工業(yè)蒸汽鍋爐熱工燃燒自動(dòng)控制

曹靖

摘 要：作為工業(yè)鍋爐生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，在控制調(diào)節(jié)上呈現(xiàn)出了非常復(fù)雜的特點(diǎn)，其輸入和輸出都有多個(gè)端口，并且其關(guān)聯(lián)關(guān)系也非線(xiàn)性，所以針對(duì)工業(yè)蒸汽鍋爐進(jìn)行自動(dòng)控制仍然是一個(gè)很困難的問(wèn)題，其中仍然有很多問(wèn)題急需解決，數(shù)學(xué)模型也沒(méi)有完全建立起來(lái)。本文針對(duì)鍋爐熱工燃燒自動(dòng)控制問(wèn)題進(jìn)行討論，希望可以給相關(guān)工作帶來(lái)一些參考。

關(guān)鍵詞：蒸汽鍋爐；熱工燃燒；自動(dòng)控制

首先來(lái)看鍋爐熱工系統(tǒng)的組成，其包括給水系統(tǒng)和煙氣系統(tǒng)以及蒸汽系統(tǒng)和風(fēng)系統(tǒng)等這幾個(gè)部分構(gòu)成，所以針對(duì)鍋爐的燃燒控制系統(tǒng)其實(shí)質(zhì)就是讓其實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的過(guò)程，而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的控制回路則包括了自動(dòng)調(diào)節(jié)部分和水位控制部分這兩個(gè)環(huán)節(jié)，下文我們對(duì)其進(jìn)行具體分析。

1 關(guān)于熱工調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)

1.1 鍋爐內(nèi)水位自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

鍋爐運(yùn)行中的指標(biāo)有很多，鍋爐汽包水是其中比較重要的一項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)了，其水位在鍋爐正常運(yùn)行過(guò)程中起到的作用非常大，這其實(shí)也就是鍋爐自動(dòng)化在調(diào)節(jié)順序上往往是從給水開(kāi)始的。

如果一個(gè)鍋爐的規(guī)格達(dá)到了4t/h，就一定要增設(shè)給水調(diào)節(jié)裝置了。對(duì)于給水自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置來(lái)說(shuō)，其首先要隨時(shí)關(guān)注鍋爐的蒸發(fā)量，然后根據(jù)其蒸發(fā)量進(jìn)行水位調(diào)節(jié)。水位調(diào)節(jié)工作正常來(lái)說(shuō)是依靠其動(dòng)態(tài)性來(lái)進(jìn)行的。在鍋爐運(yùn)行的時(shí)候如果給水量和蒸發(fā)量二者無(wú)法達(dá)到平衡，就會(huì)導(dǎo)致水位變化，所以這個(gè)系統(tǒng)可以對(duì)這兩項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，來(lái)確保整個(gè)鍋爐運(yùn)行的可靠性。

如果該蒸汽鍋爐的規(guī)格達(dá)到了20t/h，正常來(lái)說(shuō)，應(yīng)該采用規(guī)格更高的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)了，我們一般采用三沖量鍋爐汽包，這個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)往往是依靠汽包水位來(lái)作為判斷依據(jù)，并且通過(guò)通過(guò)信號(hào)的反饋而形成一個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。當(dāng)前來(lái)看，對(duì)水流量進(jìn)行調(diào)節(jié)往往需要客服一些干擾，這樣才能讓水調(diào)節(jié)工作變得更為有效。這種鍋爐在運(yùn)行的時(shí)候，由于蒸汽和給水系統(tǒng)監(jiān)測(cè)工作的進(jìn)行，所以其本身具有著抗干擾能力強(qiáng)、調(diào)節(jié)動(dòng)作十分靈敏的優(yōu)勢(shì)，如果蒸汽負(fù)荷突發(fā)了變動(dòng)，就會(huì)有效控制給水調(diào)節(jié)閥，減少了給水量的波動(dòng)范圍，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了給水流量的穩(wěn)定性。

1.2 關(guān)于鍋爐如何實(shí)現(xiàn)自我調(diào)節(jié)

如果一個(gè)鍋爐規(guī)模和人容積都比較大，那么我們更應(yīng)該加強(qiáng)其運(yùn)行的穩(wěn)定性，在保證其維護(hù)水平可以達(dá)到相應(yīng)的水平之下，酌情設(shè)置給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

首先應(yīng)該保證鍋爐的調(diào)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，這才能保證整個(gè)鍋爐的運(yùn)行中所產(chǎn)生的熱量可以滿(mǎn)足蒸汽負(fù)荷。對(duì)于這方面進(jìn)行調(diào)節(jié)，我們需要考慮三個(gè)方面的內(nèi)容，首先應(yīng)該維持母管的壓力可以維持在一個(gè)恒定的水平之內(nèi)；控制鍋爐運(yùn)行的成本；以及并且保證爐膛負(fù)壓可以維持相對(duì)的恒定，所以對(duì)于這三個(gè)方面的調(diào)節(jié)，我們往往可以控制燃料量以及引風(fēng)、送風(fēng)量，如果系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)擾動(dòng)也可以有效補(bǔ)償。造成系統(tǒng)運(yùn)行中的擾動(dòng)往往是由于燃料量的變化或者送風(fēng)量的變化，造成這些變化的原因往往也是因?yàn)殡娋W(wǎng)頻率的變化等等外在原因。對(duì)于這方面的情況來(lái)說(shuō)，我們應(yīng)該有效控制燃料量和送風(fēng)量以及引風(fēng)量，其改變不應(yīng)該是孤立的，而是成比例共同變化，這樣才能一方面維持鍋爐運(yùn)行的平穩(wěn)，另一方面保證運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和合理性，避免出現(xiàn)過(guò)度浪費(fèi)的情況。

