小型燃油蒸汽鍋爐控制系統(tǒng)探討

許榮學(xué)

摘 要：燃油鍋爐采用燃油燃燒，相對(duì)燃煤鍋爐危險(xiǎn)性高，為確保鍋爐安全運(yùn)行，對(duì)控制有著相當(dāng)嚴(yán)格的要求，燃油鍋爐對(duì)于燃煤鍋爐而言，屬非主流、數(shù)量少、噸位小，但是對(duì)于控制要求更嚴(yán)格，危險(xiǎn)等級(jí)僅次于燃?xì)忮仩t，控制系統(tǒng)的優(yōu)劣直接影響鍋爐的安全及使用壽命。鍋爐控制工藝復(fù)雜，高性能的配置更要有經(jīng)驗(yàn)者熟練的操作才能實(shí)現(xiàn)，但可以肯定的是自動(dòng)化程度會(huì)越來(lái)越高，控制技術(shù)日趨完善，鍋爐終究會(huì)實(shí)現(xiàn)安全、節(jié)能、環(huán)保。該文對(duì)小型燃油蒸汽鍋爐控制系統(tǒng)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：鍋爐 燃油 控制

中圖分類號(hào)：TK22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）01（c）-0030-01

1 燃油鍋爐安全技術(shù)要求

下面以50T/H燃油鍋爐為例介紹下自控系統(tǒng)配置及組成。

（1）對(duì)燃燒器的控制系統(tǒng)必須配置點(diǎn)火前的爐膛吹掃，火焰監(jiān)測(cè)，熄火保護(hù)、程序起停，燃油快速切斷等功能。并實(shí)現(xiàn)燃燒系統(tǒng)內(nèi)部（燃油壓力高低、熄火等），以及鍋爐外圍設(shè)備（汽包水位、蒸汽壓力、鼓引風(fēng)機(jī)跳閘等）的安全聯(lián)鎖。一般鍋爐FSSS安全系統(tǒng)采用PLC完成，控制設(shè)備通常隨燃燒器配供。

（2）為配合燃燒器的控制要求，還應(yīng)補(bǔ)充完善對(duì)燃燒控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括增加調(diào)壓站后輸送（分配）流量計(jì)量、壓力顯示報(bào)警等。FSSS安全系統(tǒng)部分信號(hào)應(yīng)與鍋爐熱工控制設(shè)備（PLC）及輔機(jī)電氣控制進(jìn)行聯(lián)系實(shí)現(xiàn)安全聯(lián)鎖。

（3）鍋爐主體設(shè)備的熱工參數(shù)集中檢測(cè)、控制及所有輔助設(shè)備電氣集中控制（聯(lián)鎖），設(shè)計(jì)選用PLC完成，其中自動(dòng)控制回路有汽包液位三沖量調(diào)節(jié)等。

2 中央控制系統(tǒng)

采用PLC（西門(mén)子、AB、GE、MODICON）的控制系統(tǒng)，進(jìn)行監(jiān)視鍋爐生產(chǎn)的主要工藝參數(shù)（如主蒸汽流量、壓力，爐膛壓力，給水流量等），同時(shí)進(jìn)行鍋爐輔機(jī)的電氣檢測(cè)、控制、聯(lián)鎖保護(hù)、自動(dòng)控制等；系統(tǒng)交付使用后可在控制室通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)鍋爐房等生產(chǎn)過(guò)程集中監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)鍋爐生產(chǎn)過(guò)程和系統(tǒng)供熱自動(dòng)化。

3 控制內(nèi)容

自動(dòng)控制系統(tǒng)工程內(nèi)容包括： 1×50T/H燃油蒸汽啟動(dòng)爐及其配套輔助設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和制造。在設(shè)計(jì)中考慮系統(tǒng)的冗余，以備后期發(fā)展。控制系統(tǒng)內(nèi)容包括：（1）熱工檢測(cè)；（2）回路控制；（3）自動(dòng)控制。

4 聯(lián)鎖控制及報(bào)警功能：

4.1 聯(lián)鎖控制

鼓風(fēng)、給水電機(jī)聯(lián)鎖控制，對(duì)鍋爐設(shè)備按工藝要求順序啟停，進(jìn)行聯(lián)鎖控制，當(dāng)鍋爐蒸汽壓力極高、汽包水位極低的時(shí)候，按聯(lián)鎖功能聯(lián)鎖停爐。當(dāng)鍋爐蒸汽壓力高、汽包水位低的時(shí)候，系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警，提示操作人員，并在控制系統(tǒng)中對(duì)鍋爐進(jìn)行報(bào)警處理。如因任何原因產(chǎn)生的緊急停爐，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將自動(dòng)記錄發(fā)生故障連鎖停爐、報(bào)警、故障的時(shí)間、越限值等具體信息，以供查詢、分析及處理。

4.2 控制系統(tǒng)報(bào)警：

鍋爐控制系統(tǒng)設(shè)有常規(guī)儀表報(bào)警和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)報(bào)警兩套報(bào)警系統(tǒng)。可對(duì)重要參數(shù)設(shè)置報(bào)警。當(dāng)實(shí)際值超過(guò)設(shè)定的上限、上上限、下限、下下限時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)以聲光形式發(fā)出報(bào)警，提醒司爐工注意，各限值可根據(jù)實(shí)際情況修正。當(dāng)蒸汽壓力高、汽包水位低的時(shí)候，系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警。

