基于DCS的燃氣鍋爐自動(dòng)控制系統
加入技術(shù)交流群
將液位進(jìn)行PID1調節后輸出，和蒸汽流量進(jìn)行加法運算，其結果作為PID2的設定點(diǎn)，PID2將此設定點(diǎn)與給水流量的偏差進(jìn)行調節，輸出帶動(dòng)執行機構，調節給水閥。
汽包液位是主被調量，給水量是副被調量，蒸汽流量是前饋量。當汽包液位上升時(shí)，PID1的輸出減小，則加法器的輸出也減小，給水閥關(guān)小，就減小了給水量。當汽包負荷變大時(shí)，即蒸汽流量增加，加法器的輸出就增大，給水閥開(kāi)大，就增大了給水量。
當蒸汽負荷突然增加，而出現“假液位”時(shí)，由于PID1是反作用，PID1的輸出就減小，即加法器里的X1就減小;由于負荷增加，加法器里的X2就增加，這樣，加法器的輸出基本變化不大。經(jīng)過(guò)短時(shí)間后汽包內壓力恢復平衡，“假液位”消除，此時(shí)液位因蒸發(fā)量增加而開(kāi)始下降，PID1的輸出就增加，則給水量增加，直至汽包液位恢復到給定位置。
3.3 爐膛負壓調節
爐膛負壓自動(dòng)控制是通過(guò)調節引風(fēng)機入口風(fēng)門(mén)開(kāi)度，保持爐膛負壓在-20――10 Pa的微負壓狀態(tài)，保證鍋爐安全燃燒。當兩臺引風(fēng)機同時(shí)運行時(shí)，應并列或者固定其中的一個(gè)對另一個(gè)進(jìn)行調節，可在畫(huà)面上選擇并列還是固1調2（1為固1調2，0為固2調1）。爐膛負壓設高、低報警。
3.4 鍋爐送風(fēng)自動(dòng)控制
送風(fēng)自動(dòng)控制目的：使鍋爐所投入的燃料在爐膛中燃燒時(shí)，自動(dòng)投入合適的風(fēng)量，以保證鍋爐的經(jīng)濟燃燒。主要控制的參數為煤氣壓力及送風(fēng)壓力, 進(jìn)而達到最高的的鍋爐熱效率, 煙氣含氧量作為總風(fēng)量的修正量。通過(guò)調節送風(fēng)機的擋板開(kāi)度來(lái)調節送風(fēng)壓力;當兩臺送風(fēng)機同時(shí)運行時(shí)，應并列（或者固定其中之一，對另一個(gè)進(jìn)行）調節入口風(fēng)門(mén)，可在畫(huà)面上選擇并列還是固1調2（1為固1調2，0為固2調1）。
3.5 鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度自動(dòng)調節（減溫水自動(dòng)調節）
鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度調節采用自制冷凝水噴水減溫裝置，鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度自動(dòng)調節是根據集器集箱和減溫器出口蒸汽溫度自動(dòng)調節減溫水調節閥開(kāi)度，控制減溫水量，以保證集汽集箱中蒸汽溫度控制在430――450℃范圍內。當集汽集箱出口蒸汽溫度降低時(shí)，汽溫自動(dòng)調節系統自動(dòng)減少減溫水量，隨著(zhù)汽溫升高，減溫水量增加，保證集汽集箱出口蒸汽溫度穩定，反之則減小減溫水量，避免汽溫產(chǎn)生較大波動(dòng)。噴水減溫系統中，由鍋爐提供兩個(gè)給水調節閥，其中DN50調節閥是主調節閥，在正常運行時(shí)使用;旁通管設一個(gè)DN50的調節閥，作為主調節閥的備用閥。在自動(dòng)給水狀態(tài)下，只允許其中之一自動(dòng)調節給水，另一調節閥備用;在程序投入之前，操作人員需要事先選定哪一個(gè)調節閥自動(dòng)投入。如果此次未能設定，將按照上一次的設定執行。在主給水調節閥后設DN150的調節閥，根據所需要的冷凝水量調節該調節閥的開(kāi)度。采用串級調節，蒸汽出口溫度經(jīng)PID1調節輸出后，作為PID2（減溫器出口溫度調節）的設定點(diǎn)，PID2對此設定點(diǎn)和減溫器出口溫度的偏差進(jìn)行調節，輸出帶動(dòng)執行機構，調節減溫水調節閥。
