關于燃氣蒸汽鍋爐自動控制系統可靠性的研究

楊曉龍

摘 要 我國燃氣蒸汽鍋爐控制系統本身是一個復雜且多變的系統，在整個系統控制管理過程中往往具有很強的非線性和一種強干擾性，傳統的控制算法難以達到預期效果并且燃料的生產使用效率比較低。燃氣鍋爐主要是利用熱能直接加熱燃料鍋內的大量水分并使之燃燒成為具有一定燃氣數量和熱質量（包括汽溫、汽壓）的燃氣蒸汽，供機械生產和工業生活場所使用。鍋爐間的燃燒效率穩定性需要保證水、空氣、天然氣能量配比穩定，柴油鍋爐燃燒效率以及降低水和天然氣能源消耗的重要影響因素。

關鍵詞 自動控制;燃氣;蒸汽鍋爐

引言

隨著我國煤炭工業的快速發展，能源消費日益增大，環境污染日益惡化。鍋爐是重要的再生能源的熱轉換發電設備，由于使用燃煤蒸汽鍋爐對周圍環境的能源污染嚴重，使得高效清潔的無煤燃油爐和蒸汽鍋爐行業得到了很大的經濟發展。自動化在現代工業生產中尤其應用及廣泛，過動控制技術是其中的一個重要技術分支。它們針對產品溫度、流量、壓力等多種參數實時進行自動控制以便于實現自動控制整個生產線的質量。在大量的機械工業生產中，燃燒是其中必要的關鍵一環。無論燃燒是哪一種氣體燃燒利用形式，對氣體燃燒的利用控制基本上都可以是直接控制在了燃燒的利用流量、燃燒的利用溫度、燃燒的利用經濟性和合理性、爐腔的正負壓平衡等幾個方面。

1燃氣鍋爐的燃燒系統

燃氣鍋爐的氣體燃燒處理系統主要可以分為兩大類：大氣式鍋爐燃燒處理系統與全自動預混式鍋爐燃燒處理系統，后者主要是應用于冷凝式或者燃氣壁掛式的鍋爐。大氣式封閉燃燒控制系統，此種燃燒方式可以使得整個封閉燃燒系統內有較為微弱的負壓。如鍋爐使用燃氣鼓風機，該鼓風機通過氣壓平衡燃氣煙道將鍋爐內室外燃燒空氣負壓吸入，并將其鼓入室內燃燒燃氣系統中，從而形成空氣壓。天然氣預混式的燃燒方法是利用蒸汽輪機在鍋爐燃燒前與部分或全部的天然空氣均勻加熱混合后再將氣送入爐內進行燃燒，在調整實際燃氣量時，燃燒室可同時調整燃燒天然氣的實際工作量和壓力、總風量、燃燒器具的配風、投運空氣燃燒器具的數量同時改變燃燒爐膛甚至火焰爐的中心高度等[1]。

2燃氣發電鍋爐自動控制

2.1 鍋爐控制回路的功能介紹

鍋爐控制系統，一般有鍋爐蒸汽壓力、汽包進氣液位、爐膛進氣負壓、除氧器進氣水位、除氧器進氣壓力等多種控制傳動系統。鍋爐的蒸汽燃燒壓力控制實質上也就是一個能量平衡控制系統，它以鍋爐蒸汽發熱壓力變化作為控制能量平衡重要指標，不斷根據用戶蒸汽發熱量與鍋爐壓力的相互變化量來調整鍋爐燃料用熱量與鍋爐送風量，同時又要保證鍋爐燃料的充分燃燒及鍋爐熱量的綜合充分利用。

2.2 通過鍋爐給水實現自動控制

這種自動控制的方法基于給水三沖量的調節方式上。鍋爐外和鍋筒的自動水位系統作為鍋爐給料用水系統調節的主要依據，通過對鍋爐蒸汽用水流量及鍋爐給料用水流量相關信息的自動反饋來實現給料用水量的自動控制。以便于確保整個鍋爐外和鍋筒內的水位系統能長期處于一個穩定給水狀態。在主部分給水給氣管道上面設置了主給水給氣流量溫度計，而在給水過熱器集汽箱和進出口的兩個主部分蒸汽給水管道上面則設置了主蒸汽給水流量溫度計。

