AB（Allen—Bradley）在鍋爐控制系統中的應用

2015-12-31 00:00:00魏銘辰

基層建設 2015年13期

河北鋼鐵集團唐鋼微爾自動化公司河北唐山 063000

摘要：鍋爐的主要控制系統有：汽水系統、燃燒系統、風煙系統和煤氣系統等。主要的控制回路有：鍋爐汽包水位的自動控制，過熱蒸汽溫度的自動控制，燃燒的自動控制，爐膛壓力的自動控制，聯鎖安全保護控制等。

關鍵詞：鍋爐；自動控制；保護控制

Abstract：Boiler main control system：soda system，burning system，specific system and gas system，etc. Main control loop are：the boiler steam drum water level automatic control，automatic control of superheated steam temperature，the combustion automatic control，automatic control of furnace pressure，safety interlock protection control and so on.

Key words：boiler，automatic control，protection and control

一、AB的PLC性能

1.1 PLC的控制單元從簡單的PID控制到時間滯后補償控制和超前控制都能實現，還具有豐富的反饋功能。另外，由于具有數據運算功能，可以進行補償運算、累積運算、設定值運算等，構成高效率的控制系統。

1.2 擴展性，適用于小規模到中規模系統。

1.3 可實現CRT操作

PLC的操作站能夠滿足用戶對人機接口要求的豐富多彩的操作、監視功能。

1.4 系統構成

根據對象過程的特性、規模，控制單元及操作站可以組成最佳的構成和最佳的配置。

1.5 實現了高度可靠性

控制單元的電源插件、控制用的I/O插件都可以雙重化，并還可以用盤裝儀表作為控制回路的后備。

二、主要控制系統構成

2.1鍋爐汽包水位的自動控制

汽包水位的穩定，是保證鍋爐安全運行的重要條件之一。汽包水位波動較大會造成汽包內空水或水滿，影響生產。因此，維持汽包水位的穩定是極為關鍵的。影響汽包水位的主要因素有：主蒸汽流量（即蒸汽負荷）和給水流量。蒸汽流量的增加、減少，汽包水位就要減少、增加，給水流量也要增加、減少，這樣才能保證鍋爐的正常運行。為此，組成了串級加前饋的控制系統，汽包水位作主調信號，保證水位的穩定，主調節器的輸出與主蒸汽流量信號（前饋）相加后作為付調節器的設定值，克服蒸汽對水位的擾動，即當蒸汽負荷突然發生變化時能夠保證蒸汽流量信號使給水閥一開始就向正確的方向移動，抵消由于“虛假水位”引起的反向動作因而減小了水位和給水量的波動幅度。給水流量信號作為付調節器的輸入信號，保證給水流量跟上水位的變化，能及時消除由于水壓的擾動使給水量發生改變對控制系統的影響。水位過高或過低，系統會自動地從自動控制轉換成手動操作，并有報警提示操作人員，水位嚴重過高或過低，在聯鎖的情況下自動停爐。

汽包水位控制系統原理圖見下圖

圖1 汽包水位控制系統原理圖

2.2 過熱蒸汽溫度控制

鍋爐運行中對蒸汽溫度的要求很嚴格，這是因為溫度過高會影響過熱器和汽輪機的安全，過低會影響蒸汽循環的熱效率，并將增大汽輪機排汽溫度而影響汽輪機安全。因此，維持主汽溫度的穩定又是鍋爐正常運行的另一重要參數。實現控制過熱蒸汽溫度穩定的系統是串級控制系統，即將過熱蒸汽出口的溫度信號作為主調信號，主調節器的輸出信號作為付調節器的設定值，減溫器入口的溫度信號作為付調節信號，付調節器的輸出直接控制減溫水的調節門。由于這個系統存在滯后現象，在PID參數整定時，付環為比例或比例微分調節。這個系統還設計了當Ⅱ級過熱器出口溫度過高或過低時，系統會自動地從自動控制轉換成手動操作，并有報警提示操作人員。

圖2 過熱蒸汽溫度控制系統原理圖

2.3 燃燒控制系統

鍋爐燃燒控制系統主要是保證：

①過熱蒸汽壓力的穩定，同時要求燃料跟上負荷的變化。

②爐膛壓力的穩定。

③燃燒的經濟性。

2.3.1過熱蒸汽壓力的控制

為保證過熱蒸汽壓力的穩定，把它作為主調信號，主調節器的輸出作為燃料調節器的設定值，燃料調節主要是調高爐煤氣。

控制順序框圖如下：

圖3 過熱蒸汽控制順序框圖

2.3.2爐膛壓力的控制

爐膛壓力的控制是通過調節引風機入口擋板的開度來保證爐膛壓力在允許范圍內。鍋爐有兩臺引風機，這兩臺引風機可以同時投自動，也可以一個投自動，另一個投手動。