工业锅炉自动化控制系统

摘要:本装置主要介绍适用于2.4～116MW及2～220t/h(0.69～2.5Mpa)工业热水锅炉、4～60t/h，0.69～2.5Mpa工业饱和蒸汽锅炉在工矿企业连续生产过程中对运行工况进行检测与控制，广泛用于机关、工厂、高校供热及热电联产等企、事业单位的采暖、供热及生产用汽。

关键词:热水锅炉；蒸汽锅炉；微机监控系统；仪表监控系统；专家控制算法

引言

该系统是我公司在生产几百套的基础上总结出来的，经过现场实际运行，得到了用户好评。主要特点：操作简单、实用、耐用、易于维护、设计先进、规格完整、安全可靠、保护功能强大。产品出厂前通电试验，确保产品的质量，现场安装调试周期短，和多家锅炉生产厂合作配套。该控制系统实用于各种炉型（链条炉、炉排锅炉、往复炉排锅炉、循环流化床锅炉、煤粉锅炉、特种锅炉、余热锅炉等多种锅炉）

一、热水锅炉控制装置

（一）微机监控系统

微机监控系统由中央监控站、现场控制站及外围领导机组成。

中央监控站选用台湾研华工控机，通过人机操作界面，对热水锅炉参量及设备进行远程监测、控制，实现宏观调控，处理局部事故和紧急状态，维持系统总体协调，显示并处理各动态画面和报表，并向外围领导机汇报和接受指令。

现场控制站选用日本OMRON的PLC、德国SIMENS的PLC等知名品牌，我们可根据用户的需求选用不同档次质量优质的PLC。此控制器可以作为一个独立单元，把处理和控制的结果送到中央监控站，中央监控站判断后送显示，并进行处理控制。

软件采用研华组太王软件。

现场一次仪表我们选用品质优良的上海仪表集团、大连仪表集团等品牌产品。

主要测点：

模拟量输入点：供水温度、回水温度、排烟温度、炉膛出口烟温、省煤器前烟温、省煤器后烟温、给煤机频频率、引风机变频频率、鼓风机变频频率、炉膛负压、供水压力、回水压力、总供水压力、总回水压力、循环水泵出口压力、循环水泵入口压力、总供水溫度、总回水温度、用户端分支回水温度、室外温度、总循循环水量、补水流量、鼓风机电流、引风机电流、炉排机电流，循环水泵电流、除渣机电流、补水泵电流等。

模拟量输出点：单台炉鼓风机、引风机、炉排机调节。

开关量输入点：鼓风机运行状态、引风机运行状态、炉排机运行状态、循环泵运行状态、补水泵运行状态、上煤机运行状态、除渣机运行状态、各阀门状态。

微机开关量输出点：辅机起、停，阀门开、关，报警输出。

计算机计算量：锅炉供热量、锅炉给热量、锅炉热效率、锅炉负荷率，煤计量用炉排速度、长、宽、厚换算成煤的体积，根据煤的比重由计算机自动计算，并设煤闸板高度修正及煤低位发热值修正。

计算机主界面设定：锅炉房供热总系统图、运行工况图、系统实时报表、系统历史报表、系统总测点图、棒形图、历史趋势曲线。

热水锅炉自控要点：

（1）利用锅炉出口烟温(750～1050℃)作为调节燃烧的基本参数调节风、煤比，使锅炉在燃烧过程中，控制炉膛始终为微负压，利用计算机辅助手段来实现锅炉的燃烧调节，即专家控制算法。

（2）用计算机实现“锅炉运行组织设计”。

在采暖热负荷确定的情况下，根据室外温度定出全天供热量、耗煤量的函数，对供暖系统进行“锅炉运行组织设计”并用计算机实现“锅炉运行组织设计”。由计算机指示出全天供热量、耗煤量、用几台炉如何运行达到供暖要求。锅炉运行时，计算机每小时给定供热量、耗煤量、锅炉运行热效率、锅炉负荷率等数据。计算机每天按规定打印“锅炉运行日报表”。利用计算机自学习功能自动寻出最佳工况，实现锅炉最大限度节煤并适应工况变化，使锅炉正常燃烧。

采用DDZ-Ⅲ型和智能型仪表构成由常规仪表组成的控制测量系统。变送器采用电容式或扩散硅型。电动执行器采用一体化电子式。测温仪表选用热电偶式或热电阻。流量仪表选用孔板、涡街或电磁流量计。二次仪表选用智能型数字式。结构选择KG、KK或KT型集中控制装置。

由智能数显仪表监测热控系统参数，主要测点同微机模拟量测点。

热控盘采用KG、KGT、KTX等结构。

二、蒸汽锅炉控制装置

（一）微机监控系统

软硬件配置同热水锅炉。

主要测点：

模拟量输入点：汽包水位、蒸汽温度、蒸汽流量、蒸汽压力、排烟温度、炉膛出口烟温、省煤器前烟温、省煤器后烟温、给煤机变频频率、给煤机变频频率、引风机变频频率、鼓风机变频频率、炉膛负压、蒸汽压力、给水压力、给水流量、总供汽流量、鼓风机电流、引风机电流、炉排机电流，给水泵电流、除渣机电流。

开关量输入点：鼓风机运行状态、引风机运行状态、炉排机运行状态，给水泵运行状态、上煤机运行状态、除渣机运行状态、各阀门状态。

微机的开关量输出点：辅机起、停，阀门开、关，报警输出。

模拟量输出点：给水调节。

蒸汽锅炉自控要点：

主要参数调节：汽包水位调节。

方案一：根据给水流量、汽包水位、蒸汽流量在PID模块上实现PID调节，通过摸出模块调节给水电动门，使汽包水位保持在一定范围内。

方案二：给水泵采用变频控制，根据汽包水位信号，变频器内置PID控制器，自动改变给水泵变频器频率从而改变给水流量，保持汽包水位恒定。

（二）常规仪表监控系统

用智能数显仪表监测热控系统参数，主要测点同微机模拟量测点。

由现场检测仪表、常规智能调解器、操作放大器构成汽包水位三冲量调节系统。

热控盘采用采用KG、KGT、KTX等结构。

水位三冲量调节系统；

三、结论

实际运行证明，本文所开发的工业锅炉控制系统，功能齐全，安全方便。用计算机实现“锅炉运行组织设计”，使锅炉能在高效、节能、安全模式下运行。

参考文献：

《热工设计手册》

注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”

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