精品資料（2021-2022年收藏）鍋爐房自動(dòng)化控制應(yīng)用方案

1、 淺談鍋爐房自動(dòng)化控制與應(yīng)用方案 淺談鍋爐房自動(dòng)化控制與應(yīng)用方案摘 要： 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)在工程建設(shè)領(lǐng)域的地位日益重要。鍋爐房自動(dòng)控制系統(tǒng)的方案選擇與計(jì)算機(jī)配套是關(guān)系到自動(dòng)化程度是否達(dá)到預(yù)期的投資目標(biāo)和控制目標(biāo)的有效途徑，如何優(yōu)選自動(dòng)化控制方案及應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的最終目的。關(guān) 鍵 詞：自動(dòng)化 鍋爐 溫度 壓力 流量 檢測(cè) 聯(lián)鎖 燃燒.設(shè)備配置原則1 熱水鍋爐房自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由：操作員站、現(xiàn)場(chǎng)控制站、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表、后備顯示儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等幾部分構(gòu)成。l 熱水鍋爐房自動(dòng)控制系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)控制站（DCS站），操作員站和工程師站（計(jì)算機(jī)管理）及后備儀表操作四大部分組成。主要用于鍋爐和轄區(qū)

2、公用部分以及換熱站的系統(tǒng)控制，操作人員通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制站DCS及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)鍋爐系統(tǒng)和轄區(qū)系統(tǒng)以及換熱站的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行集中監(jiān)視和操作。l 操作員站/工程師站的配置：操作員站/工程師站的硬件由計(jì)算機(jī)構(gòu)成，其配置為PIV2.8 CPU、256M內(nèi)存、80G硬盤(pán)、21彩色顯示器、52倍速CD-ROM、3.5軟驅(qū)、10M/100M網(wǎng)卡、Windows2000中文版一套、操作員鍵盤(pán)。其中操作員無(wú)管理軟件系統(tǒng)。2 各部分主要功能（概括）：熱水鍋爐房控制系統(tǒng)主要功能包括：鍋爐出水溫度控制、鍋爐燃燒控制、爐膛負(fù)壓控制、循環(huán)水流量自動(dòng)控制、自動(dòng)補(bǔ)水控制、換熱站溫度控制等。各種熱工參數(shù)、電氣參數(shù)、管理參數(shù)的采集和監(jiān)視

3、，并將必要的信息送至管理站。其中：l 工程師站的功能：工程師站用于對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，調(diào)整，數(shù)據(jù)管理。其操作系統(tǒng)采用WindowsNT4.0/Windows 2000，并且采用了集成的全局?jǐn)?shù)據(jù)管理和統(tǒng)一的程序管理器，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行管理、處理、歸檔和建立文件同時(shí)所生成的數(shù)據(jù)都自動(dòng)存到同一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中。l 操作員站的功能：具有主要工藝參數(shù)的監(jiān)控、報(bào)警、歷史曲線(xiàn)的顯示、報(bào)表打印、信息上傳、控制參數(shù)的修正等功能。l 現(xiàn)場(chǎng)控制站的功能：具有各種熱工參數(shù)及電氣參數(shù)的采集、出水溫度的控制、燃燒系統(tǒng)的控制、自動(dòng)補(bǔ)水控制、爐膛壓力控制、循環(huán)水流量自動(dòng)控制、換熱站溫度控制、聯(lián)鎖控制等功能。下面就幾個(gè)重要的控制回路作

4、簡(jiǎn)單說(shuō)明。、調(diào)節(jié)控制功能l 燃燒調(diào)節(jié)是以供水溫度為主的調(diào)節(jié)，采用風(fēng)-煤配比控制，通過(guò)調(diào)節(jié)爐排轉(zhuǎn)速和鼓風(fēng)機(jī)頻率使供水溫度盡快達(dá)到設(shè)定溫度。用煙氣含氧量修正風(fēng)-煤配比，以達(dá)到較佳燃燒狀態(tài)。采用時(shí)間程序設(shè)定方式，根據(jù)不同供熱時(shí)期自動(dòng)改變供水溫度設(shè)定值，同時(shí)通過(guò)測(cè)量室外溫度自動(dòng)修正供水溫度設(shè)定值，以達(dá)到較佳的設(shè)定溫度，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)供熱。l 根據(jù)爐膛負(fù)壓信號(hào)及鼓風(fēng)量信號(hào)構(gòu)成前饋既時(shí)反饋控制，調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)電機(jī)頻率，使?fàn)t膛負(fù)壓保持在一定的范圍內(nèi)（-20Pa）。同時(shí)采集各種熱工參數(shù)及電氣參數(shù)。、控制聯(lián)鎖功能：熱水鍋爐的連鎖控制；l 供水溫度過(guò)高報(bào)警、超高聯(lián)鎖停爐；l 供水壓力過(guò)低報(bào)警、超低聯(lián)鎖停爐；l 鍋爐出水流量

