控制系统在电厂及锅炉领域中的应用

一、锅炉自动控制系统简介：
锅炉计算机自动控制系统是近年来应用广泛并逐渐成为市场主流的一项新技术，它是集计算机软硬件技术、自动控制技术、锅炉节能环保技术等几项技术紧密结合的产物。我国现有中、小型锅炉30多万台，每年耗煤量占我国原煤产量的1/3以上，目前大多数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染严重、简单粗放运行的生产状态。提高锅炉运行热效率、进行自动化和节能环保改造于锅炉自动控制系统是一件具有深远意义的工作。
锅炉计算机自动控制系统一般由一次仪表、现场远程变送单元、计算机控制中心、二次显示单元及智能电气执行机构等几部分组成。远程变送单元将锅炉的温度、压力、流量、氧量、液位等现场量转换成标准电压或电流信号送入控制中心或现场过程控制单元，并由控制中心发出控制指令经电气执行机构进行自动控制。控制中心对整个锅炉的运行进行监测、报警、控制以保证锅炉正常可靠地运行。除此以外为保证锅炉运行的安全，在进行锅炉自动控制系统设计时，对锅炉水位、锅炉汽包压力、炉膛负压等重要参数设置常规仪表及报警装置，以保证这些参数有双重甚至三重显示及报警装置，避免锅炉重大事故的发生。
锅炉控制系统一般包含有水位、燃烧和炉膛负压等控制分系统。
汽包水位控制系统实质上是维持锅炉进出水量平衡的系统。它是以水位作为水量平衡与否的控制指标，通过调整进水量的多少来达到进出平衡。系统将汽包水位维持在汽水分离界面最大的汽包中位线附近，以提高锅炉的蒸发效率，保证生产安全。由于锅炉水位系统是一个设有自平衡能力的被控对象，运行中存在虚假水位现象，在实际应用中可根据情况采用水位单冲量、水位蒸汽量双冲量或水位、蒸汽量、给水量三冲量的控制系统。下图为汽包水位控制系统原理示意图：
燃烧控制系统实质上是能量平衡系统。它以蒸汽压力作为能量平衡指标，量出而入不断根据用汽量与压力的变化成比例地调整燃料量与送风量，同时保证燃料的充分燃烧及热量的充分利用，其中保持合适的“空燃比”是一个重要因素。“空燃比”是指燃烧中空气量与燃烧量的比值系数。下图为燃烧控制系统原理示意图：
炉膛负压控制系统是使进出炉膛的空气量维持平衡的控制系统。它一般以炉膛压力作为空气量平衡与否的控制指标，通过调整排向大气的引风量达到空气量进出的平衡。为提高控制系统品质，一般以送风量作为前馈量构成前馈－反馈控制系统。
下图为锅炉计算机自动控制系统的原理示意框图：
二、锅炉自动控制系统应用：
计算机自动控制系统在锅炉上的应用范围包括：
※燃料处理系统 ※灰烬处理/粉尘排放系统
※吹灰器系统 ※模拟和顺序控制系统
※数据采集系统 ※烟气脱硫系统
※空气质量控制系統 ※风机系统优化
※水/废水处理系統 ※燃烧器管理和燃烧控制
我公司针对锅炉的工艺及控制特点以及工业计算机控制系统的发展趋势开发了工业触摸屏式锅炉自动控制系统。该系统由工业触摸屏人机界面、可编程控制器、变频器、变送器、传感器、数字显示仪表、声光报警装置、操作台及控制柜等组成。该系统具有显示界面清晰直观、操作简便（只需触摸控制，无需使用键盘和鼠标，界面全汉化）、可靠性高（人机界面和可编程控制器的工作可靠性远高于按钮、指示灯、显示仪表和接触器等设备；变频器可大大延长电机使用寿命并提供全面安全的电气保护）、抗干扰性能强、减少工人劳动强度、维护简便等优点。
触摸屏可通过与PLC通讯显示并控制锅炉各种运行参数和根据现场的实际需要编制的多种系统彩色监示画面。人机界面可根据锅炉现场的实际情况和用户的要求设定位状态指示灯、多状态指示灯、位状态设定、多状态设定、位状态切换开关、多状态切换开关、各种功能键、移动图形、动画、数值输入、数值显示、文本输入、文本显示、参数棒状图、仿真仪表、直接窗口、间接窗口、报警信息登录、报警显示、系统趋势图、系统信息、PLC控制、与PLC数据传输、操作事件登录、事件显示等功能。人机界面可在外部计算机上进行程序编制和系统功能测试后再下载到触摸屏界面上从而实现真正意义上的离线开发方式。
可编程控制器—PLC具有可靠性高、处理数据速度快、抗干扰性能强、内含多种运算及处理模式、可任意增加AI/AO和DI/DO处理模块、通讯功能全面丰富等优点。PLC分为主机、数字输入/输出单元和模拟输入/输出单元三部分。它接收：传感变送单元输出的反馈信号；系统各电机过载信号；触摸屏通讯输出的控制指令等，同时输出控制鼓风机、引风机、给水泵、循环泵、除渣电机、二次风机等变频运行或手操工频运行指令；控制各电动阀门和电动调节阀指令；控制电动执行机构指令；锅炉各种故障声光报警信号及控制指令等。可编程控制器存储系统所有运行程序，如控制室触摸屏人机界面掉电或出现故障PLC依然可正常无扰运行，真正实现锅炉运行的双重保险。