中圖分類號：TM621.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A摘要：隨著現(xiàn)代化工業(yè)的飛速發(fā)展，對能源利用率的要求越來越高，作為將一次能源轉(zhuǎn)化為二次能源的重要設(shè)備之一的鍋爐，其控制和管理隨之要求越來越高。本文詳細(xì)介紹了鍋爐自動化系統(tǒng)的控制。

關(guān)鍵詞：鍋爐；自動化；控制一、鍋爐自動控制的現(xiàn)狀

鍋爐的自動控制經(jīng)歷了三、四十年代單參數(shù)儀表控制，四、五十年代單元組合儀表、綜合參數(shù)儀表控制，直到六十年代興起的計算機過程控制幾個階段。尤其是近一、二十年來，隨著先進(jìn)控制理論和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，加之計算機各種性能的不斷增強，價格的大幅度下降，使鍋爐應(yīng)用計算機控制很快得到了普及和應(yīng)用。

在大型企業(yè)中，過程控制計算機正成為一種把控制和管理融為一體的綜合自動化系統(tǒng)。自動化技術(shù)，信息技術(shù)和各種工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過計算機系統(tǒng)將工廠全部生產(chǎn)活動所需的信息和各種分散的自動化系統(tǒng)有機的集成起來，形成一個能適應(yīng)生產(chǎn)環(huán)境不確定性和市場需求多變性總體最優(yōu)的高質(zhì)量、高效益、高柔性的智能生產(chǎn)系統(tǒng)，現(xiàn)已成當(dāng)前控制領(lǐng)域的一個重要研究方向。在控制技術(shù)方面，近年來，為了獲得更好的控制性能，把基于數(shù)學(xué)模型的控制技術(shù)和基于經(jīng)驗知識的控制技術(shù)相結(jié)合的集成控制技術(shù)受到了重視，獲得了較廣泛的研究。因此，鍋爐的自動控制當(dāng)前正朝著多學(xué)科結(jié)合的計算機技術(shù)的應(yīng)用，管理控制一體化的趨勢發(fā)展。

二、鍋爐控制的工作原理

除氧水通過給水泵進(jìn)入給水調(diào)節(jié)閥，控制系統(tǒng)利用給水調(diào)節(jié)閥的信號及其反饋進(jìn)行綜合分析后，對給水量控制。通過給水調(diào)節(jié)閥進(jìn)入省煤器，冷水在經(jīng)過省煤器時被煙氣預(yù)熱后進(jìn)入汽包，在汽包內(nèi)加熱產(chǎn)生蒸汽，為保證最大的蒸發(fā)面，水位應(yīng)保持在鍋爐上汽包的中線位置，蒸汽通過主蒸汽閥輸出?？諝饨?jīng)過鼓風(fēng)機進(jìn)入空氣預(yù)熱器，被煙氣預(yù)熱后進(jìn)入爐膛。燃料進(jìn)入爐膛點燃，在燃燒過程中發(fā)出熱量，以加熱汽包中的水，同時產(chǎn)生熱煙氣，在引風(fēng)機的抽吸作用下經(jīng)過省煤氣和空氣預(yù)熱器，以節(jié)約熱能。降溫后的煙氣經(jīng)過除塵器除塵、去硫等凈化工藝后排出。

三、鍋爐自動化系統(tǒng)

鍋爐控制通常是采用人工結(jié)合熱工儀表監(jiān)控， 一般可取得較好效果，但較難達(dá)到最佳的結(jié)果，原因是鍋爐的燃燒系統(tǒng)是一個多變量輸入的復(fù)雜系統(tǒng)，影響燃燒的因素十分復(fù)雜，較正確的數(shù)學(xué)模型不易建立，故以經(jīng)典的理論為基礎(chǔ)的常規(guī)熱工儀表控制很難達(dá)到最佳狀態(tài)，如果靠人工手燒則要受人為因素的影響。而自動化技術(shù)提供了諸如數(shù)字濾波，積分分離PID，選擇性PID，參數(shù)自整定、專家數(shù)據(jù)庫等各種充分發(fā)揮計算機這一智能化、多功能的優(yōu)勢，是常規(guī)儀表和人力難以實現(xiàn)或無法實現(xiàn)的，是提高工業(yè)鍋爐自控水平和節(jié)能的重要措施。

（一）自動化系統(tǒng)基本組成

鍋爐運行要達(dá)到以下要求：根據(jù)負(fù)荷變化要求，使鍋爐出水溫度或出汽壓力（流量）也隨之變化，由于負(fù)荷變化而相應(yīng)調(diào)整進(jìn)煤量和進(jìn)風(fēng)量，而實現(xiàn)鍋爐的經(jīng)濟燃燒。以及各種熱工參數(shù)監(jiān)控，提高管理水平。

根據(jù)以上要求，可以將鍋爐自動化控制系統(tǒng)設(shè)置為：汽包液位控制回路（蒸汽鍋爐）；熱水鍋爐系統(tǒng)定壓控制回路；爐膛負(fù)壓控制回路；燃燒調(diào)節(jié)控制回路；報警保護(hù)控制回路；遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。