5、過(guò)低報(bào)警、超低聯(lián)鎖；l 回水壓力過(guò)低報(bào)警。系統(tǒng)功能的介紹1. 檢測(cè)功能部分：1 溫度系統(tǒng)的控制：l 系統(tǒng)回水溫度。l 系統(tǒng)供水溫度。l 室外溫度。l 鍋爐進(jìn)水溫度。l 鍋爐出水溫度。l 爐膛出口煙溫。l 除塵器出口煙溫。l 換熱站一二次進(jìn)出口溫度。2 壓力系統(tǒng)的控制：l 系統(tǒng)回水壓力。l 系統(tǒng)供水壓力。l 系統(tǒng)補(bǔ)水壓力。l 循環(huán)水泵壓力。l 鍋爐進(jìn)水壓力。l 鍋爐出水壓力。l 鼓風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓。l 爐膛出口壓力。l 換熱站一二次進(jìn)出口壓力。3 流量系統(tǒng)的控制：l 系統(tǒng)供水流量。l 系統(tǒng)補(bǔ)水流量。l 鍋爐出水流量。4 液位系統(tǒng)的控制：l 補(bǔ)水水箱水位。5 其它部分的控制：l 煙氣含氧量。l 爐排轉(zhuǎn)

6、速。l 各種相關(guān)設(shè)備啟停狀態(tài)指示。 系統(tǒng)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)、安全運(yùn)行報(bào)警及聯(lián)鎖功能： 自動(dòng)統(tǒng)計(jì)（計(jì)算）功能：l 系統(tǒng)供熱量及累計(jì)功能安全運(yùn)行報(bào)警參數(shù)的設(shè)置：l 鍋爐出水壓力上下限報(bào)警。l 鍋爐出水溫度上下限報(bào)警。l 爐膛溫度上限報(bào)警。l 系統(tǒng)回水壓力上下限報(bào)警。l 系統(tǒng)供水壓力上下限報(bào)警。l 系統(tǒng)供水溫度上下限報(bào)警。l 爐膛負(fù)壓上下限報(bào)警。l 補(bǔ)水水箱水位上下限報(bào)警。l 鍋爐供水流量下限報(bào)警。l 鍋爐給水壓力上下限報(bào)警。安全運(yùn)行聯(lián)鎖控制部分的設(shè)置：l 鍋爐出水壓力上下限報(bào)警聯(lián)鎖停爐。l 鍋爐出水溫度上限報(bào)警聯(lián)鎖停爐。l 爐膛溫度上限報(bào)警聯(lián)鎖停爐。l 鍋爐出水流量下限報(bào)警聯(lián)鎖停爐。 圖形系統(tǒng)處理及網(wǎng)絡(luò)通訊

7、介紹： -圖形系統(tǒng)可處理運(yùn)行時(shí)在屏幕上的所有輸入和輸出。直觀(guān)的操作和顯示圖形。在未經(jīng)授權(quán)的訪(fǎng)問(wèn)時(shí)，系統(tǒng)拒絕所有訪(fǎng)問(wèn)，同時(shí)對(duì)所有系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)、歸檔避免未經(jīng)授權(quán)的操作員輸入記錄改變各種變量輸入，并帶有日期、時(shí)鐘，時(shí)間、用戶(hù)名以及新、舊值之間的比較。系統(tǒng)還可以提供各種圖形對(duì)象，按鈕狀態(tài)、柱狀圖和相關(guān)的用戶(hù)對(duì)象。 - 網(wǎng)絡(luò)及通訊系統(tǒng)： 鍋爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)是整個(gè)自動(dòng)化過(guò)程控制系統(tǒng)中最重要的、最關(guān)鍵的組成部分，它由現(xiàn)場(chǎng)級(jí)、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)級(jí)、操作管理級(jí)三個(gè)子系統(tǒng)組成。在網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)中除了要求具備高速、可靠和先進(jìn)之外，還應(yīng)該與其它子系統(tǒng)聯(lián)系在一起，構(gòu)成一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)。自動(dòng)控制系統(tǒng)流程圖工程師站/系統(tǒng)進(jìn)行控制

