工業蒸汽鍋爐自動化控制探析

摘 要：當前，大多數工業蒸汽鍋爐依舊處于生產浪費大、能耗高、環境污染嚴重等狀態，通過自動化控制來降低能耗、提高效率是一項緊迫的工作。下面從工業蒸汽鍋爐自動化控制的構成入手，著重探析其特點及內容、燃燒調節系統，旨在為鍋爐實現節能降耗提供借鑒。

關鍵詞：工業蒸汽鍋爐；自動化控制；系統

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.052

鍋爐自動化控制是最近幾年開發的新技術之一，是微型計算機、鍋爐節能與自動控制等技術的有機結合。隨著現代工業技術的不斷發展，工業蒸汽鍋爐自動化控制得到普遍關注，它需在工業生產中得到廣泛應用。

1 工業蒸汽鍋爐自動化控制的構成

從使用情況來看，工業蒸汽鍋爐自動化控制主要由幾個層面構成，各個層面通過相互合作確保鍋爐的燃燒效果[1]。一是管理層，它是自動化控制系統的總指揮，負責工業蒸汽鍋爐的各個燃燒環節，能通過實用技術及時對鍋爐燃燒的報警故障、數據信息等產生調控作用，確保各個環節穩定操作。二是控制層，負責依據標準對自動化控制系統所傳輸的數據信號進行操作控制，并與智能PID調節儀、模擬量模塊等合作，有效提高鍋爐調節效果。三是設備層，它是工業蒸汽鍋爐實現自動化控制的各種必要設備，主要有交流接觸器、斷路器、壓力變送器等，為真正實現和強化鍋爐的自動化控制奠定基礎。

2 工業蒸汽鍋爐實現自動化控制的特點

工業蒸汽鍋爐實現自動化控制的特點主要體現在五個方面：一是直觀顯示鍋爐運行的各個參數。在顯示器上，自動化控制系統能同時將運行鍋爐的水位、壓力、煙氣含量、燃煤量、爐膛負壓、測點溫度等運行參量的給定值、累計值、瞬時值顯示出來，快速將機組在啟停過程及正常運行中的有用數據計算出來，減少顯示儀表的數量，同時利用軟件替代復雜的儀表單元，在減少故障率的基礎上減少投資。二是工業蒸汽鍋爐的自動化控制裝置的任務主要是確保鍋爐的運行安全、經濟、穩定，使操作人員能減輕勞動強度，并設置聲光報警、自動連鎖停爐，嚴禁因人為疏忽引發安全事故。三是鍋爐輔機系統，包括鼓風機、給水泵、引風機等大功率的電動機，其運轉大多時候都不是滿負荷的，一般通過閥門、擋板來控制流量，存在巨大的浪費，而應用風機水泵就能實現對鍋爐的變頻控制，平均可節省30%～40%電能。

3 工業蒸汽鍋爐自動化控制系統及燃燒調節系統

3.1 系統內容

（1）自動檢測。通過顯示儀表、檢測元件或其他自動化設備來連續測量并顯示工業鍋爐自動化控制系統的溫度、流量、壓力機液位等參量，為值班人員提供監視鍋爐生產情況的便利，或為企業實現經濟核算提供數據信息，將檢測信號提供給鍋爐的自動調節、保護，從而對工業蒸汽鍋爐的生產進展情況及發展趨勢進行監視，指導操作人員安全生產，這是鍋爐實現自動化生產的基礎、前提。當然，工業企業應按照蒸汽鍋爐的生產工藝要求合理設計自動檢測點。

（2）自動控制。自動化控制是依據一定的時間、次序、條件等要求來控制工藝系統對象的一種技術，是工業蒸汽鍋爐生產環節自動化技術的組成部分之一，主要包括鍋爐的啟停、正常運行，即啟停輸煤系統、運行水處理設備等[2]。通過自動化控制，工業蒸汽鍋爐的自動化水平得到大幅提升，且操作步驟更簡化，使啟停機組的速度越來越快，在減少運行操作人員的同時有效避免發生誤操作。

