1、鍋爐控制微機控制與儀表控制一、概述       鍋爐微機控制，是近年來開發的一項新技術，它是微型計算機軟件、硬件、自動控制、鍋爐節能等幾項技術緊密結合的產物，目前大多數工業鍋爐仍處于能耗高、浪費大、環境污染嚴重的生產狀態。提高熱效率，降低耗煤量，降低耗電量，用微機進行控制是一件具有深遠意義的工作。 工業鍋爐采用微機控制和原有的儀表控制方式相比具有以下明顯優勢： 1 直觀而集中的顯示鍋爐各運行參數。能快速計算出機組在正常運行和啟停過程中的有用數據，能在顯示器上同時顯示鍋爐運行的水位、壓力、爐膛負壓、煙氣含量、測點溫度、燃煤量等數十個運行

2、參量的瞬時值、累計值及給定值，并能按需要在鍋爐的結構示意畫面的相應位置上顯示出參數值。給人直觀形象，減少觀察的疲勞和失誤；2 可以按需要隨時打印或定時打印，能對運行狀況進行準確地記錄，便于事故追查和分析，防止事故的瞞報漏報現象； 3 在運行中可以隨時方便的修改各種運行參數的控制值，并修改系統的控制參數；4 減少了顯示儀表，還可利用軟件來代替許多復雜的儀表單元，（例如加法器、微分器、濾波器、限幅報警器等），從而減少了投資也減少了故障率； 5 提高鍋爐的熱效率。從已在運行的鍋爐來看，采用計算機控制后熱效率可比以前提高5-10%，據用戶統計，一臺20T的鍋爐，全年平均負荷70%，以平均熱效率提高5%

3、計，全年節煤800噸，按每噸煤380元計算每年節約304000元；燃油鍋爐的節約費用更為可觀； 6 鍋爐系統中包含鼓風機，引風機，給水泵，等大功率電動機，由于鍋爐本身特性和選型的因素，這些風機大部分時間里是不會滿負荷輸出的，原有方式采用閥門和擋板控制流量，浪費非常嚴重。通過對風機水泵進行變頻控制可以平均節電達到30%-40%； 7 鍋爐是一個多輸入多數出、非線性動態對象，諸多調解量和被調量間存在著耦合通道。例如當鍋爐的負荷變化時，所有的被調量都會發生變化。故而理想控制應該采用多變量解偶控制方案。而建立解偶模型和算法通過計算機實現比較方便； 8 鍋爐微機控制系統經擴展后可構成分級控制系統，可與工

4、廠內其他節點構成工業以太網。這是企業現代化管理不可缺少的； 9 作為鍋爐控制裝置，其主要任務是保證鍋爐的安全、穩定、經濟運行，減輕操作人員的勞動強度。在采用計算機控制的鍋爐控制系統中，有十分周到的安全機制，可以設置多點聲光報警，和自動連鎖停爐。杜絕由于人為疏忽造成的重大事故。 綜合以上所述種種優點可以預見采用計算機控制鍋爐系統是行業的大勢所趨。 二、鍋爐控制系統的一般結構與工作原理         首先除氧水通過給水泵進入給水調節閥，通過給水調節閥進入省煤器，冷水在經過省煤器的過程中被由爐膛排出的煙氣預熱，變成溫水進入汽包，

5、在汽包內加熱至沸騰產生蒸汽，為了保證有最大的蒸發面因此水位要保持在鍋爐上汽包的中線位置，蒸汽通過主蒸汽閥輸出。空氣經過鼓風機進入空氣預熱器，在經過空氣預熱器的過程中被由爐膛排出的煙氣預熱，變成熱空氣進入爐膛。燃料進入爐膛被前面的火點燃，在燃燒過程中發出熱量加熱汽包中的水，同時產生熱煙氣。在引風機的抽吸作用下經過省煤氣和空氣預熱器，把預熱傳導給進入鍋爐的水和空氣。通過這種方式使鍋爐的熱能得到節約。降溫后的煙氣經過除塵器除塵，去硫等一系列凈化工藝通過煙囪排出。         鍋爐微機控制系統，一般由以下幾部分組成，即由鍋爐本體