8、，調(diào)整，數(shù)據(jù)管理操作員站/參數(shù)的監(jiān)控、報(bào)警、顯示曲線(xiàn)、報(bào)表打印、信息上傳、控制參數(shù)修正現(xiàn)場(chǎng)控制站/各種熱工參數(shù)及電氣參數(shù)的采集，自動(dòng)控制、聯(lián)鎖控制為了形象地監(jiān)視、分析和操作整個(gè)鍋爐控制過(guò)程，鍋爐燃燒控制系統(tǒng)、供水溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、爐排控制系統(tǒng)、循環(huán)水流量控制系統(tǒng)、自動(dòng)補(bǔ)水系統(tǒng)、上煤及除渣系統(tǒng)。設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、排煙污染情況監(jiān)測(cè)等動(dòng)態(tài)流程畫(huà)面。同時(shí)，為了方便開(kāi)車(chē)調(diào)試、事故分析、控制方案修改，還可設(shè)置總體布置畫(huà)面、報(bào)警顯示畫(huà)面、棒圖顯示畫(huà)面、調(diào)整參數(shù)畫(huà)面、報(bào)表打印畫(huà)面、實(shí)時(shí)趨勢(shì)畫(huà)面、歷史趨勢(shì)畫(huà)面和系統(tǒng)自檢畫(huà)面。控制方案的選擇1. 概述:鏈條式鍋爐是應(yīng)用最為廣泛、應(yīng)用歷史較長(zhǎng)的一種鍋爐。雖然有眾多的科研及工

9、程技術(shù)人員致力于鏈條式鍋爐控制技術(shù)的研究和實(shí)踐工作，但是，目前國(guó)內(nèi)該行業(yè)的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的普及率較低，自動(dòng)化程度也較低，其原因是多方面的。鍋爐的燃燒系統(tǒng)是一個(gè)多參數(shù)的對(duì)象，多擾動(dòng)的對(duì)象，各種參數(shù)交叉影響的系統(tǒng)。鏈條式鍋爐存在較大的不確定性、復(fù)雜性、和不穩(wěn)定性，以及較大的容量滯后性和較長(zhǎng)的滯后時(shí)間。因此，采用常規(guī)的調(diào)節(jié)很難達(dá)到理想的要求，甚至無(wú)法投入自動(dòng)運(yùn)行。分析現(xiàn)有許多鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)和熱水鍋爐的運(yùn)行情況，確實(shí)存在以下控制難點(diǎn)：鏈條式熱水鍋爐從給煤量的變化到其燃燒產(chǎn)生熱量，并使鍋爐出口水溫度發(fā)生變化需要較長(zhǎng)的時(shí)間，即鍋爐出口水溫度滯后時(shí)間長(zhǎng)、容量滯后大，用簡(jiǎn)單的控制很難獲得理想的效果。煤質(zhì)的變

10、化，造成風(fēng)-煤比的改變，采用一般的定值控制無(wú)法使系統(tǒng)始終運(yùn)行在最佳的燃燒狀態(tài)和基本最佳的燃燒狀態(tài)。燃燒過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，影響燃燒工況的因素較多，控制對(duì)象變化較大，很難準(zhǔn)確地建立單一的控制模型。2. 鍋爐控制方案熱水鍋爐燃燒系統(tǒng)調(diào)節(jié)如下圖所示：環(huán)境溫度24小時(shí)時(shí)間變化鍋爐燃燒系統(tǒng)調(diào)節(jié)的主要任務(wù)是保證水溫的穩(wěn)定，同時(shí)保證鍋爐的安全運(yùn)行。除此之外，關(guān)鍵在于如何保證經(jīng)濟(jì)燃燒，這也是熱水鍋爐節(jié)能降耗的關(guān)鍵所在，眾所周知，經(jīng)濟(jì)燃燒問(wèn)題，實(shí)質(zhì)上就是進(jìn)煤量和進(jìn)風(fēng)量的配比問(wèn)題，如果能保證適當(dāng)?shù)娘L(fēng)-煤比，就可以實(shí)現(xiàn)最高的燃燒效率，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)燃燒。如果空氣含量不足會(huì)造成不完全燃燒，產(chǎn)生CO，這種情況除污染環(huán)境外還造成嚴(yán)重

