蒸汽鍋爐計算機自動控制系統(tǒng)應(yīng)用①

董海英

摘 要:文章介紹了工業(yè)蒸汽鍋爐溫度計算機自動控制系統(tǒng)的基本組成、控制方式及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:鍋爐計算機控制系統(tǒng)三沖量控制PLC

中圖分類號:TK22 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)05(a)-0057-01

內(nèi)蒙古美好食品有限公司是一家食品生產(chǎn)企業(yè)(饃片烤制),工業(yè)蒸汽鍋爐是用來蒸制饅頭用的。由于原系統(tǒng)采用繼電接觸器控制,各電機之間均是工頻運轉(zhuǎn),通過一個溫度顯示報警儀表,來控制鼓風(fēng)的運轉(zhuǎn);引風(fēng)則一直運轉(zhuǎn),爐排通過滑差電機來調(diào)速,基本是人工設(shè)定一轉(zhuǎn)速后不再改變。汽包水位是一套單獨的水位控制裝置,而且是采用分段控制水泵,水泵由于經(jīng)常啟動停止而很容易損壞。由于該系統(tǒng)在恒溫度控制方面的精度非常差,且電能浪費現(xiàn)象非常嚴(yán)重,煤的燃燒也很不充分,因此,我們做出如下改造設(shè)計。

1 鍋爐計算機自動控制系統(tǒng)原理介紹

鍋爐燃燒系統(tǒng)是一個復(fù)雜的多變量耦合系統(tǒng)。輸入量有:給煤量、鼓風(fēng)量和引風(fēng)量;輸出量有:蒸汽壓力、煙氣含氧量(燃燒的經(jīng)濟性)、爐膛負(fù)壓。燃料是熱量的唯一來源,給煤量的變化直接影響鍋爐提供的蒸汽量,也影響汽包壓力的變化,是燃燒系統(tǒng)的主控制量。鼓風(fēng)量的變化產(chǎn)生不同的風(fēng)煤比和相應(yīng)的燃燒狀況,表現(xiàn)出不同的爐膛溫度,并決定爐膛損失的大小,直接決定著鍋爐能否經(jīng)濟運行。在送風(fēng)量改變的同進也改變引風(fēng)量,使?fàn)t膛負(fù)壓保持穩(wěn)定,保證鍋爐安全運行。這三個控制子回路組成了一個不可分割的整體,統(tǒng)稱為鍋爐燃燒控制系統(tǒng),共同保證鍋爐運行的機動性、經(jīng)濟性和安全性。

針對鍋爐的燃燒過程是個復(fù)雜的物理化學(xué)過程,各輸入,輸出的耦合關(guān)系十分復(fù)雜;鍋爐系統(tǒng)具有大的的延時,并且參數(shù)是時變的,難以建立精確的數(shù)學(xué)模型;鍋爐的負(fù)荷變化范圍從零到最大負(fù)荷量,并且是不定時變負(fù)荷。常規(guī)PID是難以實現(xiàn)控制的。解決這些問題的方法是采用比PID更為有效的智能控制技術(shù)－模糊控制方法。從提高汽包液位無差調(diào)節(jié)水平和克服虛假水位的角度考慮,這個系統(tǒng)在設(shè)計上我們采用三沖量給水串級調(diào)節(jié)方式,該方式的特點是:以汽包水位為主控制信號,以蒸汽流量為前饋信號,以給水流量為反饋信號,在鍋爐負(fù)荷或給水流量變化不大時,主要以汽包水位對給水流量調(diào)節(jié)閥進行控制以保證汽包水位的穩(wěn)定,而當(dāng)鍋爐負(fù)荷或給水流量發(fā)生較大變化時,則將鍋爐負(fù)荷或給水流量的變化量引入調(diào)節(jié),以達到鍋爐負(fù)荷與給水流量的平衡,從而保證了汽包液位的穩(wěn)定。

2 自動控制系統(tǒng)特點及功能

2.1 系統(tǒng)特點

(1)鍋爐燃燒計算機實現(xiàn)對給水、鼓風(fēng)、引風(fēng)、給煤、過熱汽溫等參數(shù)的智能化控制,使鍋爐的出口蒸汽壓力、出口蒸汽溫度、出口蒸汽流量、爐膛溫度、爐膛負(fù)壓、風(fēng)煤配比等參量實現(xiàn)燃燒工況自尋優(yōu)控制,使鍋爐始終保持最佳運行狀態(tài)。

(2)實現(xiàn)鍋爐用氣量與負(fù)荷的精確匹配,節(jié)煤達20％以上,節(jié)電20％～40％。

(3)建立用戶用汽信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及通訊接口。使用戶將來可利用上報的日、周、月用汽參數(shù),建立“用汽經(jīng)驗?zāi)Ｐ汀?實現(xiàn)自動起停鍋爐臺數(shù),起到運行優(yōu)化和節(jié)能效果,并具有隨時手動干預(yù)切換功能。

