杜海香

(太原鍋爐集團有限公司，山西 太原 030001)

現(xiàn)如今的工業(yè)發(fā)展非常迅速，并且逐漸向著高速以及自動化的方向發(fā)展，因此在鍋爐的控制方面，各企業(yè)普遍使用了DCS控制系統(tǒng)來完成鍋爐的自動化控制。因此，在鍋爐的DCS系統(tǒng)運營的過程當(dāng)中，其運行的可靠性和安全性直接影響著企業(yè)的安全生產(chǎn)以及經(jīng)濟效益。鍋爐的DCS控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)是微處理器，其屬于一種過程監(jiān)控和過程控制共同組成的多級計算機系統(tǒng)。在運行的過程當(dāng)中可以通過網(wǎng)絡(luò)完成全方位的監(jiān)控以及采集與控制，能夠通過計算機對鍋爐現(xiàn)場的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并且能夠處理鍋爐現(xiàn)場的一些問題。使用DCS系統(tǒng)有利于幫助鍋爐燃燒更好，并且也能夠完成節(jié)能減耗的目標(biāo)。將DCS控制系統(tǒng)應(yīng)用在鍋爐電氣自動控制系統(tǒng)當(dāng)中能夠有效的控制鍋爐的燃燒，并且具有開放性，可靠性以及靈活性的特點。正是這些特點使DCS系統(tǒng)在工業(yè)控制當(dāng)中得到非常廣泛的應(yīng)用。

1 DCS自動控制系統(tǒng)的功能

在鍋爐運行的過程中，使用自動控制系統(tǒng)的主要目的就是為了能夠有效的去調(diào)節(jié)鍋爐出口的蒸汽的流量，以及查看鍋爐的壓力及溫度，這樣就能夠隨時維持好汽包水位，讓其在允許的范圍之內(nèi)，并且要保證燃燒的經(jīng)濟性以及設(shè)備在運行時的安全性。

1.1 鍋爐燃燒過程的控制

在鍋爐燃燒的過程中對其進(jìn)行控制，主要目的是為了使燃料所燃燒出的熱量能夠適應(yīng)外界對鍋爐所輸出的蒸汽。這樣可以保證鍋爐能夠安全并且經(jīng)濟的運行。為了提高鍋爐運行時的經(jīng)濟性，我們可以去調(diào)節(jié)負(fù)荷或者是在燃燒的時候及時地送風(fēng)以及對引風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)跟改變。在控制鍋爐燃燒的時候主要有三個任務(wù)，第一個任務(wù)就是一定要維持鍋爐的出口蒸汽壓力的穩(wěn)定性，如果鍋爐的蒸汽壓力偏離了固定值，那么應(yīng)該及時地去控制鍋爐的燃燒率，以保證鍋爐的出口蒸汽能夠為給定值。第二個任務(wù)是保持鍋爐的爐膛當(dāng)中的過剩空氣的系數(shù)是最優(yōu)狀態(tài)。為了能夠更好的維持過剩空氣的系數(shù)，我們可以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整送風(fēng)量以及燃料量的比例。只有維持在最優(yōu)過?？諝庀禂?shù)的時候才可以完全燃燒，并且這樣熱損失量比較小。第三個是維持好鍋爐內(nèi)的負(fù)壓不出現(xiàn)變化。當(dāng)送風(fēng)量出現(xiàn)變化的時候，引風(fēng)量也要相應(yīng)的出現(xiàn)一些變化。一定要維持鍋爐的負(fù)壓不出現(xiàn)變化，這樣才能夠確保鍋爐燃燒時是安全的[1-3]。

1.2 鍋爐汽包水位的控制

鍋爐能夠安全運行的一個重要的參數(shù)就是汽包水位是否是正常的。本研究所介紹的保證鍋爐汽包水位的穩(wěn)定性的主要構(gòu)成部分包括給水流量，汽包液位以及蒸汽流量調(diào)節(jié)主給水閥。鍋爐會提供兩個不同的調(diào)節(jié)水閥，主調(diào)節(jié)閥是在正常負(fù)荷和高負(fù)荷的時候使用的，其發(fā)揮著非常大的作用。備用閥是在低負(fù)荷的時候使用的。同時也可以將其作為主調(diào)節(jié)閥的一個備用選項。對鍋爐汽包給水進(jìn)行控制，主要目的就是為了讓汽包水位在允許的范圍內(nèi)，這樣可以保證鍋爐的穩(wěn)定運行。如果汽包液位出現(xiàn)了上升，那么其液位調(diào)節(jié)的輸出就會減小，加法器的輸出也會隨之減小。

1.3 爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)

在鍋爐燃燒自動控制系統(tǒng)當(dāng)中，爐膛的負(fù)壓是非常重要的一個參考數(shù)值。爐膛負(fù)壓的測量結(jié)果直接影響著整個鍋爐的燃燒和控制過程。爐膛的負(fù)壓自動控制主要是通過引風(fēng)機引風(fēng)來進(jìn)行控制的，最好是能夠讓鍋爐的負(fù)壓保持在-20～-10Pa之間。這樣就屬于一個穩(wěn)定的狀態(tài)，鍋爐在燃燒的時候就可以穩(wěn)定的運行。在改變以及控制爐膛負(fù)壓的時候，主要采取的方法是控制引風(fēng)量的大小，當(dāng)鼓風(fēng)量到達(dá)一定的狀態(tài)之后，我們要把鼓風(fēng)量作為引風(fēng)控制的一個前饋量。如果鼓風(fēng)的op值增加的話，那么我們就要立刻增加引風(fēng)op值，但是如果鼓風(fēng)的op值減少的話，我們需要等待一段時間，然后再去減少引風(fēng)的op值。

