小型燃油蒸汽锅炉控制系统探讨

摘 要：燃油锅炉采用燃油燃烧，相对燃煤锅炉危险性高，为确保锅炉安全运行，对控制有着相当严格的要求，燃油锅炉对于燃煤锅炉而言，属非主流、数量少、吨位小，但是对于控制要求更严格，危险等级仅次于燃气锅炉，控制系统的优劣直接影响锅炉的安全及使用寿命。锅炉控制工艺复杂，高性能的配置更要有经验者熟练的操作才能实现，但可以肯定的是自动化程度会越来越高，控制技术日趋完善，锅炉终究会实现安全、节能、环保。该文对小型燃油蒸汽锅炉控制系统进行探讨。

关键词：锅炉 燃油 控制

中图分类号：TK22 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）01（c）-0030-01

1 燃油锅炉安全技术要求

下面以50T/H燃油锅炉为例介绍下自控系统配置及组成。

（1）对燃烧器的控制系统必须配置点火前的炉膛吹扫，火焰监测，熄火保护、程序起停，燃油快速切断等功能。并实现燃烧系统内部（燃油压力高低、熄火等），以及锅炉外围设备（汽包水位、蒸汽压力、鼓引风机跳闸等）的安全联锁。一般锅炉FSSS安全系统采用PLC完成，控制设备通常随燃烧器配供。

（2）为配合燃烧器的控制要求，还应补充完善对燃烧控制系统的设计，包括增加调压站后输送（分配）流量计量、压力显示报警等。FSSS安全系统部分信号应与锅炉热工控制设备（PLC）及辅机电气控制进行联系实现安全联锁。

（3）锅炉主体设备的热工参数集中检测、控制及所有辅助设备电气集中控制（联锁），设计选用PLC完成，其中自动控制回路有汽包液位三冲量调节等。

2 中央控制系统

采用PLC（西门子、AB、GE、MODICON）的控制系统，进行监视锅炉生产的主要工艺参数（如主蒸汽流量、压力，炉膛压力，给水流量等），同时进行锅炉辅机的电气检测、控制、联锁保护、自动控制等；系统交付使用后可在控制室通过计算机系统对锅炉房等生产过程集中监控，实现锅炉生产过程和系统供热自动化。

3 控制内容

自动控制系统工程内容包括： 1×50T/H燃油蒸汽启动炉及其配套辅助设备控制系统设计和制造。在设计中考虑系统的冗余，以备后期发展。控制系统内容包括：（1）热工检测；（2）回路控制；（3）自动控制。

4 联锁控制及报警功能：

4.1 联锁控制

鼓风、给水电机联锁控制，对锅炉设备按工艺要求顺序启停，进行联锁控制，当锅炉蒸汽压力极高、汽包水位极低的时候，按联锁功能联锁停炉。当锅炉蒸汽压力高、汽包水位低的时候，系统发出声光报警，提示操作人员，并在控制系统中对锅炉进行报警处理。如因任何原因产生的紧急停炉，计算机系统将自动记录发生故障连锁停炉、报警、故障的时间、越限值等具体信息，以供查询、分析及处理。

4.2 控制系统报警：

锅炉控制系统设有常规仪表报警和计算机系统报警两套报警系统。可对重要参数设置报警。当实际值超过设定的上限、上上限、下限、下下限时，系统将会以声光形式发出报警，提醒司炉工注意，各限值可根据实际情况修正。当蒸汽压力高、汽包水位低的时候，系统发出声光报警。

控制系统报警内容：主蒸汽压力、主蒸汽温度、汽包压力、炉膛压力、汽包水位等等。

5 系统性能及配置说明

5.1 整个PLC系统功能

主要包括：DAS、MCS、SCS等控制功能，涉及锅炉的大多数主、辅机设备控制和回路控制。

5.2 PLC的特点

（1）硬、软件一体化设计：PLC各子功能站点采用相同类型的硬件、软件配置，硬件上的互换性使用户可减少备件，提高维护性。

各种热电偶、热电阻和标准的4～20 mA（或1～5Vdc）信号通过PLC的I/O卡输入系统，上位计算机和PLC采用通讯的方式来连接。PLC具有开路和短路实时检查功能，出现问题自动报警，能够克服零漂和增益变化的影响。控制系统的模拟量输入输出信号精度优于±0.1%，可接受和输出标准的DDZ-Ⅲ型仪表信号4～20 mA（或1～5Vdc），执行机构在断电时可保持在当前位置。数字量输入输出信号都有光电隔离功能，输入即可采用触头式，亦可采用高低电平方式，输出信号采用触点方式。

（2）实时性高：动态画面调用速率小于1秒；实时数据刷新速率小于1 s；操作响应速率小于2 s。

（3）全中文窗口化操作平台：有助于运行人员高效，方便的操作和上机培训。操作系统软件采用Windows XP，应用软件采用相应公司的组态软件。

（4）全图形化开放式组态，具有中文在线注释功能，在、离线仿真等功能。

（5）强扩展性：可在原有系统的基础上通过增加功能站硬件或设备或软件来扩展其功能，同时不降低或影响原系统的性能。

5.3 人机接口站（MMI）的配置说明

（1）工程师站/操作员站（ENG/OPU）。

OPU为操作员提供图形、列表、操作、历史数据再现等，可在打印机上输出。运行Windows多任务网络操作系统和应用软件。所有OPU均为全能值班配置，图像、操作、数据一致。

ENG主要完成实时数据库、控制块、图形、趋势、报表等系统数据的生成和下装，完成对系统的详细自诊断和系统数据的列表和后备。运行Windows多任务网络系统和应用软件包。

热工专业人员通过工程师站对系统进行组态、维护。专业工程师在授权的情况下，可以在现场对系统进行在线或离线修改。同时，所有运行情况和控制逻辑均可在工程师站上查看，增加了用户对系统掌握的程度，以及系统软件、硬件的透明度。当不需组态时，可运行与操作员站完全相同的软件。

工程师站同时兼HSU/LOG功能，HSU主要完成历史数据的收集和服务，LOG完成定时报表收集和再现打印。运行Windows多任务网络系统和HSU/LOG软件，包括历史数据、数据追忆、报警日志（含操作记录）、报表及经济指标等。所有的记录数据存储时间都能配置，历史数据最短时间为系统所有点/半年（视硬盘大小），最快收集时间为0.5 s。

（2）打印机（PRN）。

PLC系统配置1台A4激光打印机，用于记录打印和LCD图象拷贝。

5.4 本系统主要针对燃烧调节、汽包水位调节、主蒸汽温度调节进行调节和控制

在调节回路中，分别设置了维护界面，用于修改设定值、前馈系数、控制步长、P.I.D参数等。燃烧调节由燃烧器配套的比例调节器来控制完成。汽包水位是锅炉运行的一个重要参数，水位过高会影响汽水分离装置的正常工作，导致蒸汽带水量偏离指标；水位过低则会破坏水循环，导致水冷壁管道破裂，给水调节的目标就是将汽包水位控制在一个相对恒定的位置。在偏离给定值较远时可以采用单冲量调节，而接近给定值时换用三冲量调节。

参考文献

[1]邹国栋，钟金华.PLC在小型燃油锅炉电控系统中的应用[J].电子世界，2006（4）：6-7.

[2]龙立义，叶玉兰.超临界直流燃煤锅炉燃油工况燃烧调整[J].锅炉技术，2008（3）：48-50.

[3]西门子PLC产品资料.

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