功的经验。
采用本技术的效果1、设备现状采用1台WNS20-1.6-YQ型全自动燃气、燃油双燃料20T/h锅炉(主要燃料是天然气，柴油为备用燃料)，生产厂家是西安金牛锅炉厂，鼓风机电机是ABB公司电机，型号QA280S2A/75KW，电压380V，电流131.9A，转速2967转/分；该锅炉的鼓风机原来采用星—三角启动(定风量)，然后一直保持在工频状态下运转。
2、测试工具1、噪声测试设备声级计，型号PS-1A，串号0789；2、风压试验用具U型压力计，单位mmH2O；3、三相有功功率DT862-4；4、电流互感器150A/5AV，精度0.5。
3、节能估算按40KW计算
经济效益40×0.5×6200×4/10000＝49.6万度。
根据以上数据分析可以看出，鼓风机电机的变频改造每年可节约49.6万度电能。
4、降低噪声试验本试验严格按照锅炉运行和操作规范进行。
试验数据
通过对实验数据的对比分析，可以看出如果鼓风机变频运行的情况下，频率降低，噪音也会随之快速降低，实际上锅炉的运行效率基本上都在80％左右，工频50Hz运行的情况很少，基本上都是在22Hz～46Hz左右，这样就可以有效的降低噪音对人体和环境的影响。
表一鼓风机电机改造前
表二鼓风机电机变频改造后
通过对比表一、表二的数据可以看出鼓风机变频改造后噪声降低了接近20dB，电机的实际平均使用功率降低到30KW左右，同时也使变频器能更好的发挥作用，充分地发挥了设备的设计功能。
试验数据表三QA280S2A/75KW ABB电机改用变频后参数
表四采用本变频技术后，变频器频率参数与功率参数对照表
以上表二、表三、表四中的功率、电流数据均由(丹佛斯VLT6000/75KW)变频器读出。
权利要求
1.一种燃气锅炉鼓风机变频自动调节装置，包括鼓风机电机，三相电源，锅炉程序控制器，与锅炉程序控制器连接的锅炉安全信息采集系统，由锅炉程序控制器控制的燃气进气阀执行器，其特征在于在鼓风机电机和三相电源之间连接电机变频器，电机变频器连接燃气进气阀执行器执行动作传感器以获取变频信息。
2.根据权利要求1所述的燃气锅炉鼓风机变频自动调节装置，其特征在于所述传感器是角度传感器，所述角度传感器的轴柄安装在同步连动机构一端，所述同步连动机构的另一端安装在燃气进气阀执行器的执行动作输出轴上。
3.根据权利要求2所述的燃气锅炉鼓风机变频自动调节装置，其特征在于所述同步连动机构包括安装在燃气进气阀执行器的执行动作输出轴上的齿轮A和安装在角度传感器轴柄上的齿轮B，其中，齿轮A与齿轮B大小相同且相互啮合。
4.根据权利要求2所述的燃气锅炉鼓风机变频自动调节装置，其特征在于所述同步连动机构包括安装在燃气进气阀执行器的执行动作输出轴上的扇形轮，设置在扇形轮扇面上的扇形轨道，设置在扇形轨道上的轨道轮，一端与角度传感器轴柄固定连接的连杆和一端固定的复位拉簧，其中，轨道轮安装在连杆的另一端，连杆安装有轨道轮的一端连接复位拉簧的另一端。
5.根据权利要求4所述的燃气锅炉鼓风机变频自动调节装置，其特征在于所述连杆一端呈直角与角度传感器轴柄连接，连杆另一端呈直角设置安装有轨道轮的安装轴。
6.根据权利要求4所述的燃气锅炉鼓风机变频自动调节装置，其特征在于所述扇形轨道夹设在不少于三块可调夹块上，所述扇形轮扇面上设置有可调夹块滑移槽，所述可调夹块上设置有丝杠丝孔，所述扇形轮扇形端面对应可调夹块滑移槽处设置有丝杠孔，可调夹块设置在可调夹块滑移槽内，穿过丝杠孔设置有丝杠，所述丝杠一端穿过丝杠丝孔设置并顶在可调夹块滑移槽末端。
7.根据权利要求6所述的燃气锅炉鼓风机变频自动调节装置，其特征在于所述丝杠伸出扇形轮扇形端面的一端的端面上设置有可调螺丝孔。
8.根据权利要求6所述的燃气锅炉鼓风机变频自动调节装置，其特征在于所述扇形轨道一端固定于扇形轮扇面上。
9.根据权利要求6所述的燃气锅炉鼓风机变频自动调节装置，其特征在于所述丝杠伸出扇形轮扇形端面的一端的直径大于所述丝杠孔的直径。
10.根据权利要求6所述的燃气锅炉鼓风机变频自动调节装置，其特征在于所述扇形轮上设置有丝杠定位销钉，所述丝杠上设置有定位槽，所述丝杠定位销钉穿过扇形轮设置在丝杠定位槽内。
全文摘要
本发明提供一种能使燃气锅炉鼓风机噪音降低且节约电能的、结构设计灵巧的燃气锅炉鼓风机变频自动调节装置，它包括鼓风机电机，三相电源，锅炉程序控制器，与锅炉程序控制器连接的锅炉安全信息采集系统，由锅炉程序控制器控制的燃气进气阀执行器，在鼓风机电机和三相电源之间连接电机变频器，电机变频器连接燃气进气阀执行器执行动作传感器以获取变频信息；该装置在现有技术的基础上进行改造简单，且改造成本低，效果突出，且遇到故障恢复到原控制结构相当简单，同时，该装置还可实现空气进量的微调节，以达到燃气进量与空气进量之间的精准配比。
文档编号H02P27/04GK101067494SQ20071005455
公开日2007年11月7日 申请日期2007年6月12日 优先权日2007年6月12日
发明者王建忠, 卢方, 刘季, 张昕 申请人:郑州卷烟总厂