时间：2022-08-21 00:15:46
【关键词】 锅炉机组 自动化 控制技术 应用
锅炉的作用就是把其他的热能转变为其他工质的热能，生产规定参数和品质的工质设备。而自动化控制技术主要是把自动控制技术，计算机技术以及锅炉节能等几项技术紧密结合，而形成一个计算机控制系统。如果在锅炉机组运行中应用自动化控制技术，则不仅能够提高锅炉的热效率，而且对降低耗煤量，达到节能减排的效果也具有重要的意义和价值。
1 锅炉机组应用自动化控制技术的意义
以前，若实现对锅炉能量输出的控制，主要通过调节锅炉上阀门来实现。例如调节引风机和鼓风机的通风口来实现对进风的控制，但是在整个调节过程中，风机的转速没有改变，用能源转化来的风能，那些没有用的部分就白白浪费掉了，而风机长期在满负荷状态下运行，极易造成，不但容易造成能源浪费，还容易导致故障率增多。如果在锅炉机组中自动化控制技术的应用，不仅能够实现锅炉调节过程的可视化和智能化控制，实现对现行锅炉技术的良好升级。其中风机的风量由转速决定，而转速与风机的功率成正比[1]。PLC技术是一种综合计算机技术、自动控制技术和通讯技术的通用工业自动控制装置。在锅炉中安装上PLC设备，就相当于在锅炉上安装了一台微型的计算机，人们对锅炉的控制过程可以通过对一台微型计算机的操作来全部达成，十分方便、快捷。以PLC和变频器的运用为特征的变频调速技术和自动控制技术可以有效地实现对风机功率的调节，从而实现根据实际需要为锅炉系统提供风量，相应地减少阀门调节风量的状态下的那种不必要的能源浪费。
2 锅炉机组中对自动化控制技术的实际应用
2.1 锅炉机组中对自动化控制技术的应用原理
在没有调节系统的情况下，锅炉的电机和风机会一直处于满负荷的工作状态，无用功耗明显，这也是能源浪费的主要原因。针对锅炉的原有缺陷，将锅炉的鼓风和引风系统都装上变频调速和PLC控制方式。锅炉运行的过程中，里面的蒸汽压力会送至蒸汽压力变送器，鼓风变频器将该压力值与给定作比较，并改变鼓风机的输出频率，鼓风机的转速改变，鼓出的风量得到调节，炉膛中的火焰也随着得到控制，从而使锅炉中的蒸汽压力维持在一定范围内。而引风变频器则是根据炉膛内的负压产生的信号变化，对炉膛中的负压进行调节[2]。当鼓风变频器和引风变频器还能按照预先给定的指令，将鼓风和引风匹配到最佳状态，这时候，锅炉的进煤和排渣速度都趋向合理，煤块能够得到最充分的燃烧。这是因为煤层的厚度一定的时候，炉排的输出频率应随鼓风变频器，按照一定的比例输出。如果锅炉内的蒸汽压力为0.4MPa，负压给定为-25Pa，假设这时，变频器将鼓风和引风都调节到最佳匹配，那么炉排变频器的输出频率应是鼓风变频器输出频率的75%的方式进行工作，这时候，进煤和排渣速度也趋向于合理，煤层厚度一定[3]。
2.2 锅炉机组中对自动化控制技术的应用过程
整个锅炉的运行过程都需要PLC来控制完成。系统自动变频条件系统分为手动和自动两种运行控制方式，手动控制时，系统按照FV端子上的电位器控制频率的大小来运行，自动时则按照内部参数的设置进行自动调节的方式运行，具体的切换工作则是由PLC来进行的。具体的过程是，手动档时，鼓风、引风、炉排变频器各自以给定的频率独立运行，整个锅炉系统处于正常工作状态。引风将炉膛内的空气抽干形成负压，5min后炉排送煤，15min后鼓风运行[4]。PLC则自动识别锅炉内的水位情况，并在需要时进行补水工作。待运行稳定后，可将锅炉设置到自动运行状态，让锅炉保持最佳工作方式。不论是自动还是手动工作方式，锅炉的急停开关被启动时，在PLC的控制下，系统会按照鼓风、炉排、引风的顺序，延时对其进行停止，急停结束时，则会按照相反的顺序重新开启。系统发生故障时，PLC还能立即对锅炉执行保护措施，并通过故障显示器报警，还能将系统运行状态也通过显示器也实时显示出来。引入PLC和变频器控制系统之后，鼓风设备的输出功率通常为额定功率的40%，而引风约为45%，炉排接近30%，节省电能将近50%。不光如此，燃料也能得到更充分的燃烧，烟囱冒黑烟的现象甚至得到了消除[5]。
