鍋爐自動(dòng)控制探析

劉國超

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)不斷發(fā)展，鍋爐控制系統(tǒng)也經(jīng)歷了復(fù)雜的發(fā)展過程，在漫長的發(fā)展過程中，鍋爐從簡單到復(fù)雜、從手動(dòng)到自動(dòng)不斷發(fā)生質(zhì)的變化，實(shí)現(xiàn)了當(dāng)前自動(dòng)控制鍋爐系統(tǒng)。在60年代初期，我國鍋爐控制還是人工操作階段，通過機(jī)械設(shè)備對(duì)鍋爐進(jìn)行管理，鍋爐的整體燃燒主要是憑司爐工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行操作。90年代，計(jì)算機(jī)進(jìn)入到各項(xiàng)生產(chǎn)領(lǐng)域中，計(jì)算機(jī)在工業(yè)鍋爐自動(dòng)測試和控制方面也形成了獨(dú)特的技術(shù)特征，生產(chǎn)活動(dòng)中也起到了重要的作用，隨著技術(shù)的不斷完善成熟，當(dāng)前，鍋爐操作中，已經(jīng)利用微機(jī)管理代替了常規(guī)儀表。通過微機(jī)處理操作，全面實(shí)現(xiàn)了工業(yè)鍋爐自動(dòng)化的控制、調(diào)節(jié)和管理，減少了大量的人力勞動(dòng)，鍋爐的整體運(yùn)行性能提高了、工作環(huán)境改善了，可以說，自動(dòng)化控制使鍋爐熱效率達(dá)到了歷史最佳，能夠節(jié)約燃料4%-5%，發(fā)揮了鍋爐應(yīng)用作用。

關(guān)鍵詞：鍋爐；自動(dòng)控制；技術(shù)

中圖分類號(hào)：TK32 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）07-0175-02

Abstract： With the continuous development of economy and technology， boiler control system has also experienced a complex development process. In the long process of development， the boiler has changed fundamentally from simple to complex， from manual to automatic， developing into the current automatic boiler control system. In the beginning of the 60's， the boiler control in China was in the manual operation stage， managed through mechanical equipment， and the overall combustion of the boiler is mainly based on the experience of the boiler operator. In the 90's， the computer entered into various fields of production， formed a unique technical characteristic in the industrial boiler automatic testing and control， and played an important role in production activities. With the continuous improvement and maturity of technology， at present， in boiler operation， microcomputer management has been used instead of conventional instruments. Through microcomputer processing operation， the automatic control， regulation and management of industrial boiler are realized in an all-round way， and a large amount of human labor is reduced， the overall operating performance of boiler is improved， and the working environment is improved. Automatic control makes boiler thermal efficiency reach the best in history， can save fuel by 4%-5%， and play a role in boiler application.

Keywords： boiler； automatic control； technology

1 概述

經(jīng)濟(jì)發(fā)展離不開能源生產(chǎn)，當(dāng)前，人們對(duì)能源依賴度增強(qiáng)，能源在人們生活中起到了應(yīng)有的作用。人們?nèi)粘?duì)能源的消費(fèi)力逐漸增長，但是，在這種全面增長的能源消耗背后，卻隱藏著對(duì)環(huán)境的污染與破壞，而傳統(tǒng)鍋爐操作已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展，更不符合環(huán)保要求，在技術(shù)日益發(fā)展的今天，鍋爐技術(shù)也得到了全面的改善，各級(jí)政府加大力度對(duì)鍋爐進(jìn)行改造，通過各類強(qiáng)制政策引導(dǎo)新能源、新消費(fèi)，調(diào)整能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)，使能源生產(chǎn)向潔凈和節(jié)能方向轉(zhuǎn)變。在社會(huì)大背景下，燃油鍋爐成為高效清潔的能源鍋爐得到廣泛應(yīng)用，社會(huì)上各單位已經(jīng)全面應(yīng)用并推廣，這類鍋爐對(duì)環(huán)境的污染少，提升了燃燒效率，節(jié)省了大量原料。