（3）自動保護。如果工業蒸汽鍋爐在運行中出現異常情況或參數超出允許范圍，就能通過自動化控制系統及時將報警及必要的處理動作發出，避免設備出現故障，保護人員安全。在生產運行中，工業蒸汽鍋爐自動化控制的自動保護主要包括四種：一是聯鎖保護，避免鍋爐在啟停過程中因人員操作次序有誤而引發事故，如果操作人員沒有完成上一步操作，就不能進行下一步操作；當鍋爐處于運行狀態，如果輔機出現故障，關聯設備要即刻停止或完成相應動作，預防事故擴大。二是限制保護，即運行工業蒸汽鍋爐時的蒸發量、變動負荷速度等都能通過自動化控制系統按照實際的運行狀態進行控制，同時限制各種調節擋板、調節閥的最小與最大開度。三是緊急保護，如果爐膛熄火或鍋爐的水位、蒸汽壓力等發生危險工況，自動化控制系統的自動保護裝置就會快速投入，給予鍋爐緊急保護。四是指示與警報保護，當各個輔機的儀表或指示燈顯示有危險工況時，自動化控制系統的保護裝置就能自動報警；如果參數超過標準范圍，自動保護裝置也能傳出聲光信號，提醒值班人員采取措施加以解決，或自動使機組停止運行，確保鍋爐正常生產。

3.2 燃燒調節系統

雖然工業蒸汽鍋爐燃燒過程對自動調節系統的選擇和供給系統、燃燒的種類、方式以及聯結鍋爐、負荷的方式等都有關聯，但自動調節系統的任務都是統一歸納的，主要有三項：一是使汽壓維持恒定。工業蒸汽鍋爐汽壓的改變代表著負荷耗汽量與鍋爐的蒸汽量不適應，應及時改變燃料量，才能使蒸汽量發生相應改變。二是使燃燒過程的經濟性更強。當改變了燃料量時，應合理調節送風量，使它能配合燃料量，確保燃燒過程更經濟。三是使送風量與引風量相互配合，確保工業蒸汽鍋爐的爐膛壓力不變。

一般情況下，鍋爐燃燒調節系統的被調參數有三個，分別是汽壓p、爐膛負壓pt以及煙氣含氧量a，而調節量一般也有三個，分別是送風量、引風量、燃料量。對燃料量來說，燃燒調節系統的對象要按照不同的燃料種類進行區分，有時是爐排電機，有時是燃料閥，而送風量、引風量的調節對象通常是變頻器或擋板執行機構。由此可見，工業蒸汽鍋爐自動化控制系統中的燃燒調節系統是一個調節多參數變量的系統，一般被簡化成三個相對獨立卻又相互關聯、密切配合的單變量系統來實現調節功能，分別是蒸汽壓力調節系統、送風調節系統以及爐膛負壓調節系統，它們共同完成對工業蒸汽鍋爐燃料的自動化調節和控制，促進工業企業實現節能、降耗、減排的目標。

4 結語

工業蒸汽鍋爐自動化控制具備較大的發展空間，投資收益前景良好，它不但能促進蒸汽鍋爐實現安全生產，還能通過節能降耗使工業生產變得更環保。總之，工業蒸汽鍋爐自動化控制是發展鍋爐行業的大勢所趨，有必要在工作實踐中繼續分析和探究。

參考文獻：

[1]王兆秀.淺析鍋爐給水PLC自動化控制技術應用[J].化工管理，2015（32）：120+122.

[2]孫東升.蒸汽鍋爐DCS自動控制技術研究[J].遼寧師專學報（自然科學版），2014（03）：90-94.

作者簡介：金婷（1981-），女，安徽金寨人，碩士，研究方向：動力能源、發電設備。