1.4 鍋爐送風(fēng)自動控制

對鍋爐送風(fēng)進(jìn)行自動控制的主要目的是為了在鍋爐燃燒的過程中如果添加了新的燃料，那么就需要去調(diào)節(jié)一個合適的風(fēng)量，這樣就能夠保證鍋爐在燃燒時其燃料的經(jīng)濟性。送風(fēng)系統(tǒng)在控制時，主要的參考數(shù)值就是送風(fēng)跟煤氣的壓力。通過不斷對送風(fēng)機擋板進(jìn)行調(diào)整，能夠有效的控制送風(fēng)的壓力以及煤氣帶來的壓力，這樣就能夠改變?nèi)剂系氖褂寐蔥4-6]。

1.5 鍋爐過熱蒸汽溫度自動調(diào)節(jié)

能夠完成鍋爐過熱蒸汽溫度自動調(diào)節(jié)，主要是通過使用自制的冷凝水噴水裝置來完成溫度的調(diào)節(jié)。開關(guān)以及調(diào)節(jié)水閥的主要參考數(shù)據(jù)就是減溫器的出口蒸汽量的測量結(jié)果?？刂茰p溫水量時，盡量將其溫度控制在430～450℃之間。如果蒸汽的溫度過高的話，那么減溫水的水量就會被增加。如果溫度降低的話，那么減溫水的水量也會隨之降低，這樣就可以有效的保證蒸汽的溫度的穩(wěn)定性。

2 DCS自動控制系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)設(shè)計原則

(1)先進(jìn)性。系統(tǒng)在設(shè)計的時候必須采取已經(jīng)普遍認(rèn)可的并且開放型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，所使用的系統(tǒng)必須是已經(jīng)可以成熟運用到各種實際生產(chǎn)的產(chǎn)品以及通用的產(chǎn)品當(dāng)中。這樣的系統(tǒng)具有兼容性跟通用性。

(2)可靠性。整個自動控制系統(tǒng)是直接控制鍋爐進(jìn)行運營的，可以說是直接影響著鍋爐的生產(chǎn)，因此我們必須要保證整個系統(tǒng)可以滿足鍋爐在惡劣的工作環(huán)境當(dāng)中仍舊保持正常的工作狀態(tài)。

(3)實時性。DCS自動控制系統(tǒng)可以自動的去采集以及處理鍋爐在運行和燃燒的過程當(dāng)中出現(xiàn)的各種問題，并且可以及時的采集鍋爐運行時的各種各樣的參數(shù)。并且DCS自動控制系統(tǒng)還提供了友好的人機界面，這樣有助于工作人員及時地對現(xiàn)場的運營情況進(jìn)行操作和處理。

(4)開放性。DCS控制系統(tǒng)還設(shè)計了備用廠級的網(wǎng)絡(luò)接口，并且也保留了可以擴展的余地，這樣就可以方便鍋爐和其他控制系統(tǒng)進(jìn)行連接，能夠保證信息可以實現(xiàn)迅速的傳遞，以及能夠做到資源共享。并且可以升級軟件以及硬件的故障診斷功能，有利于系統(tǒng)迅速的查找出鍋爐存在的一些故障問題，方便工作人員進(jìn)行檢修和處理。

2.2 控制任務(wù)的運行

(1)自動調(diào)節(jié)。DCS控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)對鍋爐運行時各參數(shù)的一個自動調(diào)整，可以保證鍋爐在運營時期內(nèi)部的各項參數(shù)與外界的負(fù)荷是一樣的，這樣可以使鍋爐在運行時保證其安全性和經(jīng)濟性。

(2)自動檢測。除了上述所說的以外，DCS系統(tǒng)還可以實現(xiàn)對于各類數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)的檢測。工作人員可以使用檢測儀表儀器來對鍋爐在運行過程中的各種參數(shù)進(jìn)行動態(tài)的采集，這些系統(tǒng)參數(shù)可以作為DCS自動控制系統(tǒng)在運營時的一個調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)來源，其能夠有效地保障鍋爐的安全運行[7-9]。

(3)連鎖保護(hù)。DCS自動控制系統(tǒng)具有自動報警功能，如果鍋爐在運行過程中出現(xiàn)了水位不正?；蛘呤菈毫Σ痪獾那闆r，那么系統(tǒng)就會啟動自我保護(hù)功能進(jìn)行連鎖保護(hù)。并且為了能夠保證在啟動關(guān)閉設(shè)備的時候不出現(xiàn)一些其他的操作事故，我們還需要建立一個電氣連鎖保護(hù)[10]。

3 結(jié)語

DCS鍋爐自動控制系統(tǒng)有著非常多的優(yōu)點。在工業(yè)自動化中使用DCS自動控制系統(tǒng)不僅可以有效地提高資源的利用效率，并且也能夠保證整個工作系統(tǒng)是經(jīng)濟并且安全穩(wěn)定運行的。通過使用DCS自動控制系統(tǒng)可以保證鍋爐的出水溫度是穩(wěn)定的，并且鍋爐的升溫速度響應(yīng)也比較快。從控制性能上來看，使用DCS自動控制系統(tǒng)，鍋爐的波動幅度是比較小的，運行是比較穩(wěn)定的。此系統(tǒng)有效地提高了鍋爐設(shè)備的可靠性，并且減少了鍋爐設(shè)備工作的維護(hù)工作量。在一定程度上也能夠減輕工作人員的工作負(fù)擔(dān)和工作強度，有效地提高了企業(yè)的整體經(jīng)濟效益。