6、、一次儀表、控制系統、上位機、手自動切換操作、執行機構及閥、電機等部分組成，一次儀表將鍋爐的溫度、壓力、流量、氧量、轉速等量轉換成電壓、電流等送入微機。控制系統包括手動和自動操作部分，手動控制時由操作人員手動控制，用操作器控制變頻器、滑差電機及閥等，自動控制時對微機發出控制信號經執行部分進行自動操作。微機對整個鍋爐的運行進行監測、報警、控制以保證鍋爐正常、可靠地運行，除此以外為保證鍋爐運行的安全，在進行微機系統設計時，對鍋爐水位、鍋爐汽包壓力等重要參數應設置常規儀表及報警裝置，以保證水位和汽包壓力有雙重甚至三重報警裝置，以免鍋爐發生重大事故。三、鍋爐控制系統的構成及功能   

7、;     鍋爐控制系統的硬件配置，功能較好首推可編程序控制器PLC，適合于多臺大型鍋爐控制，由于PLC具有輸入輸出光電隔離、停電保護、自診斷等功能，所以抗干擾能力強，能置于環境惡劣的工業現場中，故障率低。PLC編程簡單，易于通信和聯網，多臺PLC進行鏈接及與計算機進行鏈接，實現一臺計算機和若干臺PLC構成分布式控制網絡，另外使用PLC加上位機的控制系統具有很好的擴容性，如需要增加控制點或控制回路只需添加少量輸入輸出模塊即可，為以后的控制系統升級改造和其他功能的添加打下良好基礎，也為以后一機多爐控制系統等其他工廠級自動化網絡打下良好基礎。根據鍋爐系統的不

8、同，PLC控制系統的選型也有很大不同。大型鍋爐控制系統的控制點數較多（1000點以上），控制要求較高，宜選用冗余控制系統。博思科技能提供以下幾種冗余系統解決方案：       以上鍋爐控制系統中電廠多采用Quantum系列冗余系統，性價比較高的是西門子的S7400H和GE的9070系列冗余系統。上位機組態軟件可選用西門子的WINCC、WONDERWARE的InTouch、美國AB的RSVIEW等。         中型鍋爐控制系統的控制點數一般為200-1000點，

9、多為幾臺鍋爐的集中控制，控制系統多為單機系統。博思科技提供以下幾種中型系統解決方案：  以上鍋爐控制系統中多采用西門子S7300系列系統。每臺鍋爐為一套分布式I/O子系統，公共部分為一套分布式I/O子系統，通過現場總線連接分布式I/O，構建為FCS（現場總線控制系統），可大量節約電纜，降低成本。上位機組態軟件可選用國產的組態王、世紀星等。       小型鍋爐控制系統的控制點數一般為100點左右，多為單臺鍋爐的集中控制，并與手操器及顯示儀表共同構成控制系統。博思科技提供以下幾種小型系統解決方案：以上鍋爐控制系統中多采用觸摸屏

10、作為顯示終端。每臺鍋爐為獨立的系統。觸摸屏可選用進口或國產的7寸以上屏。四 幾個主要的控制回路 4.1 給水控制        在正常運行時，給水調節閥由蒸汽流量、汽包水位和給水流量的三沖量控制，汽包水位信號經汽包壓力補償后作為主調的輸入，蒸汽流量信號經溫度、壓力修正后與給水流量信號一起作為副調的反饋輸入。啟動時只有汽包水位的單沖量控制。單沖量控制和三沖量控制能相互無擾動切換。       汽包水位過高，會影響汽包內汽水分離，飽和水蒸汽帶水過多，使過熱蒸汽溫度降低；

11、水位過低，負荷增大時，水的汽化速度加快，汽包內水量迅速減少，如不及時調整，會使汽包內的水全部汽化，危及鍋爐安全。當負荷非常不穩定時，給水流量的擾動，使汽包水位有較大延遲，蒸汽流量變化，會出現虛假水位，使得三沖量難以運行，因此先以單沖量投入運行，使工況穩定后再投入三沖量，也要求單沖量和三沖量兩種控制方式能方便地進行無擾切換。三沖量控制方案系統框圖 4.2過熱蒸汽汽溫控制        鍋爐正常運行時不僅要求主汽壓力穩定，而且要求主汽溫度穩定。主汽溫度是反映機組運行情況的一個重要參數。如果主汽溫度偏高，過熱器及汽機將在更加惡劣的