控制系統(tǒng)報(bào)警內(nèi)容：主蒸汽壓力、主蒸汽溫度、汽包壓力、爐膛壓力、汽包水位等等。

5 系統(tǒng)性能及配置說(shuō)明

5.1 整個(gè)PLC系統(tǒng)功能

主要包括：DAS、MCS、SCS等控制功能，涉及鍋爐的大多數(shù)主、輔機(jī)設(shè)備控制和回路控制。

5.2 PLC的特點(diǎn)

（1）硬、軟件一體化設(shè)計(jì)：PLC各子功能站點(diǎn)采用相同類型的硬件、軟件配置，硬件上的互換性使用戶可減少備件，提高維護(hù)性。

各種熱電偶、熱電阻和標(biāo)準(zhǔn)的4～20 mA（或1～5Vdc）信號(hào)通過(guò)PLC的I/O卡輸入系統(tǒng)，上位計(jì)算機(jī)和PLC采用通訊的方式來(lái)連接。PLC具有開(kāi)路和短路實(shí)時(shí)檢查功能，出現(xiàn)問(wèn)題自動(dòng)報(bào)警，能夠克服零漂和增益變化的影響。控制系統(tǒng)的模擬量輸入輸出信號(hào)精度優(yōu)于±0.1%，可接受和輸出標(biāo)準(zhǔn)的DDZ-Ⅲ型儀表信號(hào)4～20 mA（或1～5Vdc），執(zhí)行機(jī)構(gòu)在斷電時(shí)可保持在當(dāng)前位置。數(shù)字量輸入輸出信號(hào)都有光電隔離功能，輸入即可采用觸頭式，亦可采用高低電平方式，輸出信號(hào)采用觸點(diǎn)方式。

（2）實(shí)時(shí)性高：動(dòng)態(tài)畫(huà)面調(diào)用速率小于1秒；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)刷新速率小于1 s；操作響應(yīng)速率小于2 s。

（3）全中文窗口化操作平臺(tái)：有助于運(yùn)行人員高效，方便的操作和上機(jī)培訓(xùn)。操作系統(tǒng)軟件采用Windows XP，應(yīng)用軟件采用相應(yīng)公司的組態(tài)軟件。

（4）全圖形化開(kāi)放式組態(tài)，具有中文在線注釋功能，在、離線仿真等功能。

（5）強(qiáng)擴(kuò)展性：可在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上通過(guò)增加功能站硬件或設(shè)備或軟件來(lái)擴(kuò)展其功能，同時(shí)不降低或影響原系統(tǒng)的性能。

5.3 人機(jī)接口站（MMI）的配置說(shuō)明

（1）工程師站/操作員站（ENG/OPU）。

OPU為操作員提供圖形、列表、操作、歷史數(shù)據(jù)再現(xiàn)等，可在打印機(jī)上輸出。運(yùn)行Windows多任務(wù)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。所有OPU均為全能值班配置，圖像、操作、數(shù)據(jù)一致。

ENG主要完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、控制塊、圖形、趨勢(shì)、報(bào)表等系統(tǒng)數(shù)據(jù)的生成和下裝，完成對(duì)系統(tǒng)的詳細(xì)自診斷和系統(tǒng)數(shù)據(jù)的列表和后備。運(yùn)行Windows多任務(wù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和應(yīng)用軟件包。

熱工專業(yè)人員通過(guò)工程師站對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)、維護(hù)。專業(yè)工程師在授權(quán)的情況下，可以在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行在線或離線修改。同時(shí)，所有運(yùn)行情況和控制邏輯均可在工程師站上查看，增加了用戶對(duì)系統(tǒng)掌握的程度，以及系統(tǒng)軟件、硬件的透明度。當(dāng)不需組態(tài)時(shí)，可運(yùn)行與操作員站完全相同的軟件。

工程師站同時(shí)兼HSU/LOG功能，HSU主要完成歷史數(shù)據(jù)的收集和服務(wù)，LOG完成定時(shí)報(bào)表收集和再現(xiàn)打印。運(yùn)行Windows多任務(wù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和HSU/LOG軟件，包括歷史數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)追憶、報(bào)警日志（含操作記錄）、報(bào)表及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等。所有的記錄數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間都能配置，歷史數(shù)據(jù)最短時(shí)間為系統(tǒng)所有點(diǎn)/半年（視硬盤(pán)大小），最快收集時(shí)間為0.5 s。

（2）打印機(jī)（PRN）。

PLC系統(tǒng)配置1臺(tái)A4激光打印機(jī)，用于記錄打印和LCD圖象拷貝。

5.4 本系統(tǒng)主要針對(duì)燃燒調(diào)節(jié)、汽包水位調(diào)節(jié)、主蒸汽溫度調(diào)節(jié)進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制

在調(diào)節(jié)回路中，分別設(shè)置了維護(hù)界面，用于修改設(shè)定值、前饋系數(shù)、控制步長(zhǎng)、P.I.D參數(shù)等。燃燒調(diào)節(jié)由燃燒器配套的比例調(diào)節(jié)器來(lái)控制完成。汽包水位是鍋爐運(yùn)行的一個(gè)重要參數(shù)，水位過(guò)高會(huì)影響汽水分離裝置的正常工作，導(dǎo)致蒸汽帶水量偏離指標(biāo)；水位過(guò)低則會(huì)破壞水循環(huán)，導(dǎo)致水冷壁管道破裂，給水調(diào)節(jié)的目標(biāo)就是將汽包水位控制在一個(gè)相對(duì)恒定的位置。在偏離給定值較遠(yuǎn)時(shí)可以采用單沖量調(diào)節(jié)，而接近給定值時(shí)換用三沖量調(diào)節(jié)。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄒國(guó)棟，鐘金華.PLC在小型燃油鍋爐電控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電子世界，2006（4）：6-7.

[2] 龍立義，葉玉蘭.超臨界直流燃煤鍋爐燃油工況燃燒調(diào)整[J].鍋爐技術(shù)，2008（3）：48-50.

[3] 西門(mén)子PLC產(chǎn)品資料.endprint