(4)依據(jù)經(jīng)驗?zāi)Ｐ汀?shù)據(jù)庫和智能控制軟件,合理調(diào)配用戶用汽量、用汽時間,有效控制用汽壓力波動大的難題,避免用汽尖峰的出現(xiàn)。

(5)鍋爐給水控制系統(tǒng)采用汽包水位的三沖量控制方案。

(6)變頻調(diào)速:對鼓、引風(fēng)機、給水泵加以變頻調(diào)速控制,具有諧波少、功率因數(shù)高、對電網(wǎng)不產(chǎn)生沖擊、可極大地延長設(shè)備使用壽命等優(yōu)點。

(7)利用強大的數(shù)據(jù)庫管理功能,建立完整的值班記錄、故障記錄、用汽記錄等報表系統(tǒng),使管理工作上一個新臺階。

2.2 實現(xiàn)功能

2.2.1 操作站

實現(xiàn)對鍋爐主要設(shè)備生產(chǎn)過程如鍋爐的水位三沖量調(diào)節(jié)、蒸汽壓力的調(diào)節(jié),爐膛負(fù)壓的調(diào)節(jié)等基于流程圖的監(jiān)視、控制、調(diào)度、管理;并能對組態(tài)和儀表參數(shù)進行修改等。

以流程圖、資料一覽、控制分組、報警一覽等方式顯示生產(chǎn)過程實時信息;

以調(diào)整畫面、彈出儀表等方式實現(xiàn)控制調(diào)整,改變控制參數(shù)、自動控制與手動控制的切換,軟手操等功能;

實時診斷控制站的運行狀況、存在的故障,并顯示在操作站的監(jiān)視畫面上,以提供最及時、最便捷的系統(tǒng)維護功能。

各工段生產(chǎn)過程的實時數(shù)據(jù)曲線查看,以曲線方式監(jiān)視各工段生產(chǎn)過程的資料趨勢,并具打印、存儲、分析、比較功能;

2.2.2 現(xiàn)場控制站

完成鍋爐生產(chǎn)過程參數(shù)的監(jiān)測、調(diào)節(jié)和順序控制功能。包括鍋爐水位、爐膛壓力、爐膛負(fù)壓等各種壓力信號、各種溫度信號、各流量信號、液位、各電機設(shè)備的運行狀態(tài)等的檢測、監(jiān)視、PID調(diào)節(jié)和各種復(fù)雜調(diào)節(jié),各種閥門的開關(guān),各種泵的啟停等順序控制,各種設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)視及聯(lián)鎖保護等。根據(jù)工藝需要,還可完成一些更復(fù)雜、更特殊的控制功能。

各用電設(shè)備的手動/自動調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)換,如爐排、鼓風(fēng)、引風(fēng)、水泵等,引風(fēng),鼓風(fēng)風(fēng)量的調(diào)節(jié)采用自動變頻調(diào)節(jié)和手動變頻雙調(diào)節(jié),若自動控制系統(tǒng)發(fā)生故障,則手動調(diào)節(jié)起作用,從而保證了系統(tǒng)的正常調(diào)節(jié)。

2.2.3 鍋爐安全配置

對鍋爐的所有檢測點都設(shè)有上限、下限報警,在流程圖畫面中有報警畫面,并輸出報警信號給8路閃光報警器,進行報警。

計算機系統(tǒng)隨時監(jiān)視各檢測點,當(dāng)鍋爐上水系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,便報警提示,給鍋爐上水。

3 信號顯示

3.1 系統(tǒng)檢測及顯示信號

(1)蒸汽流量(帶積算)上水流量(帶積算)。

(2)汽包液位及高、低。

(3)汽包壓力及高、低。

(4)爐膛溫度及高、低。

(5)省煤器進、出口煙溫,進、出口水溫。

(6)排煙溫度、預(yù)熱口風(fēng)溫。

(7)蒸汽溫度。

(8)給水壓力及高、低。

(9)泵、風(fēng)機、爐排運行轉(zhuǎn)速、電流,運行及故障狀態(tài)。

3.2 儀表盤顯示信號

(1)汽包水位。

(2)爐膛溫度。

(3)蒸汽壓力。

(4)爐膛負(fù)壓。

(5)各調(diào)節(jié)回路的手操器。

(6)緊急報警裝置。

4 實際運行情況:

經(jīng)過4個月左右的運行發(fā)現(xiàn),系統(tǒng)能夠運行非常穩(wěn)定,滿足了現(xiàn)場生產(chǎn)的要求。經(jīng)過基本測算,節(jié)電率能夠達到25%～35%左右;而節(jié)煤量幾乎達到了20%以上,得到了客戶非常高的評價。經(jīng)過節(jié)約資金量估算,經(jīng)過一年左右即可收回全部設(shè)備投入資金。這對這次改造,我們認(rèn)為在鍋爐燃燒系統(tǒng)中的計算機自動控制系統(tǒng)改造前景非常大,特別是艾默生公司變頻器及西門子PLC產(chǎn)品優(yōu)異的性能、堅實耐用和高可靠性、高精度的新技術(shù)核心,會為我們的節(jié)能技術(shù)改造提供最堅實的后盾

參考文獻

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