燃氣鍋爐的運行控制及遠程監控系統

劉美琦+劉青竺

摘 要：隨著工業經濟的發展，我國對能源的消耗與需求也在不斷地增長。但我國目前以煤炭為主的能源結構對環境的保護卻是極為不利的，與我國經濟的可持續發展的方針也是矛盾的。因此，改善能源消耗結構就成為當前經濟發展的重要任務。本文主要針對燃氣鍋爐的運行控制和遠程監控系統進行闡述分析。

關鍵詞：燃氣鍋爐;運行控制;遠程監控系統

我國作為二十一世紀最有發展潛力的發展中國家之一，快速地發展工業經濟是目前我國所面對的重大歷史任務。由于我國曾經長期處于以農業經濟為主的狀態，工業基礎較為薄弱，在能源的利用上還存在許多不成熟的地方。過去一味地追求工業發展的速度一度造成我國環境的嚴重污染。近年來，隨著經濟可持續發展方針的推進，我國在能源消耗結構和能源的利用方面都有了很大的改進。鍋爐作為我國工業生產重要的能源供給器材，其燃料的選擇以及最大化的利用一直都是非常重要的問題。隨著近幾年燃氣鍋爐的出現，鍋爐的應用也逐漸變得更加環保和經濟。但是我國的燃氣鍋爐仍然存在著不少的問題。

一、我國鍋爐控制系統發展的不同階段

控制系統是一臺鍋爐運行的核心與關鍵，其由程序點火，連鎖，保護，運行控制，還有熱工參數的檢查。測試，顯示等組成。其中，運行控制是對鍋爐內水的溫度和相應的水的位置的控制。我國的鍋爐控制系統在新中國成立初期，工業還比較落后的時候，主要是依靠工作人員的操作，這樣簡單的手工勞動既不能良好地控制鍋爐還存在較大的安全隱患，且完全無法達到自動化。后來隨著技術的不斷改善我國又出現模擬控制系統，計算機控制系統等逐步地實現了鍋爐控制系統的自動化，節省了大量的人力，且鍋爐的控制也變得較為精確與安全。但是，計算機系統對鍋爐的控制也有其局限性，它一般只適用于較大的鍋爐，對于小容量的鍋爐往往就無法進行很好的控制。

二、關于鍋爐系統中熱量平衡的分析

（一）熱量平衡的概述

為了達到節約資源，保護和環境的目的，在工業生產中對能量輸出與輸入的控制就顯得非常的重要了。所謂的熱量平衡，就是在鍋爐運行的過程鍋爐熱量的輸出與輸入是相等的，呈現出一種平衡的狀態。在鍋爐運行的過程中，一般來說它的熱量供給主要是由燃料完成（在沒有預熱的前提下），但是鍋爐輸出的熱量就有很多的組成部分，其中包括鍋爐內水體的吸熱量，不完全的燃燒損失等。

（二）影響熱量平衡的因素

前面就有提到過熱量的平衡是輸出與輸入的平衡，一般來說輸入的熱量較為穩定，受外界因素的影響較小，但輸出的熱量由于組成較為復雜且不穩定，如果不加以控制就很有可能會降低鍋爐的效率，造成能源的浪費。例如，像是爐水和循環水的吸熱量主要就會受到其水體的質量，比熱容，水體溫度的變化幅度等方面的影響。而不完全燃燒損失（未燃盡的燃料所造成的熱量損失占輸入熱量的比重）主要是受過量空氣系數的影響，這項損失如果不加以控制將會很大程度上降低鍋爐的效率，造成浪費。除此之外，還有散熱損失，排氣損失等，這兩類一般都是與進氣的數量和過量的空氣系數有關。

綜上所述，影響鍋爐效率的最大的兩個因素便是鍋爐運行過程中進氣的數量和過量空氣系數，只有嚴格地控制好進氣的數量并且尋找出合適的過量空氣系數，鍋爐輸出的熱量才會呈現出一個穩定的狀態，鍋爐的效率才會達到最優。

三、控制系統的合理設計

（一）選擇合適的系統

目前，我國工業生產中運用地最多的一種控制系統就是可編程控制器，它是目前同類產品中較新也是性能較好的控制系統，它具有實用性較強，操作技術要求低，自我維護的功能較強等優點，因此運用較廣。除此之外，常用的控制系統還有工控機和單片機控制系統。其中單片機出現較早，曾經在市場上也運用地較為廣泛，后來隨著技術的革新，單片機控制系統由于其自身性能的局限性，逐漸失去了市場，雖然價格較為便宜，但始終無法滿足市場的需求，目前主要應用于儀表領域。工控機控制系統雖然比起單片機在性能上有所改善，但是其仍然存在著實用性不強，可靠性不高，自我維護的功能弱，操作太過復雜等缺陷。但是其在運算，數據的儲存等方面卻比可編程控制器更有優勢。

綜上所述，為了實現控制系統的最優選擇，我們可以選擇工控機控制系統和可編程控制器相結合的方式，既利用了工控機在數據運算，儲存方面的優勢又利用了可編程控制器在性能上的優越性。

（二）控制系統硬件的構成

控制系統的硬件設計是控制系統運行的核心，所以其設計的合理性與科學性就顯得尤為重要了。一般來說，包括了上機位的監控結構，下機位的運行控制結構以及執行結構。上機位那一部分主要負責鍋爐運行的監測，一般由計算機來完成。這也就是上面說提到的關于工控機和可編程控制器結合時工控機負責的部分。下機位的部分，一般是對鍋爐的運行進行控制和執行相應的操作，也就是可編程控制器負責的部分。下機位運行控制結構主要包括了可編程控制器，D/A和A/D模塊，人機界面等。執行系統主要由變頻器，水泵，風機，電磁閥等部分組成。這些都是硬件系統中不可缺少的組成部分，對鍋爐的運行控制有著非常重要的作用，因此，在設計的過程一定要注意其科學性和嚴謹性。

（三）控制系統的軟件設計

為了使硬件系統既能夠獨立地完成各部分的工作，又能夠相互協作，軟件系統的設計一般都是按照上下機位互相協作的設計思路來完成的。它包括了上下機位兩個部分的設計，上機位主要是由計算機組成，由工作人員來操作。因此，這個部分的設計主要是方便工作人員的操作，包括了一些監測軟件，記錄軟件，數據查詢的軟件。

四、結語

綜上所訴，鍋爐的運行控制包括控制系統，硬件軟件等多個方面，無論是哪一個方面其對鍋爐的運行都有著非常重要的影響，所以每個環節都必須得到相應的重視。只有近乎完善的鍋爐運行控制系統和遠程監控系統，才能夠保證鍋爐運行效率的有效提高，能源利用的最大化。從而促進我國經濟的可持續發展。

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