12、環境下運行，材料的使用壽命將會縮短。相反，如果主汽溫度偏低，則汽機達不到預定的運行效率。因此，機組正常運行時要求主汽溫度穩定。循環流化床鍋爐主汽溫度調節系統采用由主汽溫度、噴水減溫器出口溫度及主汽流量等參數組成的串級控制系統。主汽溫度測量值作為主調的反饋輸入值，與主汽溫度設定值進行PID運算后送入副調，在副調中與減溫器出口汽溫進行控制運 算，其結果經限幅后由手操器輸出至執行機構，調節噴水減溫的控制閥。由于主汽流量變化時，噴水量應相應地發生變化，故在主汽溫度控制方案中把主汽流量信號以前饋形式引入控制系統中。 4.3 燃燒控制燃燒控制     &#

13、160; 維持汽壓穩定，保證燃燒過程的經濟性和爐膛負壓的穩定，控制系統可分為三個回路：燃料量、送風和引風。燃料流量包括焦爐煤氣與高爐煤氣。        燃料與空氣采取比值控制方式和氧量校正方案，并用煙氣含氧量進行微調，風/煤交叉聯鎖邏輯保證鍋爐在任何負荷時都處于安全燃燒的“富氧”工況。即控制任何燃燒工況下的鍋爐奉均大于燃料量。在靜態時，風量指令為鍋爐指令和鍋爐燃料總量的高選信號；而燃料指令為鍋爐指令與總風量的低選信號。在負荷變化時，則通過先加風，后加燃料；先減燃料，后減風來實現動態補償。   

14、     過剩空氣系數校正回路也保證了鍋爐在任何負荷時，都處于安全燃燒的“富氧”工況。在低負荷試，為了保證穩定燃燒，過剩空氣系數較大。在高負荷時，為了獲得較高的燃燒經濟性，必須維持較低的過剩空氣系數。         過剩空氣系數校正回路有如下功能： 運行人員可改變回路中的補償系數，調節氧量設定值。 通過氧量校正信號的高低限值，可改變總的過剩空氣量。 可根據開啟風門的數量和狀態調整氧量修正信號。 運行可根據氧量指示退出氧量校正回路，受凍調整過剩空氣設定值。 

15、0;      爐膛負壓控制采取引風調節和送風調節組成前饋反饋控制。4.4順序控制         對鍋爐的輔機及閥門等設備進行集中控制，實現輔機設備、閥門及其它輔助系統的順序啟停，從而提高機組運行的可靠性，降低運行人員的勞動強度。         根據現場運行情況，對鍋爐設備及其它輔助設備設計程序啟動、停止和手動，以滿足有關設備的起、停聯鎖邏輯。    &

16、#160;   順序控制部分的聯鎖的保護指令具有最高優先級，手動控制指令的優先級次之，自動控制指令的優先級最低。對同一設備的開關指令之間設計成相互閉鎖，不允許同時發出。為防止運行人員的誤操作，重要的手操指令設有確認按鈕。 4.5爐膛安全監控           執行點火程序，并對供風系統、引風系統、爐膛壓力、汽包水位等進行監視，對出現的危險情況進行報警、執行相應的聯鎖程序，記錄事故前后的相關數據。         鍋爐起停和正常運行時，一旦檢測到危及系統安全的條件時，立即進行動作，切斷主燃料，指出首次跳閘原因，并給出聲光報警信號，進行有關的聯鎖和順控動作，以保證鍋爐的安全。當出現以下情況時，燃燒系統停止。 a.燃燒用供風故障； b.引風機故障或煙氣通道阻塞； c.爐膛壓力過高或過低； d.汽包水位低于下限； e.過熱器出口溫度高于上限；f.按下緊急按鈕（MFT）。五 現對幾種控制方式比較        采用DCS（分布式