杜海香

(太原鍋爐集團(tuán)有限公司，山西 太原 030001)

現(xiàn)如今的工業(yè)發(fā)展非常迅速，并且逐漸向著高速以及自動(dòng)化的方向發(fā)展，因此在鍋爐的控制方面，各企業(yè)普遍使用了DCS控制系統(tǒng)來(lái)完成鍋爐的自動(dòng)化控制。因此，在鍋爐的DCS系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)的過(guò)程當(dāng)中，其運(yùn)行的可靠性和安全性直接影響著企業(yè)的安全生產(chǎn)以及經(jīng)濟(jì)效益。鍋爐的DCS控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)是微處理器，其屬于一種過(guò)程監(jiān)控和過(guò)程控制共同組成的多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)完成全方位的監(jiān)控以及采集與控制，能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)鍋爐現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并且能夠處理鍋爐現(xiàn)場(chǎng)的一些問(wèn)題。使用DCS系統(tǒng)有利于幫助鍋爐燃燒更好，并且也能夠完成節(jié)能減耗的目標(biāo)。將DCS控制系統(tǒng)應(yīng)用在鍋爐電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)當(dāng)中能夠有效的控制鍋爐的燃燒，并且具有開放性，可靠性以及靈活性的特點(diǎn)。正是這些特點(diǎn)使DCS系統(tǒng)在工業(yè)控制當(dāng)中得到非常廣泛的應(yīng)用。

1 DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能

在鍋爐運(yùn)行的過(guò)程中，使用自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要目的就是為了能夠有效的去調(diào)節(jié)鍋爐出口的蒸汽的流量，以及查看鍋爐的壓力及溫度，這樣就能夠隨時(shí)維持好汽包水位，讓其在允許的范圍之內(nèi)，并且要保證燃燒的經(jīng)濟(jì)性以及設(shè)備在運(yùn)行時(shí)的安全性。

1.1 鍋爐燃燒過(guò)程的控制

在鍋爐燃燒的過(guò)程中對(duì)其進(jìn)行控制，主要目的是為了使燃料所燃燒出的熱量能夠適應(yīng)外界對(duì)鍋爐所輸出的蒸汽。這樣可以保證鍋爐能夠安全并且經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。為了提高鍋爐運(yùn)行時(shí)的經(jīng)濟(jì)性，我們可以去調(diào)節(jié)負(fù)荷或者是在燃燒的時(shí)候及時(shí)地送風(fēng)以及對(duì)引風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)跟改變。在控制鍋爐燃燒的時(shí)候主要有三個(gè)任務(wù)，第一個(gè)任務(wù)就是一定要維持鍋爐的出口蒸汽壓力的穩(wěn)定性，如果鍋爐的蒸汽壓力偏離了固定值，那么應(yīng)該及時(shí)地去控制鍋爐的燃燒率，以保證鍋爐的出口蒸汽能夠?yàn)榻o定值。第二個(gè)任務(wù)是保持鍋爐的爐膛當(dāng)中的過(guò)?？諝獾南禂?shù)是最優(yōu)狀態(tài)。為了能夠更好的維持過(guò)剩空氣的系數(shù)，我們可以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整送風(fēng)量以及燃料量的比例。只有維持在最優(yōu)過(guò)?？諝庀禂?shù)的時(shí)候才可以完全燃燒，并且這樣熱損失量比較小。第三個(gè)是維持好鍋爐內(nèi)的負(fù)壓不出現(xiàn)變化。當(dāng)送風(fēng)量出現(xiàn)變化的時(shí)候，引風(fēng)量也要相應(yīng)的出現(xiàn)一些變化。一定要維持鍋爐的負(fù)壓不出現(xiàn)變化，這樣才能夠確保鍋爐燃燒時(shí)是安全的[1-3]。

