欧陆微机数采系统在锅炉生产监控中的应用

2　锅炉自动控制策略
2.1　锅炉汽包水位自动调节
　　锅炉汽包水位采用单冲量调节时，当蒸汽负荷突然增大时，会产生虚假水位现象，引起给水阀误动作，严重时有可能造成人员设备事故。
　　将蒸汽流量信号引入调节系统，当蒸汽流量变化时，在水位还未出现变化前使调节阀动作，从而达到减少水位波动的目的，即前馈控制；将给水流量PID控制组成控制内环，减小因给水压力波动造成的水位波动；水位PID控制组成控制外环；这样就形成了三冲量调节系统。三冲量调节系统既能克服虚假水位现象，又能减小给水压力的波动对锅炉汽包水位的影响。
　　当蒸汽流量较小或蒸汽流量信号、给水流量信号突然发生错误时，水位调节系统将三冲量调节自动切换到单冲量调节，如图2所示。

　　当负荷变化时，水位差压信号和蒸汽流量信号都发生变化。水位差压信号经模拟输入模块转换后，通过PID调节，再与经模拟输入模块转换后的蒸汽流量信号合成作为给水流量PID的设定值，去控制给水调节阀改变给水量的大小，以维持汽包水位在正常值。
　　在蒸汽流量信号输入模块中和给水流量信号输入模块中分别取低、高报警信号送入开关控制块(如图虚线)，实现三冲量与单冲量自动调节的切换。

2.2　燃烧系统自动调节
　　我厂锅炉为链式炉排燃煤锅炉。煤斗中的煤下落到炉排上，随着炉排的向前运行进入炉膛燃烧。燃烧控制系统的任务是：根据锅炉负荷变化情况，控制燃料(煤)的加入量，在一定范围内控制炉内燃料燃烧的发热量，稳定锅炉汽包压力，使锅炉系统的热量供需达到平衡。同时，保证燃烧系统中的各主要参数保持在一定的范围内以确保锅炉安全经济运行。整个燃烧控制系统分为燃料(煤)、鼓风、引风3个子系统，分别控制3个调节变量(燃料量、鼓风量和引风量)，以维持3个被调量稳定(汽包压力、烟气最佳含氧量和炉膛负压)，3个控制子系统互相协调不可分割，如图3所示。

2.2.1　燃料控制
　　该系统以汽包压力为主参数。当锅炉蒸汽负荷变化时，汽包压力发生变化。通过调节炉排速度来改变炉膛燃料的供应量，保证炉膛发热量，将汽包压力维持在设定值。
2.2.2　鼓风量控制
　　随着燃料供给量的变化，鼓风量也必须作相应的调整，才能获得锅炉烟气中的最佳氧含量，保证燃煤尽可能充分燃烧。
　　为了确保锅炉的燃烧效率，必须使燃料量与鼓风量成适当的比例关系，在该系统中则表现为炉排速度与鼓风量的比值关系。由于煤质的经常变动，风煤比的比值也应做相应的调整，才能保证燃烧的最佳条件即烟气中的氧含量最佳。在锅炉负荷率不同时，燃料量与鼓风量的最佳比值亦有所不同。为此，系统中的鼓风量控制系统采用了带氧量校正调节的串级控制系统。
　　在实际运行中，当锅炉负荷率高时，烟气含氧量可控制在较低水平，而负荷率低时，若仍保持不变的烟气含氧量控制，则炉渣含炭量明显增加，造成燃料浪费，此时应适当提高烟气含氧量的设定值。因此，烟气中氧含量的设定值随负荷的变化而变化。锅炉的负荷状况可由锅炉输出的蒸汽流量信号经输入模块处理，再经折线函数发生块F(x)(F(x)是在LINtools软件中通过组态得到)转换后作为氧量控制环节的设定值。现场调试得知，锅炉负荷在60%以上时，烟气氧含量控制在4%～7%时燃烧工况好，热效率高。
2.2.3　引风量控制
　　为了确保锅炉安全运行，炉膛负压只允许在－20～－50Pa之间波动。也就是说引风量必须随鼓风量的变化而变化。将鼓风阀位信号经模拟输入模块处理后再经微分模块动态补偿作为前馈量。动态时前馈补偿发挥作用，静态时微分信号消失。

3　系统抗干扰措施
　　为了防止强电对系统的影响以及避免外围设备的电磁干扰，所有强电监控部分采用光电隔离器与系统连接，所有弱电监控参数采用DPD现场电源信号隔离器和DGL直流信号隔离器。为了减少电源波动、停电等对系统的影响，供电部分采用UPS不间断电源。这样就确保了系统安全可靠地运行。