隨著鍋爐技術(shù)進(jìn)步，燃油鍋爐也有了更加廣泛的應(yīng)用，此類鍋爐燃燒爆發(fā)速度快，整體負(fù)荷多變，靠傳統(tǒng)機(jī)械鍋爐是不可能完成整體生產(chǎn)任務(wù)的，只有全面進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)，才能發(fā)揮燃油爐作用，在實(shí)際推廣中，需要通過自動(dòng)控制保證發(fā)揮鍋爐效能。通過對(duì)燃油鍋爐自動(dòng)控制的改造，進(jìn)一步提升工作品質(zhì)，保證鍋爐水位、溫度、壓力、煙氣參數(shù)合理有效，符合國家環(huán)保工作標(biāo)準(zhǔn)，全面適應(yīng)新變化，使鍋爐負(fù)荷在可控范圍內(nèi)，確保了鍋爐安全、可靠、經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)定的運(yùn)行。燃油鍋爐最核心的設(shè)備就是燃燒器，我國技術(shù)與設(shè)備生產(chǎn)能力有限，目前使用的基本還是進(jìn)口設(shè)備與系統(tǒng)，下面就相關(guān)技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)分析，以此提高鍋爐工作效能，滿足生產(chǎn)需要。

2 計(jì)算機(jī)控制優(yōu)勢

鍋爐自動(dòng)化控制離不開計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在鍋爐運(yùn)行中引進(jìn)微機(jī)控制是近年才出現(xiàn)的新技術(shù)，通過利用計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有效控制，保證鍋爐穩(wěn)定安全運(yùn)行，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括軟件、硬件、自動(dòng)控制、鍋爐節(jié)能等幾項(xiàng)核心技術(shù)，各類技術(shù)緊密結(jié)合保證了鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行，我國傳統(tǒng)鍋爐生產(chǎn)，大多數(shù)處于能耗高、浪費(fèi)大、環(huán)境污染嚴(yán)重的生產(chǎn)狀態(tài)，無法滿足現(xiàn)代企業(yè)要求，更不符合國家對(duì)環(huán)境的整體規(guī)劃，通過自動(dòng)化控制，能夠大大提升鍋爐供熱的效率、不斷降低原材料消耗、提升供電質(zhì)量。工業(yè)鍋爐自動(dòng)化控制和傳統(tǒng)儀表控制有許多性能上的提高，主要優(yōu)勢：一是能夠更加直觀而集中的表示運(yùn)行參數(shù)，使鍋爐運(yùn)行可查可比；二是對(duì)鍋爐整體運(yùn)行的過程進(jìn)行記錄與打印，根據(jù)記錄情況分析鍋爐運(yùn)行狀態(tài)，避免出現(xiàn)人工修改數(shù)據(jù)的情況出現(xiàn)，保證了鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行；三是根據(jù)運(yùn)行情況，隨時(shí)修正不合理的參數(shù)，確保鍋爐控制系統(tǒng)整體性能提升；四是通過電腦顯示，能夠減少設(shè)備上的儀表，確保了系統(tǒng)運(yùn)行的精準(zhǔn)度；五是通過自動(dòng)控制，可以全面提高鍋爐運(yùn)行熱效率，保證了鍋爐狀態(tài)達(dá)到最佳狀態(tài)；六是減少了人力勞動(dòng)差錯(cuò)，通過自動(dòng)化控制，全面保證了鍋爐的運(yùn)行流程符合要求，能夠更加安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；七是通過鍋爐多輸入多輸出、非線性動(dòng)態(tài)對(duì)象的控制，解決調(diào)解量和被調(diào)量間存在的耦合通道問題；八是鍋爐自動(dòng)化控制能夠不斷進(jìn)行擴(kuò)展，使構(gòu)成分級(jí)控制更加合理有效，保證了其他設(shè)備不受損壞。通過優(yōu)勢分析，我們看到，在鍋爐運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)驊控制是行業(yè)發(fā)展的大勢。endprint