由于給予供水能力調節作用對象沒有自身的平衡給水能力，又常常存在給水滯后。因此在一般鍋爐液位控制回路系統中打包機的液位控制回路一般采用閉環三段式沖量自動調節控制系統。

給新的鍋爐汽包補水必須給它提供更高的鍋爐壓力，給水系統壓力管理回路的控制作用主要是為了提高鍋爐水壓，使鍋爐水流量能夠正常地地注入鍋爐汽包。但在排水蒸氣給排流量未完全達到一定滿負荷時，對蒸汽給排排水流量的控制要求也不高。在老式的恒壓鍋爐供水系統中一般都是采用恒壓給水泵一直以恒壓工頻泵的方式進行運轉，用到的回流降壓閥用來降低鍋爐水壓可以防止鍋爐爆管，現在一般都是采用通過恒壓變頻器控制恒壓恒流供水的控制方式用來控制鍋爐水壓。

為了能夠保證除氧器口內部有一個足夠的進氣蒸汽來使壓力大并用于將鍋爐軟化水除濾出氧，這樣就是一個單閉環控制供水回路，輸入端的參數控制是根據除氧器口的壓力控制輸出端的參數，而它控制的是除氧器口的進氣蒸汽閥。除氧器內部水位計的控制主要目的是為了能夠保證整個除氧器內部有一個足夠的除氧水位計提供給除氧鍋爐，這樣就是一個單閉環控制進水回路及其輸入控制參數，是用于除氧器內部水位計的輸出控制參數及其控制也是除氧器內的進水閥。

2.3 鍋爐過熱蒸汽溫度實現自動控制

通過控制鍋爐高溫過熱時的蒸汽出口溫度系統控制實現水溫自動控制這種自動調節溫度系統主要是在采用自制冷凝式熱水噴水器和減溫控制裝置的水來源下進行的，有關集成減溫器和集成蒸汽箱，這二者的蒸汽出口溫和蒸汽進水溫度可以通過減熱器溫水溫度調節控制閥進行開度的自動控制調節，這也就是對于鍋爐高溫過熱時的蒸汽出口溫度可以進行自動控制調節的一個重要環節。為了能確保集成蒸汽箱的整體蒸汽熱水溫度能夠長期維持在正常溫度范圍之內，要對臨時減少的溫水量及時進行溫度控制。此外，在本溫度調節控制系統中，流量溫度計通常需要設置在裝有減壓高溫水泵的管道上;本調節系統的一個主調溫度變量設計是根據系統的空氣過熱量和蒸汽管的溫度變化來對其進行測量操作的，而溫度副調節器變量控制是根據系統的不斷減少升溫水量和流量溫度來進行，這樣就可以形成了一個系統能夠自動串聯多級的溫度調節控制系統;同時若集汽箱中的出口內部存在水量溫度不斷持續升高的出口過熱溫水蒸氣，則在集汽溫自動溫度調節控制系統中就會把不斷減溫后的水量溫度進行自動升溫增加，并且把不斷減少的溫水流量自動進行升溫關閉，這樣對于集汽箱中的出口過熱蒸汽箱溫度持續處于一個穩定狀態時就起到了很好的安全保障。

3結束語

由于工業鍋爐系統的熱運動慣性大，負荷溫度變化劇烈，操作管理人員只憑硬件參數不能控制工業鍋爐系統運行，隨意性很大，難以有效保證工業鍋爐系統運行的最佳工作狀態，但燃氣蒸汽鍋爐自動控制管理系統成功后，鍋爐的供熱效率得到提高，大大地減少人工手動控制方法鍋爐系統運行過程所造成的巨大能源消耗，人力和物力都得到了充分利用，鍋爐運行時的安全可靠性得以提高。

參考文獻

[1] 孫博.燃氣發電鍋爐和汽輪機的自動控制[J].技術與市場，2013， 20（7）：148.