淺議工業(yè)蒸汽鍋爐熱工燃燒自動(dòng)控制

1、淺議工業(yè)蒸汽鍋爐熱工燃燒自動(dòng)控制    論文關(guān)鍵詞：蒸汽鍋爐：熱工燃燒；自動(dòng)控制 論文摘要：工業(yè)鍋爐生產(chǎn)是一個(gè)復(fù)雜的控制調(diào)節(jié)過(guò)程，是多輸入多輸出、多回路、非線性的相互關(guān)聯(lián)的對(duì)象，目前控制理論尚難以妥善解決對(duì)其的控制問(wèn)題，其數(shù)學(xué)模型仍是半經(jīng)驗(yàn)性的，本文就熱工燃燒自動(dòng)控制進(jìn)行一些論述。 1熱工調(diào)節(jié) 鍋爐熱工系統(tǒng)由給水系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、風(fēng)系統(tǒng)等部分組成。工業(yè)鍋爐熱工燃燒控制系統(tǒng)實(shí)質(zhì)是針對(duì)這幾個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控制，其主要控制回路：鍋爐汽包水位自動(dòng)控制和鍋爐燃燒自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)兩部分。 1.1 鍋爐汽包水位自動(dòng)調(diào)節(jié) 鍋爐汽包水是正常運(yùn)行主要指標(biāo)之一，汽

2、包水位是一個(gè)十分重要的調(diào)節(jié)參數(shù)。由于汽包水位在鍋爐運(yùn)行中占居首要地位，所以鍋爐自動(dòng)化都是從給水自動(dòng)調(diào)節(jié)開(kāi)始的。 大于4t/h的鍋爐，必須裝設(shè)給水自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置。給水自動(dòng)調(diào)節(jié)的任務(wù)，是使給水量跟蹤鍋爐蒸發(fā)量并維持汽包中的水位在工藝允許的范圍內(nèi)。鍋爐汽包水位的自動(dòng)調(diào)節(jié)，是根據(jù)汽包水位的動(dòng)態(tài)特性來(lái)設(shè)計(jì)的。引起水位變化的因素很多，但主要是給水量和蒸發(fā)量的階躍變化，調(diào)節(jié)器就是依據(jù)水位信號(hào)、蒸汽流量和給水流量的偏差信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)的。為保證鍋爐運(yùn)行安全，給水自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)選用可靠性較高的儀表和自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 20t/h以上的蒸汽鍋爐，一般采用三沖量鍋爐汽包給水自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。三沖量鍋爐汽包給水自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是以汽包

3、水位為主調(diào)節(jié)信號(hào)，蒸汽流量為調(diào)節(jié)器的前饋信號(hào)，給水流量為調(diào)節(jié)器的反饋信號(hào)組成阿調(diào)節(jié)系統(tǒng)。由于采用蒸汽流量信號(hào)對(duì)給水流量進(jìn)行前饋調(diào)節(jié)，克服外擾影響，用給水流量信號(hào)作為反饋信號(hào)，克服內(nèi)擾影響，使給水調(diào)節(jié)質(zhì)量波動(dòng)幅度得到大大提高。 裝有三沖量給水自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的鍋爐在運(yùn)行時(shí)，由于引進(jìn)了蒸汽流量和給水流量的調(diào)節(jié)信號(hào)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)作及時(shí)，抗干擾能力強(qiáng)，當(dāng)蒸汽負(fù)荷突然發(fā)生變化，蒸汽流量信號(hào)使給水調(diào)節(jié)閥一開(kāi)始就向正確方向動(dòng)作，即如蒸汽流量增加，給水調(diào)節(jié)閥開(kāi)大。抵銷了由于虛假水位引起的反向動(dòng)作，減少了給水流量的波動(dòng)幅度，如果給水流量減少，則調(diào)節(jié)器立即根據(jù)給水流量減少的信號(hào)開(kāi)大給水閥門，使給水流量維持不變。 1.2

4、 鍋爐燃燒的自動(dòng)調(diào)節(jié) 容量較大的鍋爐，根據(jù)節(jié)能和自動(dòng)化水平的需要以及維護(hù)水平和投資允許時(shí)，可設(shè)置鍋爐燃燒自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 鍋爐燃燒系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)的基本任務(wù)，是使燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量，適應(yīng)蒸汽負(fù)荷的需要，同時(shí)還要保證經(jīng)濟(jì)燃燒和鍋爐的安全運(yùn)行。調(diào)節(jié)的內(nèi)容有三個(gè)，即維持蒸汽母管壓力不變；保持鍋爐燃燒的經(jīng)濟(jì)性；維持爐膛負(fù)壓在一定范圍內(nèi)。這三項(xiàng)調(diào)節(jié)任務(wù)是相互關(guān)聯(lián)的，它們可以通過(guò)調(diào)節(jié)燃料量、送風(fēng)量和引風(fēng)量來(lái)完成。對(duì)于燃燒過(guò)程自動(dòng)調(diào)節(jié)在負(fù)荷穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)使燃燒量、送風(fēng)量和引風(fēng)量各自保持不變，及時(shí)地補(bǔ)償系統(tǒng)內(nèi)的內(nèi)部擾動(dòng)，這些內(nèi)部的擾動(dòng)包括燃料的質(zhì)量變化，以及由于電網(wǎng)頻率變化引起燃料量、送風(fēng)量、引風(fēng)量的變化等。在負(fù)荷變

5、化的外擾作用時(shí)，則應(yīng)使燃料量、送風(fēng)量和引風(fēng)量成比例的改變，既要適應(yīng)負(fù)荷要求，又要使三個(gè)被調(diào)量：蒸汽壓力、爐壁負(fù)壓和燃燒經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)保持在允許的范圍內(nèi)。 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 鍋爐微機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié) 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

6、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. 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SPLC9000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

7、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，SPLC9000系統(tǒng)還可以滿足距離較遠(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。考慮到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，SPLC9000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。系統(tǒng)的輸出控制工作有PLC獨(dú)立完成，工作站只負(fù)責(zé)提供給用戶修改參數(shù)的界面，并將用戶設(shè)定的控制參數(shù)下傳到PLC以調(diào)整控制效果。 管

8、理層；采用普通計(jì)算機(jī)作為管理機(jī)，管理人員在遠(yuǎn)離控制室的調(diào)度室里可以通過(guò)管理機(jī)看到現(xiàn)場(chǎng)工作站上顯示的畫(huà)面，調(diào)用工作站存儲(chǔ)的報(bào)表數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的工作?？梢詫?shí)時(shí)準(zhǔn)確的掌握鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)，做出合理的調(diào)度。 重要數(shù)據(jù)的采集、處理及控制全部由PLC完成，由于PLC是專為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)的，是真正的工業(yè)計(jì)算機(jī)，所以其可靠性大大高于普通接口板和模塊。PLC的模塊化結(jié)構(gòu)和方便的擴(kuò)展特性使系統(tǒng)配置靈活。上位機(jī)僅起到監(jiān)視和管理的作用，如果接口板損壞或者工作站損壞，都不會(huì)影響到系統(tǒng)的自動(dòng)控制?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控從站和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控主站運(yùn)行的軟件是相同的，只是在數(shù)據(jù)配置上有區(qū)別，不論那個(gè)站都可以查考到全部鍋爐的數(shù)據(jù)。 3. 效果分析 由于鍋爐系統(tǒng)的熱慣性大，負(fù)荷變化劇烈，操作人員只憑感觀參數(shù)