陳傳忠

(新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院新鄉(xiāng)市高級技工學(xué)校,453006)

1 工業(yè)鍋爐控制系統(tǒng)的分

《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》所定義的鍋爐是指利用各種燃料、電或者其他能源，將所盛裝的液體加熱到一定的參數(shù)，并對外輸出熱能的設(shè)備。有機(jī)熱載體鍋爐、額定功率≥0.1MW且出口水壓≥0.1Mpa的承壓熱水鍋爐、處于最高安全水位時(shí)存水容積≥30L的承壓蒸汽鍋爐等。一般情況下，工業(yè)鍋爐主要包括八個部分，分別是鍋筒、爐排、爐膛、引風(fēng)機(jī)、省煤器、給水泵、鼓風(fēng)機(jī)以及空氣預(yù)熱期等等。

2 工業(yè)鍋爐控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

工業(yè)鍋爐控制系統(tǒng)必須對各個參數(shù)進(jìn)行檢測，其中主要包含鍋爐入口處的壓力與水溫、出口處的壓力與水溫、空氣預(yù)熱期入口處的負(fù)壓、鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓、爐膛的負(fù)壓以及排煙溫度等等。在這些參數(shù)當(dāng)中，有部分參數(shù)必須實(shí)時(shí)進(jìn)行觀察，且利用控制系統(tǒng)傳送到控制操作臺中，顯示在工作人員的眼前。

2.1 工業(yè)鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

工業(yè)鍋爐是一種極為復(fù)雜的控制系統(tǒng)，具有多輸出、多輸入、多回路以及非線性的互相關(guān)聯(lián)性，在被調(diào)節(jié)參數(shù)和調(diào)節(jié)參數(shù)彼此間，存在諸多極為復(fù)雜的交叉關(guān)聯(lián)，在對其進(jìn)行調(diào)節(jié)的過程中有一定的難度。我們將鍋爐系統(tǒng)控制分成若干個閉環(huán)控制系統(tǒng)，即爐膛負(fù)壓控制、汽包液位控制、給煤控制以及送風(fēng)控制等

(1)爐膛負(fù)壓控制：

爐膛負(fù)壓指引風(fēng)量和送風(fēng)量兩者之間的關(guān)系，爐膛負(fù)壓控制的主要目的就是為了確保鍋爐在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可以一直維持在微負(fù)壓的平穩(wěn)狀態(tài)之下，從而保障鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性和可靠性。

(2)汽包液位控制

工業(yè)鍋爐進(jìn)行給水自動調(diào)節(jié)，是確保給水量與鍋爐的蒸發(fā)量相符，且保證汽包液位始終維持在工藝允許的范疇之內(nèi)。一般情況下，汽包液位控制有三種情況，即單沖量控制(水位是唯一信號調(diào)節(jié)的單回路、單參數(shù)控制系統(tǒng))、雙沖量控制(用蒸汽流量當(dāng)作補(bǔ)充信號的一種雙參數(shù)控制系統(tǒng))、三沖量控制(將主蒸汽流量與給水流量當(dāng)作補(bǔ)充信號的三參數(shù)控制系統(tǒng))，對三沖量控制系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)化，還能夠分成三沖量串及調(diào)節(jié)、三沖量單級調(diào)節(jié)。

(3)給煤控制

鍋爐給煤燃燒和鍋爐的形式、燃燒的設(shè)備以及燃燒的種類等方面有著極為緊密的聯(lián)系。燃燒過程的控制，必須滿足以下三大要求，即①應(yīng)該確保出口蒸汽壓力的穩(wěn)定性，且可以依據(jù)負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)，對燃料量進(jìn)行自動的增加或減少;②維持良好的燃燒狀況和供氣狀況;③確保鍋爐運(yùn)行的安全性。確保爐膛中有一定負(fù)壓，倘若負(fù)壓過低，將導(dǎo)致爐膛中的熱煙氣朝外冒出，進(jìn)而危及現(xiàn)場工作人員以及其他設(shè)備的安全;而負(fù)壓過高，將造成冷空氣進(jìn)入鍋爐中，進(jìn)而將加大熱量的損耗。

給煤控制的手段一般有三種，分別是爐膛負(fù)壓的控制、爐膛內(nèi)含氧量的控制以及主蒸汽壓力的控制。由送風(fēng)量與燃料量的調(diào)節(jié)，達(dá)到控制主蒸汽壓力的目標(biāo)，而經(jīng)由對燃料與空氣輸入的調(diào)節(jié)，使其構(gòu)成一定的比例，進(jìn)而達(dá)到控制爐膛內(nèi)含氧量的目標(biāo)，經(jīng)由對引風(fēng)機(jī)引風(fēng)量的調(diào)節(jié)，達(dá)到控制爐膛負(fù)壓的目的。