3 锅炉机组中对自动化控制技术的应用效果
（1）锅炉电机在变频控制技术的作用下，启动过程较为平滑，这就延长了电机的使用寿命，还有效地减少了电机的故障率，而且避免了电机开启状态下对整个电网的冲击。
（2）用变频器对电机的转速进行控制的做法，也减少了控制挡板和调节阀过程中的机械磨损，相应的卡死等故障也就大大减少，设备的维修成本也就随之降低。
（3）调速作用使得电机能够在小于额定转速的状态下工作，电机在满负荷状态下常有的那种噪音污染状况大大减轻。
（4）PLA和变频器的安装过程简单，所需增加的硬件设备少，成本低，新设备安装完成后，操作更加简单，而且不用破坏锅炉原有的配电设施和工作环境。
（5）智能化控制过程，过压、过流、欠压、过载等异常发生时，能够立即识别并自动发出保护指令，并能及时报警通知工作人员。控制过程安全有效。
（6）能够自动控制锅炉风量共供给和炉膛压力，减少了人工操作的弊端。
4 结语
锅炉机组中应用自动控制技术，既能够满足锅炉在各种状态下的要求和生产工艺的需要，还能够最大限度地节约能源，降低设备的噪声污染，是一种先进的控制方式。其环保节能优点，使得这项技术受到了国家政府和民众的普遍重视。随着电子技术的发现，这项技术还会更加完善，其推广应用前景将会是十分广阔的。
参考文献：
[1]周亚峰.浅谈电气自动化控制系统的应用及发展趋势[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2011（06）：178-179.
[2]高峰，刘海旺，高伟.浅谈电厂锅炉主蒸汽温度变化原因及控制方法[J].中国新技术新产品，2012（19）：120-123.
[3]付凤歧，戎华.锅炉自动化控制过程中炉排改造的实现方法.
关键词：控制系统；自动化控制；环保
中图分类号：TP27 文献标识码：A文章编号：1672-3198（2008）06-0314-02
1 引言
锅炉微机控制，是近年来开发的一项新技术，它是微型计算机软件、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物，我国现有锅炉每年耗煤量占我国原煤产量的1/3，目前大多数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染严重的生产状态。提高热效率，降低耗煤量，降低耗电量，用微机进行控制是一件具有深远意义的工作。
2 锅炉控制系统的一般结构与工作原理
锅炉微机控制系统，一般由以下几部分组成，即由一次仪表、现场机、上位机、手自动切换操作、执行机构及阀、电机等部分组成，一次仪表将锅炉的温度、压力、流量、氧量、转速等量转换成电压、电流等送入微机。控制系统包括手动和自动操作部分，手动控制时由操作人员手动控制，用操作器控制变频器、滑差电机及阀等，自动控制时对微机发出控制信号经执行部分进行自动操作。微机对整个锅炉的运行进行监测、报警、控制以保证锅炉正常、可靠地运行，除此以外为保证锅炉运行的安全，在进行微机系统设计时，对锅炉水位、锅炉汽包压力等重要参数应设置常规仪表及报警装置，以保证水位和汽包压力有双重甚至三重报警装置，以免锅炉发生重大事故。
