分布式控制系统在煤粉锅炉集中控制中的应用

【摘要】就目前形势而言，煤粉锅炉实施分布式控制的自动化控制程度较低，本文将就其系统改造中的一些问题和分布式控制系统在煤粉锅炉集中控制中的综合应用展开讨论。主要从其总体需求以及控制要求等方面进行剖析，对于典型的控制系统的对象特征进行进一步的探索，并提出问题的解决方案和控制算法，旨在为相似类型的改造提供更多的参考。

【关键词】分布式控制系统  煤粉锅炉  集中控制  应用研究

控制技术、计算机技术和信息技术等多种技术的综合运用于一体的系统即为分布式控制系统。它能实现的主要功能是对煤粉锅炉的运行情况做集中的监视、并能对其进行相应的操作和管理以及分散控制，是一种正在发展的新型技术。分散控制对于整个行业来说是过去的一种主流控制系统，在广泛应用的过程中成效相对显著。在实践中我们发现将分布式控制系统应用在煤粉锅炉的集中控制更具有现实意义，能更好地优化煤粉锅炉的控制，带来更多的社会效益。

一、锅炉运行系统的功能分析

（一）锅炉的自动保护和连锁控制

锅炉设备是输入输出都相互交叉影响的比较复杂的控制对象。通常情况下煤粉蒸汽锅炉主要由汽水系统和风烟燃烧系统以及制粉系统等子系统组成。锅炉的限制保护主要分三个方面，其分别是起汽包水位保护、汽包压力保护、锅炉主蒸汽压力保护。汽包水位保护设两个级别，一是警报和预处理操作，再者是停炉操作。而汽包的压力保护同样是第一级别报警，但第二级却与汽包水位保护不同，该操作是开启安全阀门，还包括对于给水压力、炉膛负压等内部参数的调整限制以及保护。此外，锅炉还有自身的灭火保护是为防止锅炉低负荷时进行的操作。在锅炉正常运行时若发生燃烧情况不理想时，会投油助燃，保持锅炉内炉火正常燃烧。而在锅炉灭火以后保护会有一定的延时，这段延时的存在是对投油助燃无效的确认也是防止人为误操作。锅炉的连锁控制是为保证锅炉辅机设备在启停过程中能够按照操作程序顺利进行而设立的，也是为防止人为误操作导致设备故障而造成巨大损失的情况发生。其连锁顺序图如下所示：

（二）锅炉汽包水位控制和过热蒸汽温度的自动控制

锅炉汽包水位对于保证生产的安全性和为锅炉提供优质蒸汽都是非常重要的参数，其对于现代锅炉来讲，能够承受的波动量越来越小在实际应用中由三量控制。整个控制中主要有主控信号、蒸汽流量信号和给水流量反馈信号。蒸汽流量信号能在一定程度上对虚假水位引起的给水反向动作产生抵消作用，使得给水量的波动幅度减小。给水流量的反馈信号能一定程度的削弱给水压力上的影响。在汽包水位的控制过程中发挥重要作用的还有两个调节器，主调节器主要负责校正水位偏差响应速度相对缓慢而副调节器的响应速度更快，主要用来调节给水压力波动和蒸汽流量波动，时的水位相对稳定。

过热蒸汽温度自动控制也是煤粉锅炉集中控制的重要环节，在这一环节上有着更多的干扰因素，并且在控制上也有一些难点。锅炉过热蒸汽温度控制的设计是采用串级控制，也设有两个调节器发挥调节作用。主调节器主要任务是保持主蒸汽温度稳定在给定值上，副调节器接受主调节器的输出信号，然后控制执行机构发生位移，最终实现对于减温水调节阀的开度控制。

二、分布式控制系统在运行过程中的设计实现

（一）生产运行监视操作，以及生产的报表、数据存储、事故状态和通过组态

分布式控制系统的侧重是在控制过程的处理，而不仅仅限制于控制。整个系统的功能包括数据的采集、顺序的控制、报警检测、监视、安全管理等等。在生产运行监视中，主要对汽水系统、风烟燃烧系统和制粉系统这三个子系统的监视。画面在设计上按照工艺流程布局，使得监视情况明了直观。画面上的对于那个设备热点动态区时刻都对引送风、煤磨和排粉机的规范操作进行监视，预防误操作情况的发生。并且对于给粉机、给水和减温水等操作较为频繁的设备单独制作一体化的监视画面，这样一来更加方便了整体调整操作的进行。分布式的控制系统可以在对测量数据和输出点的长期数据存储，为以后的分析查询提供方便，也为调增生产运行提供可靠数据。整个系统还能对自身做出自诊操作，甚至可以检测每条通道的情况，为工作人员的维护工作提供了便捷。除此之外还可以自动打印据运行轮值时间设定的运行统计日报，还可以满足对于打印的报表的特殊要求。

（二）锅炉的集中控制中的电气设备的启停连锁和保护自动控制

分布式控制系统的自动控制回路主要包括汽包水位、主蒸汽温度、炉膛负压、主蒸汽压力、排烟氧量等。在这其中炉膛负压、主蒸汽压力、排烟氧量属于炉膛燃烧、负荷综合控制系統的部分，存在一定的相互作用。现对主蒸汽温度自动控制贿赂进行分析，主蒸汽温度自动控制值经过比照以后进入设定的函数转换模块并与其校正，自动控制的过程是通过主调节器对于输出值和减温水的出口温度的调整而使调节阀阀位进行变化来完成的。与此同时系统完成调解质量的判断过程也监测减温水执行机构的状态。在其任意一项发生异动的时候调节装置将强行切换到手动模式，以警报的方式引起操作人员的注意，完成系统的手动控制，增强了系统的安全性和稳定性。

三、结语

优良的控制系统更能够保证系统的顺畅运行，并减轻运行和系统维护人员的负担。而对于分布式控制系统在煤粉锅炉集中控制中的应用，我们可以在实践中看到其优越性和先进性。但我们也要看到在这一方面的局限性，以更加努力的姿态勇于创新，积累经验不断探索，增大人才的培养力度，为煤粉锅炉的控制摸索出新的方法和技术提供推动力，促进行业的蓬勃发展。

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