2 微型計(jì)算機(jī)在鍋爐熱工燃燒自動(dòng)控制上的應(yīng)用

2.1 汽包水位的自動(dòng)調(diào)節(jié)

工業(yè)鍋爐汽包水位使正常運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，水位過(guò)高會(huì)影響汽包的汽水分離，產(chǎn)生蒸汽帶液現(xiàn)象，水位過(guò)低又會(huì)影響鍋爐的汽水自然循環(huán)，如不及時(shí)調(diào)節(jié)就會(huì)使汽包水全部氣化，可能導(dǎo)致鍋爐燒壞和發(fā)生爆炸事故。鍋爐汽包水位不僅受給水量（進(jìn)量）和蒸發(fā)量（出量）之間平衡關(guān)系的影響，同時(shí)還受到汽水循環(huán)管路，汽水容積變化影響，還有燃料量的變化，汽包壓力的變化，給水、蒸汽量的擾動(dòng)等諸多因素對(duì)水位均會(huì)產(chǎn)生影響。在手動(dòng)狀態(tài)下除采用DDZ-Ⅲ型儀表進(jìn)行三沖量水位自動(dòng)調(diào)節(jié)外，還在微機(jī)自控系統(tǒng)中采用三沖量汽包水位微機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)方式。三沖量微機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想就是分析了影響水位調(diào)節(jié)對(duì)象動(dòng)態(tài)特征的基礎(chǔ)上，根據(jù)汽包水位這一調(diào)節(jié)對(duì)象有一定的延遲和慣性特點(diǎn)，即在蒸汽流量、給水量發(fā)生階段變化時(shí)，調(diào)節(jié)對(duì)象不可能立即跟著做相反方向的變化，尤其在蒸汽流量發(fā)生階段變化時(shí)，汽水容積跟著做相反方向的變化，造成“虛假水位”現(xiàn)象。

2.2 鍋爐微機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)

（1）可對(duì)汽包水位、給水流量、給水壓力、省煤器進(jìn)口水溫車(chē)器出口水溫、省煤器進(jìn)口煙溫、兩側(cè)省煤器出口煙溫、兩側(cè)空氣預(yù)熱器出口風(fēng)溫、、兩側(cè)空氣預(yù)熱器出口煙溫、除塵器出口煙溫、除塵器出口煙壓、鼓引風(fēng)風(fēng)量、省煤器進(jìn)口煙壓、省煤器出口煙壓、空氣預(yù)熱器出口風(fēng)壓、蒸汽流量、空氣預(yù)熱器出口煙壓、蒸汽壓力、蒸汽溫度、爐膛溫度、爐膛負(fù)壓、給煤量、含氧量等現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)巡檢采樣，汽包水位并具有彩色閉路監(jiān)視裝置；（2）給水閥位、各種風(fēng)機(jī)頻率、爐排轉(zhuǎn)速等模擬量跟蹤信號(hào)巡檢采樣；（3）各種閥位、鼓引風(fēng)機(jī)、爐排電機(jī)、分煤器啟/停狀態(tài)及各個(gè)閉合調(diào)節(jié)回路的手動(dòng)/自動(dòng)等開(kāi)關(guān)量信號(hào)巡檢采樣顯示；（4）鼓、引風(fēng)機(jī)變頻信號(hào)采樣。

2.3 鍋爐熱工燃燒自動(dòng)控制系統(tǒng)方案

鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)采用plc為主要控制元件，對(duì)鍋爐生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的控制，從而達(dá)到節(jié)省人力、物力，提高鍋爐熱效率和節(jié)省能源的目的，而計(jì)算機(jī)作為監(jiān)測(cè)顯示部分不參與到控制中去鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)在SPLC-9000系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)上采用多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，共分三層。測(cè)控層；采用高性能的PLC可編程序控制器組成，PLC上安裝有CPU模塊、IO模塊、通訊模塊，并可以靈活擴(kuò)展。PLC內(nèi)可以通過(guò)梯形圖語(yǔ)言進(jìn)行程序編制，實(shí)現(xiàn)一臺(tái)PLC對(duì)多臺(tái)鍋爐的自動(dòng)控制。通過(guò)遠(yuǎn)程擴(kuò)展方案，SPLC-9000系統(tǒng)還可以滿(mǎn)足距離較遠(yuǎn)的多個(gè)控制室的集中控制。操作層；采用IPC工控機(jī)作為現(xiàn)場(chǎng)工作站，現(xiàn)場(chǎng)工作主站和現(xiàn)場(chǎng)工作從站分別安裝在不痛的控制室內(nèi)，提供畫(huà)面顯示和數(shù)據(jù)管理功能?？紤]到PLC可靠性高，造價(jià)也高，而普通接口板可靠性較低、造價(jià)也低，為了提高監(jiān)控系統(tǒng)的性能價(jià)格比，SPLC-9000系統(tǒng)同時(shí)提供可編程序控制器信號(hào)接入方式和接口板卡信號(hào)接入方式。

結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前來(lái)看，工業(yè)鍋爐本身存在著熱慣性很的特點(diǎn)，所以其負(fù)荷并不穩(wěn)定，工作人員僅僅可以依靠一些外部他條件來(lái)判斷其運(yùn)行狀況，但是這種判斷方式并不是非?？煽?，所以往往很難保證整個(gè)鍋爐可以一直維持在一個(gè)平穩(wěn)的狀態(tài)。在使用了自動(dòng)控制系統(tǒng)之后，就直接有效提高了整個(gè)鍋爐的運(yùn)行效率，煤層可以更為充分地燃燒，并且有效控制了污染物的排放，一方面節(jié)省了人力，有效節(jié)約了運(yùn)行成本，另一方面也有效提高鍋爐的穩(wěn)定性，十分值得推廣。

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