微机控制系统由工控机、显示器、打印机、手操器、报警装置等组成，能完成对给水、给煤、鼓风、引风等进行自动控制，使锅炉的汽包水位、蒸汽压力保持在规定的数值上，以保证锅炉的安全运行，平稳操作，达到降低煤耗、提高供送汽质量的目的，同时对运行参数如压力、温度等有流程动态模拟图画面并配有数字说明，还可对汽包水位、压力、炉温等进行越限报警，发出声光信号，还可定时打印出十几种运行参数的数据。以形成生产日志和班、日产耗统计报表，有定时打印、随机打印、自定义时间段打印等几种方式。
3 锅炉控制系统中各控制回路的介绍
锅炉控制系统，一般有蒸汽压力、汽包液位、炉膛负压、除氧器水位、除氧器压力等控制系统。锅炉的燃烧控制实质上是能量平衡系统，它以蒸汽压力作为能量平衡指标，不断根据用汽量与压力的变化调整燃料量与送风量，同时保证燃料的充分燃烧及热量的充分利用。
3.1 锅炉给水控制回路
给水自动调节的任务是使给水流量适应锅炉的蒸发量，以维持汽包水位在允许的范围内。给水自动调节的另一个任务是保持给水稳定。在整个控制回路中要全面考虑这两方面的任务。在控制回路中被调参数是汽包水位，调节机构是给水调解阀，调节量是给水流量。 对汽包水位调节系统产生扰动的因素有蒸发量、炉膛热负荷（燃料量），给水量。
由于给水调节对象没有自平衡能力，又存在滞后。因此在一般锅炉控制系统中汽包液位回路采用闭环三冲量调节系统。所谓三冲量调节系统就是把给水流量，汽包水位，蒸汽流量三个变量通过运算后调节给水阀的调节系统。
锅炉给水系统中还有一个比较重要的控制回路是给水压力回路，因为汽包内压力较高，要给锅炉补水必须提供更高的压力，给水压力回路的作用是提高水压，使水能够正常注入汽包。但在蒸汽流量未达到满负荷时，对给水流量的要求也不高。在老式的锅炉系统中一般采用给水泵一直以工频方式运转，用回流阀降低水压防止爆管，现在一般采用通过变频器恒压供水的方式控制水压，具体实现方式是：
系统下达指令由变频器自动启动第一台泵运行，系统检测给水管的水压，当变频器频率上升到工频时，如水压未达到设定的压力值，系统自动将第一台电机切换至工频直供电，并由变频器拖动第二台水泵运行，如变频器运行到工频状态时供水母管压力仍未达到设定压力值系统自动将第二台水泵切换至工频直供电，再由变频器拖动第三台运行，依次类推，直至压力达到设定值。若锅炉需要的给水量减少，变频控制系统可自动降低变频器的运行频率，如变频器的频率到零仍不能满足要求，则变频器自动切换至前一台水泵进行变频运行，依次类推。变频恒压供水控制系统的实质是：始终利用一台变频器自动调整水泵的转速，切换时间以管网的实际压力和设定压力的差值决定，同时保证管网的压力动态恒定。值得注意的是为了防止变频器报警停机或其他故障造成水泵不转会引起锅炉缺水，所以应该加反馈装置确保变频器正常工作。
除此之外锅炉的供水系统中还包括除氧器压力控制和除氧器水位控制，除氧器压力控制主要是为了保证除氧器口有足够的蒸汽压力用于将软化水除氧，这是一个单闭环控制回路，输入参数是除氧器压力输出参数控制除氧器进汽阀。除氧器水位控制主要是为了保证除氧器内有足够的水提供给锅炉，这是一个单闭环控制回路输入参数，是除氧器水位输出参数控制除氧器进水阀。
3.2 锅炉燃烧调节系统
燃烧过程自动调节系统的选择虽然与燃烧的种类和供给系统、燃烧方式以及锅炉与负荷的联结方式都有关系，但是燃烧过程自动调节的任务都是一样的。归纳起来，燃烧过程自动调节系统有三大任务：
① 维持汽压恒定。汽压的变化表示锅炉蒸汽量和负荷的耗汽量不相适应，必须相应地改变燃料量，以改变锅炉的蒸汽量。
② 保证燃烧过程的经济性。当燃料量改变时，必须相应地调节送风量，使它与燃料量相配合，保证燃烧过程有较高的经济性。