11、的熱能損失；相反，當(dāng)空氣量過(guò)多時(shí)，一方面使?fàn)t膛溫度降低，另一方面也會(huì)造成煙氣換熱損失的增加。由于現(xiàn)階段的檢測(cè)手段和檢測(cè)設(shè)備尚不能方便地測(cè)得準(zhǔn)確的進(jìn)煤量和進(jìn)風(fēng)量，給整個(gè)風(fēng)-煤比的自動(dòng)控制造成一定的難度。但進(jìn)煤量與爐排轉(zhuǎn)速、煤層厚度存在著相互對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，而進(jìn)風(fēng)量同樣與鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也存在著相互的關(guān)系，這就可以巧妙地避開(kāi)這一難題。使風(fēng)-煤比在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中始終保持在最佳的燃燒狀態(tài)或基本最佳狀態(tài)。另一個(gè)難題是，由于煤質(zhì)的變化同樣會(huì)造成風(fēng)-煤比比值的漂移，那么一個(gè)不變的定值控制系統(tǒng)是無(wú)法適應(yīng)煤質(zhì)變化這一因素的，所以在這里應(yīng)加入計(jì)算機(jī)自動(dòng)尋優(yōu)控制方案，初次投運(yùn)時(shí)，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)摸索和初步設(shè)定調(diào)風(fēng)-煤比的給定

12、值，系統(tǒng)工作穩(wěn)定后，再啟動(dòng)自尋優(yōu)功能，根據(jù)爐膛溫度的變化和煙氣含氧量的變化，自動(dòng)微調(diào)風(fēng)-煤比逐步達(dá)到最佳或次最佳的燃燒狀態(tài)，達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理的運(yùn)行。根據(jù)所需熱量調(diào)節(jié)鍋爐燃燒系統(tǒng):上面的鍋爐燃燒是在環(huán)境溫度沒(méi)有變化的理想狀態(tài)下的調(diào)節(jié)，它所克服的干擾僅僅是風(fēng)量的變化、煤質(zhì)的變化，風(fēng)的溫度的變化及鍋爐負(fù)荷大小的變化。但是，熱水鍋爐是用來(lái)冬季供熱的，因此在整個(gè)冬季室外的環(huán)境溫度的差別是很大的。有的年份初冷期與深冷期的室外環(huán)境溫度差可達(dá)到20。甚至一天24小時(shí)的溫差也可達(dá)到10左右。這樣就提出了鍋爐必須按不同的環(huán)境溫度提供不同的熱量，在一天24小時(shí)內(nèi)根據(jù)不同的時(shí)間段提供相應(yīng)的熱量。鍋爐供水熱量公式為：Q=K

13、*F*（T供-T回） =K*F*T供-回Q熱量 F出水流量K系數(shù) T供-回=供水溫度-回水溫度當(dāng)鍋爐回水溫度變化被控制在很小時(shí)，如果改變鍋爐供水溫度，使鍋爐出口水溫隨著室外環(huán)境溫度的變化作相應(yīng)的調(diào)整，就可使熱量達(dá)到所需熱量。但人為的隨意改變鍋爐出口水溫度的設(shè)定值，會(huì)給系統(tǒng)帶入較大的人為干擾，也不利于節(jié)能降耗。根據(jù)實(shí)際情況，結(jié)合本地歷年冬季室外環(huán)境溫度數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，可以制定出鍋爐出口水溫隨室外溫度變化的曲線(xiàn)，使自控系統(tǒng)根據(jù)室外溫度的變化自動(dòng)調(diào)整鍋爐出口水溫度的給定值，這樣就做到了實(shí)時(shí)調(diào)整，又避免了人為修改給定值，對(duì)系統(tǒng)帶來(lái)的較大擾動(dòng)，同時(shí)節(jié)約能源。另外，考慮到在冬季初冷期和深冷期，白天和晚上所需的