1.2 鍋爐汽包水位的控制

鍋爐能夠安全運(yùn)行的一個(gè)重要的參數(shù)就是汽包水位是否是正常的。本研究所介紹的保證鍋爐汽包水位的穩(wěn)定性的主要構(gòu)成部分包括給水流量，汽包液位以及蒸汽流量調(diào)節(jié)主給水閥。鍋爐會(huì)提供兩個(gè)不同的調(diào)節(jié)水閥，主調(diào)節(jié)閥是在正常負(fù)荷和高負(fù)荷的時(shí)候使用的，其發(fā)揮著非常大的作用。備用閥是在低負(fù)荷的時(shí)候使用的。同時(shí)也可以將其作為主調(diào)節(jié)閥的一個(gè)備用選項(xiàng)。對(duì)鍋爐汽包給水進(jìn)行控制，主要目的就是為了讓汽包水位在允許的范圍內(nèi)，這樣可以保證鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行。如果汽包液位出現(xiàn)了上升，那么其液位調(diào)節(jié)的輸出就會(huì)減小，加法器的輸出也會(huì)隨之減小。

1.3 爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)

在鍋爐燃燒自動(dòng)控制系統(tǒng)當(dāng)中，爐膛的負(fù)壓是非常重要的一個(gè)參考數(shù)值。爐膛負(fù)壓的測(cè)量結(jié)果直接影響著整個(gè)鍋爐的燃燒和控制過(guò)程。爐膛的負(fù)壓自動(dòng)控制主要是通過(guò)引風(fēng)機(jī)引風(fēng)來(lái)進(jìn)行控制的，最好是能夠讓鍋爐的負(fù)壓保持在-20～-10Pa之間。這樣就屬于一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，鍋爐在燃燒的時(shí)候就可以穩(wěn)定的運(yùn)行。在改變以及控制爐膛負(fù)壓的時(shí)候，主要采取的方法是控制引風(fēng)量的大小，當(dāng)鼓風(fēng)量到達(dá)一定的狀態(tài)之后，我們要把鼓風(fēng)量作為引風(fēng)控制的一個(gè)前饋量。如果鼓風(fēng)的op值增加的話，那么我們就要立刻增加引風(fēng)op值，但是如果鼓風(fēng)的op值減少的話，我們需要等待一段時(shí)間，然后再去減少引風(fēng)的op值。

1.4 鍋爐送風(fēng)自動(dòng)控制

對(duì)鍋爐送風(fēng)進(jìn)行自動(dòng)控制的主要目的是為了在鍋爐燃燒的過(guò)程中如果添加了新的燃料，那么就需要去調(diào)節(jié)一個(gè)合適的風(fēng)量，這樣就能夠保證鍋爐在燃燒時(shí)其燃料的經(jīng)濟(jì)性。送風(fēng)系統(tǒng)在控制時(shí)，主要的參考數(shù)值就是送風(fēng)跟煤氣的壓力。通過(guò)不斷對(duì)送風(fēng)機(jī)擋板進(jìn)行調(diào)整，能夠有效的控制送風(fēng)的壓力以及煤氣帶來(lái)的壓力，這樣就能夠改變?nèi)剂系氖褂寐蔥4-6]。

1.5 鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)

能夠完成鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)，主要是通過(guò)使用自制的冷凝水噴水裝置來(lái)完成溫度的調(diào)節(jié)。開關(guān)以及調(diào)節(jié)水閥的主要參考數(shù)據(jù)就是減溫器的出口蒸汽量的測(cè)量結(jié)果?？刂茰p溫水量時(shí)，盡量將其溫度控制在430～450℃之間。如果蒸汽的溫度過(guò)高的話，那么減溫水的水量就會(huì)被增加。如果溫度降低的話，那么減溫水的水量也會(huì)隨之降低，這樣就可以有效的保證蒸汽的溫度的穩(wěn)定性。

2 DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

(1)先進(jìn)性。系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的時(shí)候必須采取已經(jīng)普遍認(rèn)可的并且開放型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，所使用的系統(tǒng)必須是已經(jīng)可以成熟運(yùn)用到各種實(shí)際生產(chǎn)的產(chǎn)品以及通用的產(chǎn)品當(dāng)中。這樣的系統(tǒng)具有兼容性跟通用性。