3 計(jì)算機(jī)控制運(yùn)行原理

鍋爐主要有“鍋”和“爐”兩部分組成，“鍋”主要是鍋爐中盛水或蒸汽承壓的裝置。其作用主要是吸收爐中燃料熱量，把水加熱到一定溫度和壓力后達(dá)到沸騰氣化，生成蒸汽并傳輸給用戶使用?！盃t”主要是燃料燃燒裝置，其主要功能是把燃料熱能全部釋放并傳遞給鍋內(nèi)物質(zhì)。通過以上分析，我們看到鍋爐工作主要是燃燒過程、煙氣向水傳熱過程和水汽化過程三個(gè)部分。鍋爐與計(jì)算機(jī)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行的自動(dòng)化控制與管理，通過計(jì)算機(jī)操作就能完成各項(xiàng)任務(wù)指令，保證鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行。計(jì)算機(jī)控制原理較為復(fù)雜。通過自動(dòng)化控制，保證除氧水通過給水泵進(jìn)入給水調(diào)節(jié)閥當(dāng)中，然后再進(jìn)到省煤器中，產(chǎn)生出來的部分冷水經(jīng)省煤器被爐膛排出的煙氣進(jìn)行預(yù)熱，燃燒過程產(chǎn)生的大量熱量產(chǎn)生熱煙氣，抽吸作用下經(jīng)過省煤氣和空氣預(yù)熱器，把預(yù)熱傳導(dǎo)給進(jìn)入鍋爐的水和空氣。通過這種方式全面節(jié)省鍋爐熱能，對(duì)已經(jīng)達(dá)到降溫的煙氣再進(jìn)行除塵去硫，達(dá)到凈化目的后通過煙囪排放。

鍋爐微機(jī)控制系統(tǒng)硬件部分主要是鍋爐主體、一次儀表、控制系統(tǒng)、上位機(jī)、手自動(dòng)切換操作、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及閥、電機(jī)等，不同的裝置有不同的功能作用，一次儀表能夠直接顯現(xiàn)鍋爐溫度、壓力、流量、氧量、轉(zhuǎn)速等，通過轉(zhuǎn)換形成電壓、電流直接進(jìn)入到微機(jī)控制系統(tǒng)，能夠直觀看到運(yùn)行的各項(xiàng)參數(shù)?？刂葡到y(tǒng)主要有手動(dòng)和自動(dòng)兩部分組成。通過自動(dòng)化控制，能夠保證整個(gè)鍋爐運(yùn)行過程得到良好全面的監(jiān)測，發(fā)生故障后，可以進(jìn)行報(bào)警、控制與分析，使鍋爐能夠正常運(yùn)行。

4 鍋爐自動(dòng)控制基本任務(wù)

鍋爐運(yùn)行控制的任務(wù)主要是通過自動(dòng)化控制與管理，全面維持鍋爐水位、溫度、壓力、煙氣含氧量等物理參數(shù)保持到設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)，避免出現(xiàn)意外事故。一是控制好水位。水位必須符合規(guī)定要求，如果控制不力，則會(huì)出現(xiàn)安全生產(chǎn)事故，嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致人員傷亡，只有全面做好水位控制，才能保證鍋爐安全運(yùn)行。鍋爐工作過程中，對(duì)水位的要求極其嚴(yán)格，如果水位過高，就會(huì)導(dǎo)致蒸汽大量帶水，降低蒸汽質(zhì)量，出現(xiàn)滿水事故，威脅到鍋爐的運(yùn)行安全。如果鍋爐內(nèi)部的水位偏低，則會(huì)缺水，出現(xiàn)鍋爐各部位溫度變化過大，出現(xiàn)參數(shù)變動(dòng)，熱應(yīng)力出現(xiàn)大的偏差，參數(shù)出現(xiàn)極限后會(huì)造成鍋爐容器出現(xiàn)裂紋，影響鍋爐使用壽命，只有全面保持水位標(biāo)準(zhǔn)，才能滿足生產(chǎn)需求，保證鍋爐安全穩(wěn)定。二是控制好氣壓。汽壓是否穩(wěn)定對(duì)鍋爐的影響極大，需要嚴(yán)格控制好鍋爐運(yùn)行過程的汽壓變化，參數(shù)實(shí)際上反映了鍋爐負(fù)荷的情況。如果蒸汽量供應(yīng)過多，高出了外界需求，那么鍋爐汽壓就會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的上升；反之，鍋爐汽壓就出現(xiàn)不規(guī)則下降。汽壓偏高和過低，均影響運(yùn)行質(zhì)量，過高的情況出現(xiàn)會(huì)影響鍋爐安全，使金屬材料出現(xiàn)蠕變；過低的情況出現(xiàn)則無法滿足生產(chǎn)需求。三是控制好溫度。排煙溫度需要保持正常值，避免出現(xiàn)超范圍排放的情況，如果超出了正常規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，就表明鍋爐缺水或煙氣出現(xiàn)了短路問題，嚴(yán)重威脅到鍋爐運(yùn)行的安全，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，時(shí)間過長則會(huì)導(dǎo)致事故發(fā)生。鍋爐運(yùn)行中，產(chǎn)生排煙溫度不正常的現(xiàn)象較多，需要全面進(jìn)行控制與管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題才能得到解決，而通過自動(dòng)化控制系統(tǒng)的裝置，不但能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，對(duì)煙氣不正?，F(xiàn)象進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警、停爐鎖定，還能對(duì)事故進(jìn)行系統(tǒng)分析，找到故障點(diǎn)并快速解決，確保鍋爐安全運(yùn)行。熱水鍋爐出水溫度控制主要取決于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，出水溫度受燃料量、送風(fēng)量、用戶負(fù)荷、外界溫度等影響較多，如果溫度控制不力，則不但會(huì)造成原材料浪費(fèi)，更會(huì)給鍋爐運(yùn)行造成壓力，出水溫度高容易汽化，出水溫度低滿足不了供熱需求。四是控制好煙氣含氧量。煙氣含氧量對(duì)鍋爐運(yùn)行影響較大，通過對(duì)參數(shù)的分析，我們看到如果過高則表示送風(fēng)量過大，這種情況不但損失了熱量，同時(shí)也消耗了材料，導(dǎo)致鍋爐熱量不足；如果煙氣含氧量過少，就表示燃燒還不足，只有合理設(shè)計(jì)煙氣含氧量標(biāo)準(zhǔn)，保證運(yùn)行過程中最佳值，才能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)合理的燃燒。