14、熱量（負(fù)荷）不同，因此考慮，可使自控系統(tǒng)自動(dòng)跟蹤室外溫度變化和24小時(shí)時(shí)間變化。來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤改變鍋爐出口水溫的給定值，使鍋爐提供出的熱量與所需熱量保持一致。具體控制方法如下：將出水溫度的設(shè)定值和室外溫度及熱量（負(fù)荷）的變化聯(lián)系起來(lái)，以出水溫度為調(diào)節(jié)信號(hào)，構(gòu)成回路調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)輸出控制中爐排轉(zhuǎn)速和鼓風(fēng)風(fēng)量，改變?nèi)济毫亢惋L(fēng)煤比，使鍋爐燃燒參數(shù)相應(yīng)改變，以達(dá)到出水溫度和設(shè)定值的一致。爐膛壓力調(diào)節(jié)如下圖所示：爐膛負(fù)壓一般通過(guò)控制引風(fēng)量來(lái)保持在一定范圍內(nèi)，但對(duì)鍋爐負(fù)荷變化較大時(shí)，采用單回路控制系統(tǒng)就比較難于保持，因?yàn)樨?fù)荷變化后，爐排及鼓風(fēng)調(diào)節(jié)控制燃煤量和鼓風(fēng)量與負(fù)荷變化相適應(yīng)。由于鼓風(fēng)量變化時(shí)，引風(fēng)量只有

15、在爐膛負(fù)壓產(chǎn)生偏差，才由引風(fēng)調(diào)節(jié)控制去調(diào)節(jié)，這樣引風(fēng)量的變化落后于鼓風(fēng)量，必然造成爐膛負(fù)壓的較大波動(dòng)。為此，使用前饋-反饋控制系統(tǒng)比較合理，用鼓風(fēng)調(diào)節(jié)輸出作為前饋信號(hào)，這樣可使引風(fēng)量隨著鼓風(fēng)量的變化提前作相應(yīng)的調(diào)整，使?fàn)t膛負(fù)壓始終保持在一定負(fù)壓上，維持整個(gè)燃燒系統(tǒng)的穩(wěn)定性。定壓調(diào)節(jié):補(bǔ)水泵和循環(huán)水泵及換熱站溫度控制是保證正常、穩(wěn)定供熱的重要環(huán)節(jié)，補(bǔ)水泵和循環(huán)水泵控制均采用定值調(diào)節(jié)。根據(jù)定壓點(diǎn)的壓力，通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)補(bǔ)水泵轉(zhuǎn)速，及時(shí)補(bǔ)充水量，防止系統(tǒng)缺水，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。通過(guò)循環(huán)水泵調(diào)節(jié)，保持系統(tǒng)供回水壓力穩(wěn)定，為系統(tǒng)正常供熱提供保障。對(duì)操作人員上崗配置的要求： 各班持證上崗人員中應(yīng)有以下主要工

16、作人員；電腦操作員1名。司爐工1名。值班電工1名。水處理工1名。維修工2名及其他工作人員。 、項(xiàng)目控制系統(tǒng)配置清單:(1)操作站/工程師配置 設(shè)備名稱(chēng)規(guī)格型號(hào)或性能描述單位數(shù)量生產(chǎn)廠(chǎng)操作員站DELL P4 2.8G 256M 40G 21”TCP/IP網(wǎng)卡，串口，USB口等臺(tái)2DELL工程師站DELL P4 2.8G 256M 40G 19”TCP/IP網(wǎng)卡，串口，USB口等臺(tái)1DELL激光打印機(jī)HP-1010 A4臺(tái)1HP工程師站軟件WCC6.0(RC256)開(kāi)發(fā)運(yùn)行版套1SIEMENS操作員站軟件WCC6.0(RT256)運(yùn)行版套2SIEMENS交換機(jī)3com 16RJ45臺(tái)13com換熱站用光纜及配套