(2)可靠性。整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)是直接控制鍋爐進(jìn)行運(yùn)營(yíng)的，可以說(shuō)是直接影響著鍋爐的生產(chǎn)，因此我們必須要保證整個(gè)系統(tǒng)可以滿足鍋爐在惡劣的工作環(huán)境當(dāng)中仍舊保持正常的工作狀態(tài)。

(3)實(shí)時(shí)性。DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)可以自動(dòng)的去采集以及處理鍋爐在運(yùn)行和燃燒的過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，并且可以及時(shí)的采集鍋爐運(yùn)行時(shí)的各種各樣的參數(shù)。并且DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)還提供了友好的人機(jī)界面，這樣有助于工作人員及時(shí)地對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)情況進(jìn)行操作和處理。

(4)開放性。DCS控制系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了備用廠級(jí)的網(wǎng)絡(luò)接口，并且也保留了可以擴(kuò)展的余地，這樣就可以方便鍋爐和其他控制系統(tǒng)進(jìn)行連接，能夠保證信息可以實(shí)現(xiàn)迅速的傳遞，以及能夠做到資源共享。并且可以升級(jí)軟件以及硬件的故障診斷功能，有利于系統(tǒng)迅速的查找出鍋爐存在的一些故障問(wèn)題，方便工作人員進(jìn)行檢修和處理。

2.2 控制任務(wù)的運(yùn)行

(1)自動(dòng)調(diào)節(jié)。DCS控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐運(yùn)行時(shí)各參數(shù)的一個(gè)自動(dòng)調(diào)整，可以保證鍋爐在運(yùn)營(yíng)時(shí)期內(nèi)部的各項(xiàng)參數(shù)與外界的負(fù)荷是一樣的，這樣可以使鍋爐在運(yùn)行時(shí)保證其安全性和經(jīng)濟(jì)性。

(2)自動(dòng)檢測(cè)。除了上述所說(shuō)的以外，DCS系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于各類數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的檢測(cè)。工作人員可以使用檢測(cè)儀表儀器來(lái)對(duì)鍋爐在運(yùn)行過(guò)程中的各種參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的采集，這些系統(tǒng)參數(shù)可以作為DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)在運(yùn)營(yíng)時(shí)的一個(gè)調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)來(lái)源，其能夠有效地保障鍋爐的安全運(yùn)行[7-9]。

(3)連鎖保護(hù)。DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)具有自動(dòng)報(bào)警功能，如果鍋爐在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)了水位不正常或者是壓力不均衡的情況，那么系統(tǒng)就會(huì)啟動(dòng)自我保護(hù)功能進(jìn)行連鎖保護(hù)。并且為了能夠保證在啟動(dòng)關(guān)閉設(shè)備的時(shí)候不出現(xiàn)一些其他的操作事故，我們還需要建立一個(gè)電氣連鎖保護(hù)[10]。

3 結(jié)語(yǔ)

DCS鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)有著非常多的優(yōu)點(diǎn)。在工業(yè)自動(dòng)化中使用DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)不僅可以有效地提高資源的利用效率，并且也能夠保證整個(gè)工作系統(tǒng)是經(jīng)濟(jì)并且安全穩(wěn)定運(yùn)行的。通過(guò)使用DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)可以保證鍋爐的出水溫度是穩(wěn)定的，并且鍋爐的升溫速度響應(yīng)也比較快。從控制性能上來(lái)看，使用DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)，鍋爐的波動(dòng)幅度是比較小的，運(yùn)行是比較穩(wěn)定的。此系統(tǒng)有效地提高了鍋爐設(shè)備的可靠性，并且減少了鍋爐設(shè)備工作的維護(hù)工作量。在一定程度上也能夠減輕工作人員的工作負(fù)擔(dān)和工作強(qiáng)度，有效地提高了企業(yè)的整體經(jīng)濟(jì)效益。