淺談供熱鍋爐控制系統的DCS技術運用

孫 偉

(哈爾濱宇洋建筑設計有限公司，哈爾濱150000)

隨著社會網絡化和信息化的快速發展，工業控制技術也在不斷進步，鍋爐控制系統也在不斷完善。DCS控制系統具有很多優點，重要的是DCS技術可以很大程度上避免事故的發生。因此在供熱鍋爐控制系統中得到了廣泛應用。

一、DCS控制系統

作為一種以通信網絡為紐帶的多級計算機控制系統，DCS控制系統是一種新型的計算機系統，其產生源于集中式控制系統。雖然DCS控制系統和集中式控制系統在功能方面沒有太大不同，但對于如何實現其功能，機制是完全不一樣的。在北方，冬季較長，供熱期也就長，因此分散式鍋爐所占有的供熱部分就相對較大，在節約能源和降低城市環境污染方面上，供熱質量就起到了至關重要的作用。所以，對于分散式鍋爐供熱結構，應用DCS控制系統可以實現良好的供熱。在供熱方面，為了讓用戶感覺舒服，并且能夠節約能源，要使一次高溫水和經過熱交換站交換后的二次低溫水的溫度依據外溫度的變化而發生相應的改變，這就需要控制鍋爐出口的一次高溫水溫度及流量。在控制燃燒方面，不僅要求燃料能夠充分燃燒，還要達到節約能源、降低環境污染的目的。這就要對溫度和燃料的燃燒環境進行一定的調節，前者需要改變燃料的供給量，就要通過控制爐排電機的轉速以使煤層厚度得以改變，進而實現溫度的調節;對于后者，則需要保持燃燒室穩定的含氧量，并且要求負壓值基本穩定。

二、DCS控制系統的結構及系統功能

鍋爐控制系統DCS的結構由許多部分組成，包括操作員站、現場控制站、工程師站、執行機構、現場檢測儀表等，具有檢測、送風自動控制、儀表盤、數據顯示等系統功能。

1.檢測的功能

DCS控制系統可以檢測許多指標，包括鍋爐出水壓力、鍋爐出水溫度、鍋爐出水流量及煙氣氧含量等。

2.送風自動控制的功能

DCS控制系統具有送風自動控制功能，如果有兩臺送風機一起運行的話，那么就需要采用DCS系統對現場設備進行開始和停止命令，目的是為了讓投入到鍋爐中的燃料能夠在爐膛中進行充分的燃燒。由于現場設備可以在畫面上選擇并列的電氣控制原理，因此在考慮受控設備的功率時需要在并列調節入口風門的基礎上，依照資料上的要求自動投入合適的風量。為了保證鍋爐能夠節約燃料，需要在接觸器控制電路上加入中間繼電器，而作為信號端子板上繼電器總風量的修正量—煙氣含氧量，控制的主要是繼電器接點所承受的煤氣壓力及送風壓力。另外，為了能夠使燃料達到最高的鍋爐熱效率，則需要進行調節送風機的擋板開度以調節送風壓力。

3.儀表盤功能

儀表盤功能系統提供風機啟停、給水閥，給煤機啟停、頻率調節等操作畫面，而且每一幅畫面都可以完整顯示該回路調節所需參數。采用多回路調節板手動控制功能，在儀表盤上安裝后備手操器，能大大提高精度，維持主蒸汽壓力的穩定。

4.數據顯示的功能

數據顯示功能系統包括總流程畫面、控制畫面、報警畫面、實時趨勢和歷史趨勢畫面等動態流程畫面。操作者只需根據畫面上的提示和窗口信息，利用鼠標器逐層選擇即可方便地進行流程畫面之間的切換、數據打印等操作，保證了操作的單一性、方便性、可靠性，便于用戶掌握。

三、鍋爐控制系統各程序的目的

依據控制要求鍋爐控制系統可以實現:第一，根據鍋爐出回水溫度、爐膛溫度、排煙含氧量等參數，通過程序的處理對鼓引風、爐排變頻器等進行調整，實現對鍋爐燃燒的控制。第二，根據負荷的變化，對鍋爐出水溫度進行調整。第三，運行數據和操作指令的通訊與傳輸。第四，定時對各項運行參數進行記錄，生成運行報表，以便對鍋爐運行情況進行分析、調整。第五，通過程序對信號的非正常變化進行分析、記錄報警，并給出初步的分析結果，便于運行人員的處理。

四、DCS的控制機制

鏈條式鍋爐是應用最為廣泛，整個DCS系統應用歷史較長的一種鍋爐。鍋爐的燃燒系統層為操作監控層，是一個多參數對象影響的系統。該系統是一個多輸入、多輸出、多回路、非線性的相互關聯的復雜的控制系統，調節參數與被調節參數之間存在著許多交叉的影響。如果只是單一將系統控制分散成多個閉環控制，通過獲取直接控制層的實時數據，運用常規的PID調節很難達到控制要求。只有通過對DCS的軟硬件控制，鍋爐所有氣動閥必須進行連鎖控制切斷，才能實現爐膛的全面安全監控。

目前，DCS控制系統已經得到了廣泛的應用，它不僅具有簡單舒適的人機界面，還可以減少操作人員的勞動強度，大幅度提高工作效率。操作人員使用DCS技術也可以很好地控制多種參數，實現系統高效穩定的運行。