（二）自動化系統(tǒng)控制回路描述

1.汽包液位控制回路（蒸汽鍋爐）

蒸汽鍋爐汽包液位穩(wěn)定，是影響燃燒工況、節(jié)能、安全運行的重要因素。 連續(xù)自動給水分為單沖量、雙沖量、三沖量三種調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)。

單沖量調(diào)節(jié)，適用容量較小，虛假水位現(xiàn)象不嚴(yán)重的小型鍋爐。雙沖量調(diào)節(jié)，適用負(fù)荷變化頻繁，有一定虛假水位現(xiàn)象的中、小型鍋爐，容量在 30T/H 以下。 三沖量調(diào)節(jié)，適用虛假水位現(xiàn)象比較嚴(yán)重，多臺鍋爐并列運行，水位相互干擾嚴(yán)重的現(xiàn)代大、中型鍋爐。

以三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)為例，其采用雙側(cè)水位變送器，一路進(jìn)行報警聯(lián)鎖，一路進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。為保證控制精度，采用反饋-前饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)，即引入汽包液位、蒸汽流量和給水流量進(jìn)行三沖量水位調(diào)節(jié)。

2.熱水鍋爐系統(tǒng)定壓控制回路（熱水鍋爐）

熱水采暖系統(tǒng)保證定壓點的壓力，對鍋爐及系統(tǒng)安全可靠運行至關(guān)重要。 定壓方式一般有，高位水箱定壓、壓力罐定壓、變頻定壓三種。其中，變頻定壓由于采用恒壓運行方式，運行中水壓圖穩(wěn)定，系統(tǒng)水力工況好，加之故作率低，控制精度高，壓力波動范圍在0.01Mpa 以內(nèi)，目前已廣泛使用。

3.爐膛負(fù)壓控制回路

爐膛負(fù)壓的大小對于節(jié)能影響很大。 負(fù)壓大，被煙氣帶走的熱量多，熱損失增加。 理想運行狀態(tài)應(yīng)在微負(fù)壓狀態(tài)，它能明顯增加懸浮煤顆粒在爐膛內(nèi)的滯留時間，增加沉降，減少飛灰，使煤充分燃燒提高熱效率。

4.燃燒調(diào)節(jié)控制回路

在優(yōu)化各種鍋爐燃燒的過程中，通常認(rèn)為科學(xué)的方法是根據(jù)煙氣含氧量來控制鼓風(fēng)量。例如已確定某種鍋爐的煙氣含氧量為 X%時燃燒效率最高，則當(dāng)實測煙氣含氧量大于 X%時計算機控制鼓風(fēng)系統(tǒng)減少鼓風(fēng)量；當(dāng)實測煙氣含氧量小于X%時，計算機控制鼓風(fēng)系統(tǒng)增加鼓風(fēng)量。

這種方法過去在燃煤鍋爐自動控制中得到了廣泛的應(yīng)用。實踐證明，這種理論上科學(xué)的方法對于燃油、燃?xì)饧懊悍蹱t比較實用，而對層燃爐來說卻事與愿違，最終絕大多數(shù)都以失敗而告終，調(diào)查分析主要是這種方法不能夠適應(yīng)煤質(zhì)變化的需要。

層燃爐與燃油、燃?xì)?、煤粉爐不同，燃油、燃?xì)馀c煤粉爐的燃料成分比較穩(wěn)定，而層燃爐使用的煤多數(shù)只經(jīng)簡單的篩分破碎處理或不處理直接使用，煤的顆粒度極不均勻。當(dāng)爐排上出現(xiàn)大顆粒煤較多時，若要正常燃燒，則必然空氣過量系數(shù)較大，即煙氣含氧量較高；當(dāng)爐排上出現(xiàn)顆粒度較小且顆粒度均勻時，若要燃燒效率較高，則必然空氣過量系數(shù)相對要低一些。

而利用風(fēng)與煤的比值自動控制鼓風(fēng)機電機轉(zhuǎn)速，使負(fù)荷不斷變化中的層燃爐始終處于良好的燃燒狀態(tài)，在實踐中證明了這種控制方法具有很好的實用性。

5.報警保護(hù)控制回路

在報警保護(hù)控制回路中，一般根據(jù)安全需要設(shè)置相應(yīng)報警、保護(hù)回路，但按照葉蒸規(guī)曳、葉熱規(guī)曳要求，必須有熱水鍋爐超溫和蒸汽鍋爐超壓報警及自動聯(lián)鎖保護(hù)回路。熱水鍋爐一般還應(yīng)有循環(huán)水泵自控回路，具有多臺循環(huán)水泵故障報警、聯(lián)鎖保護(hù)（故障后備用自啟）、停爐超溫自啟等實用功能。

四、結(jié)束語

采用計算機控制鍋爐系統(tǒng)是行業(yè)趨勢。鍋爐控制系統(tǒng)中周到的安全機制，才能保證鍋爐穩(wěn)定、安全、經(jīng)濟地運行，減輕操作人員的勞動強度。而且利用計算機來提高鍋爐自動化水平對節(jié)能、環(huán)保安全等方面有著深遠(yuǎn)的意義。

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