基于PLC控制的鍋爐實時監控系統的設計

邢慶洋（曲阜師范大學　工學院,山東　日照　276826）

基于PLC控制的鍋爐實時監控系統的設計

邢慶洋
（曲阜師范大學工學院,山東日照276826）

摘要：鍋爐的運用隨著現代社會的高速發展日益廣泛，但如何廣泛，高效的進行生產也是一個問題，這里主要討論鍋爐的系統控制方案和控制系統的設計為主要討論點，同時對鍋爐的現狀，未來發展和PLC技術的融合等方面進行分析。

關鍵詞：PLC鍋爐；實時監控；設計

這里通過PLC技術運用在鍋爐的實時監控系統中，通過現在計算機統一管理和操作的技術，使鍋爐系統的進行流程化的作業，其中PLC技術有著傳統技術不可替代的優勢。

1　鍋爐的構成，現狀以及發展前景

1.1鍋爐的構成

（1）氣鍋：上下鍋爐和沸水管構成。外部的煙氣對水進行加熱，從而引發管簇內的自然循環流動，汽化后產生的飽和蒸汽聚集在鍋里，下鍋筒連接著沸水管，同時也有蓄水的作用。

（2）爐膛：相當于燃燒車間，送入的燃料在此燃燒后釋放能量。送入燃燒所需的空氣后，傳送設備把燃料送入爐膛，經過內部燃燒過后，所剩的灰渣會被送到除灰口，落入灰斗。整個過程產生的高溫煙氣，經過鍋爐的每個受熱面，將熱量傳遞給水后，高溫煙氣經由煙囪排出。

（3）過熱器和省煤器：對爐膛內燃燒產生的飽和蒸汽進行再次加熱的過熱裝置是過熱器。在爐膛內產生的煙氣中的余熱進行再次利用，對設備內的給水進行再次加熱，從而降低排放的煙氣的溫度的加熱器是省煤器。兩裝置都屬于內部加熱器

（4）此設備是爐膛內產生的煙氣中的余熱進行再次利用，對設備內的給水進行再次加熱，從而降低排放的煙氣的溫度的加熱器。

（5）空氣預熱裝置：對離開省煤器的煙氣的余熱進行再次利用，對燃料燃燒時所需的空氣進行加熱處理的換熱裝置。在工業生產中，大中型鍋爐一般都設有空氣預熱器。

1.2鍋爐技術的現狀

傳統的鍋爐設備主要以繼電器—接觸器來進行控制，其中給水，鼓風，引風等過程主要都是以人公手動的形式進行操作，由輸入電路，輸出電路，控制電路和生產現場這幾個部分構成。在過去的生產活動中，人公控制是主要的操作手段，但社會的不斷進步后對企業的生產規模提出了更高的要求，這種老式的控制手段已無法適應現階段對工藝的高產量，高精確度等要求，此時改革已是勢在必行。

1.3 PLC技術在鍋爐上的發展前景

經濟角度上來說，自動化控制，能源消耗低，哪個部分出問題直接反應在操作系統中，可以減少反復排查的時間，降低產品維護成本。技術層面上來說，整個系統都采用高質量和高效率的部件，電子技術對其每個環節進行精確化控制，優化每個調節量。安全性方面來說，整個鍋爐系統的各個部分都能進行獨立的運行，在遇到緊急狀況時可以單獨停止故障部件進行維護，維護人員的安全操作得到了保障。

2　鍋爐系統控制方案

鏈條爐排鍋爐因為其內部結構緊湊，系統成熟，穩定的性能等特點使它在常見的鍋爐設備中被運用的最為廣泛。

2.1鍋爐水位控制方案

在鍋爐的運行過程中對鍋爐工作質量和生產效率汽包水位起到至關重要的作用。汽包水位也是鍋爐安全運行的前提條件，太低則會破換鍋爐內的水循環，從而引發水冷壁管破裂和鍋爐干燒等情況，如果汽包因此影響而受到損壞，還有可能引發裝置爆炸；同時水位過高的話，則汽水混合物不能有效分離，從而蒸汽中會有“帶水”的現象，會引發熱管壁結垢，長時間以來會引發相關負載設備的損壞。

2.2鍋爐汽包水位控制方案設計

三級沖量控制，雙沖量控制和單沖量控制在此方案的設計過程中有明顯的控制優勢。在單沖量系統無法解決的“虛假水位”的問題時，雙沖量可以解決這個問題，但是雙沖量卻在對調節閥的靜態補償和給水系統的干擾的問題上得不到很好的解決。

3　鍋爐的燃燒控制方案

工業鍋爐的操作是一個多輸入和輸出，非線性的一個操作對象，當某一個參數發生變化是，其余參數也會受到影響而產生變化，每個參數之間的關系極為復雜而且還會相互影響。鍋爐的燃燒過程中需要注意給煤量的控制，通風速率，和爐膛負壓的及時監控。燃料的用量調節蒸汽的壓力，送風的快慢控制煙氣的含量，以及引風量控制爐膛負壓。彼此之間精確的用量使設備能正常運行，不僅提高了安全性也提高了產品的生產效率。

鍋爐內蒸汽壓是整個人燃燒過程的重要參數之一，其中需要對給煤量和蒸汽流量進行主要觀察和控制，這兩方面是影響蒸汽壓的重要因素。

送風量是保證充分燃燒的條件，送風量決定了煙氧量，但因為控制的過程中對煙氧量達不到及時調節，所以使用煙氣含氧量為主，送風量為輔的聯合控制，結合送煤量，使燃燒過程的富氧量出于穩定值。

引風量的穩定決定了爐膛負壓是否平穩，一旦爐內燃燒發生變化則會影響爐膛負壓，因此控制引風量也是燃燒過程的一大關鍵因素。

4　鍋爐的核心控制系統

4.1硬件設備的選擇

（1）電動機。合適的電動機不僅能對設備提高最大供能，同時對設備的零部件安裝，性能設計和生產效率都有很大的影響。

（2）變頻器。利用電力半導體的通斷作用實現將工頻電源轉化為另一頻率的電能轉換裝置，對交流異步電機的軟起步，變頻，調速，提高運行精度，改變功率因子等方面有巨大作用。

（3）變送器。變送器在接受傳感器的信號后能迅速轉化為控制中心所接收的電信號。能把非電量輸入轉化為電流或電壓信號，同時把電信號傳送給控制中心。同時，大多的監控信號也都有變送器發出。

（4）電源。鍋爐控制系統中，除了需要接人二相交流電以外，一此控制器件的電源為DC24V。

（5）PLC。由機架，I/O模塊，CPU，功能模塊，接口模塊，通信模塊，電源和程序設計計算器組成，可以由CPU或通信模塊與計算機連接，實現統一化管理。

4.2軟件的選擇與設計

在鍋爐生產的給水的過程中，采用電動機給水，因為設備處于長期高頻率使用環境，因此容易損壞，需要準備備用設備。

燃燒控制的過程中，需要用變頻器對給煤機啟用和用量進行調節，同時爐排電機也需要約變頻器進行結合。

在鍋爐運轉過程中，需要防止設備過熱的運轉過程，產生危險，需要溫水進行實時降溫，保證機械的正常負載運行。

5　結語

通過對鍋爐生產中的監控控制系統的實際分析，明確了PLC技術在鍋爐的生產過程中，有著傳統生產方式無法取代的優點，隨著技術的不斷進步相信不久的將來工業化生產會得到更優良的改善。

參考文獻：

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