當測得集汽集箱出口蒸汽溫度高時(shí)，PID1的輸出增大，則減溫水調節閥開(kāi)大，增加減溫水量;反之，則減小閥門(mén)開(kāi)度，減少減溫水量。
當有擾動(dòng)時(shí)（主要擾動(dòng)有煙氣流量和溫度的變化引起的擾動(dòng)，減溫器入口蒸汽流量和溫度引起的擾動(dòng)，減溫水壓力變化引起的擾動(dòng)）首先反映在減溫器出口的蒸汽溫度變化，溫度一高，則要求增加減溫水量，調節就比較迅速，而對集汽集箱出口的蒸汽溫度的影響就比較小，提高了調節品質(zhì)?？驁D如下：
圖3 過(guò)熱蒸汽溫度自動(dòng)調節控制系統的結構圖
4 監控功能
在畫(huà)面上可顯示鍋爐各部分時(shí)的溫度、壓力、流量分布狀況，采集的數據，歷史趨勢、報警閃爍畫(huà)面，完成各閥門(mén)、設備的開(kāi)啟及操作，完成煤氣、助燃空氣的調節閥的操作及調節，各系統的自動(dòng)調節與軟手動(dòng)調節、硬手動(dòng)調節的無(wú)擾自動(dòng)切換，各調節閥的操作及調節和保持各數據的動(dòng)態(tài)顯示。主要畫(huà)面如下：
主菜單：完成系統登陸，選擇工作制度、切入主畫(huà)面。
主畫(huà)面：可顯示鍋爐爐的整個(gè)工藝生產(chǎn)流程及相關(guān)的主要參數值，報警閃爍，切入其他畫(huà)面的功能按鈕。分畫(huà)面：各調節系統的畫(huà)面，包括參數設定的功能鍵、棒狀圖、控制流程圖、報警紀錄，相關(guān)信息;歷史趨勢，相關(guān)的PID參數設定等。
報警畫(huà)面：按工藝要求，當過(guò)程值超過(guò)報警上下限時(shí)，發(fā)出報警，并在報警畫(huà)面上顯示報警發(fā)生時(shí)間、報警值、報警等級、報警點(diǎn)，操作員在報警畫(huà)面中可以完成報警確認、報警信息過(guò)濾等功能。
報表打?。嚎稍O置任意格式報表，可打印所有輸入輸出參數的報表。另外，對監控站設有多個(gè)安全級進(jìn)行管理，每個(gè)安全級均由不同的權限，防止侵權或誤操作。
5 應用效果
采用DCS系統及相關(guān)控制流程以后，首先使操作工操作方便，使用鼠標點(diǎn)擊即可，整個(gè)鍋爐的運行狀況在計算機屏幕上一目了然。在實(shí)際應用中，采用DCS及相關(guān)控制技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)有：提高能源利用率，保證系統能夠高效安全運行;出水溫度穩定，提高舒適度;升溫速度快。從控制性能看，調節比較及時(shí)，超調不大，上下波動(dòng)小，運行穩定。
從節能降耗看，該生產(chǎn)線(xiàn)使用了工業(yè)過(guò)程優(yōu)化自動(dòng)控制技術(shù)以后，提高了系統可靠性，與同種類(lèi)型鍋爐相比, 每年減少故障停機時(shí)間約200小時(shí)，鍋爐功率為130噸/小時(shí)，蒸汽按70元/噸計，每年可節約資金180余萬(wàn)人民幣, 給企業(yè)帶來(lái)可觀(guān)經(jīng)濟效益。
本文作者創(chuàng )新點(diǎn)：提出了一種基于分布式煤氣燃燒鍋爐控制系統，既充分利用PC機豐富的軟硬件資源實(shí)現友好的人機界面，又通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)結構與PLC機進(jìn)行通信，對鍋爐現場(chǎng)進(jìn)行數據采集和及時(shí)處理，達到了鍋爐燃燒工況良好、節能降耗的工藝要求;全面實(shí)現儀電合一，統一由PLC和DCS完成其控制功能，實(shí)現了全面EIC一體化的系統。該系統控制思想較為先進(jìn)，運行穩定，安全，可靠，節能。采用SIMATIC S7-400系列可編程控制器進(jìn)行鍋爐控制,硬件可由軟件組態(tài)，軟件編程層次清楚，現場(chǎng)調試方便，利用其強大的通訊功能可組成各種分布式監控管理系統。
評論