5 程序控制基本要點(diǎn)

一是爐膛吹掃注意要點(diǎn)。只有在燃燒起動(dòng)前才能運(yùn)行程序，通過燃燒器作用對(duì)鍋爐爐膛進(jìn)行事前的預(yù)吹掃，也就是說，程序啟動(dòng)后，風(fēng)門能夠執(zhí)行小向大的開關(guān)，保證風(fēng)門打開后的風(fēng)量供應(yīng)，通過風(fēng)門最大位置對(duì)鍋爐爐膛進(jìn)行預(yù)吹掃，保證鍋爐清凈。二是自動(dòng)點(diǎn)火程序要點(diǎn)。點(diǎn)火前，需要全面對(duì)吹掃狀態(tài)、閥門密封性、供氣壓力等進(jìn)行全面有效的檢查，保證各項(xiàng)參數(shù)合理后，才能打開風(fēng)門執(zhí)行器帶動(dòng)風(fēng)門進(jìn)入點(diǎn)火位置，當(dāng)點(diǎn)火電磁閥打開后，可燃油霧立即被高壓電火花點(diǎn)燃產(chǎn)生點(diǎn)火火焰，實(shí)現(xiàn)安全點(diǎn)火。三是安全運(yùn)行保護(hù)程序要點(diǎn)。風(fēng)壓低于設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值，那么，鍋爐的燃燒器程控器就會(huì)自動(dòng)進(jìn)入到鎖定，使燃燒器停止運(yùn)行，保證了鍋爐設(shè)備安全。四是閥門密封性檢測保護(hù)程序要點(diǎn)。鍋爐在每次點(diǎn)火前，一定要全面對(duì)閥門進(jìn)行檢測，通過自動(dòng)檢測，避免出現(xiàn)泄漏。五是保護(hù)程序要點(diǎn)。點(diǎn)火后火焰探測器就會(huì)啟動(dòng)，燃燒器進(jìn)入負(fù)荷，如果沒有探測到火焰，那么程控器就會(huì)進(jìn)入到自動(dòng)鎖定狀態(tài)，使鍋爐供氣中斷并停止。

鍋爐在生產(chǎn)生活中的作用越來越大，只有全面保證運(yùn)行安全，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制與管理，才能推動(dòng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)與社會(huì)進(jìn)步，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的根本目標(biāo)。

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