(4)送風(fēng)控制

風(fēng)煤調(diào)節(jié)，是利用負(fù)荷規(guī)則調(diào)節(jié)器達(dá)到控制目的的，即在減負(fù)荷的過程中，先減煤然后再減少風(fēng)量，在增加負(fù)荷的過程中，先增加風(fēng)量然后再增加煤。送風(fēng)控制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)和給煤控制系統(tǒng)相結(jié)合，協(xié)調(diào)統(tǒng)一，以便使風(fēng)煤比例控制在一定的范疇內(nèi)，進(jìn)而使鍋爐的燃燒始終保持在最理想的狀態(tài)下。

(5)過熱蒸汽出口溫度控制

對蒸汽過熱系統(tǒng)加以調(diào)節(jié)，其主要的目的是為了確保過熱蒸汽出口溫度始終控制在正常的范圍之內(nèi)，且對過熱器進(jìn)行保護(hù)，以確保過熱器的管壁溫度不會超過正常的允許范圍。通過上述各個控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，來達(dá)到鍋爐控制系統(tǒng)總體的控制目標(biāo)，而各個子系統(tǒng)的控制器均是采取PID調(diào)節(jié)器來進(jìn)行調(diào)節(jié)的。

2.2 鍋爐自動保護(hù)系統(tǒng)

在工業(yè)鍋爐控制系統(tǒng)當(dāng)中，保護(hù)系統(tǒng)是一個極為關(guān)鍵且不可忽視的部分與環(huán)節(jié)。鍋爐設(shè)備的結(jié)構(gòu)、技術(shù)特點(diǎn)、容量以及運(yùn)行方式等，決定鍋爐保護(hù)的主要內(nèi)容，在鍋爐保護(hù)系統(tǒng)中設(shè)置汽包水位的保護(hù)、連鎖保護(hù)、氣壓的保護(hù)、鍋爐滅火的保護(hù)以及緊急停爐等。

2.3 使用MCGS組態(tài)軟件控制工業(yè)鍋爐

在工業(yè)鍋爐控制系統(tǒng)中采用MCGS組態(tài)軟件。該軟件將多種技術(shù)合為一體，可以對數(shù)據(jù)庫、圖形技術(shù)、控制技術(shù)以及通訊技術(shù)進(jìn)行控制?？梢匝杆俳ㄔ炫c形成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，收集和檢測現(xiàn)場的各種數(shù)據(jù)，并處理和控制前端數(shù)據(jù)。硬件設(shè)備和組態(tài)軟件有機(jī)融合，能夠有效的對應(yīng)用在現(xiàn)場采集、數(shù)據(jù)處理的設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)。動態(tài)調(diào)節(jié)給煤量、送風(fēng)、給水量，最大限度節(jié)能。

3 組態(tài)軟件工業(yè)鍋爐控制系統(tǒng)運(yùn)用節(jié)能應(yīng)用

某公司于2015年3月25日至28日對三臺30T工業(yè)鍋爐實(shí)行了控制系統(tǒng)技術(shù)改造，具體的鍋爐型號是SZL30-2.5-AⅡ。在對控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，于4月1日到5日對控制系統(tǒng)實(shí)行調(diào)試，6日正式試運(yùn)行。在試運(yùn)行的過程中，鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，出口壓力變化幅度控制在(2.14±0.02)Mpa。工業(yè)鍋爐采用自動化技術(shù)之后，鍋爐運(yùn)行的效率得到了明顯的提升，且節(jié)約了5%～8%的煤燃料。倘若以5%的節(jié)煤，對節(jié)能效益進(jìn)行計(jì)算，依據(jù)公司滿負(fù)荷運(yùn)作預(yù)估鍋爐耗煤量大約在5.7萬噸，那每年節(jié)約煤的數(shù)量為：5.7×5%=0.285萬噸。倘若每噸煤的價(jià)格為850元，那么每年節(jié)約的成本就是242.25萬元。由此可見，對工業(yè)鍋爐控制系統(tǒng)進(jìn)行自動化、智能化改造，不但能夠有效提高鍋爐運(yùn)行的效率，降低鍋爐操作人員的勞動強(qiáng)度，且可以減少沒燃料消耗的數(shù)量，達(dá)到節(jié)約能源的目標(biāo)。

綜上，工業(yè)鍋爐是一種極為復(fù)雜且典型的熱工系統(tǒng)，對工業(yè)鍋爐的控制系統(tǒng)進(jìn)行研究，不但能夠在一定程度上提升鍋爐系統(tǒng)的自動化水平，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，同時(shí)還能夠提升鍋爐使用的安全性與可靠性，具有極為重大且現(xiàn)實(shí)的意義。

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