③ 调节引风量与送风量相配合，以保证炉膛压力不变。
燃烧调节系统一般有三个被调参数，汽压、烟气含氧量和炉膛负压。一般有3个调节量，他们是燃料量，送风量和引风量。燃烧调节系统的调节对象对于燃料量，根据燃料种类的不同可能是炉排电机，也可能是燃料阀。对于送风量和引风量一般是挡板执行机构或变频器。
系统各回路中都设置了手自动两种操作方式，为了实现无扰动切换，系统引入了各控制对象的反馈值，在手动操作时PLC输出会自动跟踪控制对象的反馈，当切换到自动状态时可以进行无扰动切换，使系统平稳的过渡到自动状态。
4 锅炉控制系统组成结构
上面我们针对锅炉控制系统的各控制回路原理的做了简要分析，依据以上分析，我们知道构建一个可靠的、智能随动的智能控制系统是保证锅炉安全生产的基础。锅炉控制系统是典型的多变量、纯滞后、强耦合的控制系统，如果不能在控制策略和软件实现上很好地解决多变量解偶关系和滞后响应问题，那么，实施智能锅炉控制系统改造后同样也将无法实现预期的目标。
在控制系统设计上我们采用集中控制分散驱动的集散控制思想，把控制系统分为三层：
（1）信息管理层：完成系统关键技术数据的设定、实时数据和运行状态的监视与控制、历史数据的查看、数据报表的记录与打印、报警与故障的提示处理等功能；主要由上位工控机、组态开发软件、应用程序、通讯模块等组成；
（2）控制层：主要完成各种控制动作命令、实时数据的采样与处理、连锁动作的关联表达、控制算法的实现、异常现象的自动处理等功能；主要由可编程逻辑控制器的开关量模块、模拟量模块、智能PID调节仪、变频器、可编程逻辑控制器应用程序等组成；
（3）设备层：主要接受来自的控制器控制命令，执行相应的动作或提供相应的检测数据。主要由断路器、交流接触器、压力变送器、温度变送器、流量变送器、电动开关阀、模拟信号隔离分配器等组成。
关键词：自动化维护安全生产效益
1 前言
采用蒸汽热采是稠油稳产的重要措施之一，对保持油田稳产起到了重要的作用。尤其是对石油勘探新增储量十分有限的老油田，因面临后备储量严重不足、油田产量逐年递减、井网加密增加可采储量有限、高含水阶段措施难度大，其增油量已无法弥补油田的递减的情况下。采用蒸汽热采技术是稠油稳产和提高采收率的有效可行措施。为稠油热采提供足量的合格蒸汽，是注汽系统一项长期、艰巨、重要的任务。
因此，控制过程介质各项质量及安全生产指标的自动化仪表控制系统的精确平稳运行，在稳定生产、优化控制、维护及检修成本等方面起着举足轻重的作用，是提高注汽锅炉运行时效及安全生产的保证。
2 注汽锅炉自动化仪表系统简介
注汽锅炉有五大系统，即：水、电、燃料、风、汽；自动化仪表控制系统则是注汽锅炉的控制核心。我厂使用的的注汽锅炉，多属八十年代从国外引进的产品。随着注汽锅炉控制系统的升级改造，大量零配件的国产化替代；目前注汽锅炉现场使用的控制方式有气动控制、气电转换控制、电动控制等；仪表的种类多、型号多，无形之中增加了许多控制环节和操作细节。
⑴、锅炉点火、运行、干度、烟气含氧、蒸汽压力控制及报警停炉均处在自控状态。
⑵、点火程序器的各种功能以程序方式装入锅炉的可编程控制器中，其输出模块经继电器后进行输出，控制电磁阀、电动阀以避免模块烧坏。
⑶、锅炉进口水压低、天然气压力低、仪用空气压力低、燃油压力高低、蒸汽压力高低、雾化压力高低报警开关均以压力变送器代替，用其产生的信号来控制各自的报警；水流量低报警利用水流量差压变送器产生的信号进行报警控制。
⑷、锅炉控制盘配报警显示屏，能显示水量、火量、蒸浊、管温、烟温、喉浊、蒸汽压力、干度、烟气含水量氧、进口水压、天然气压力、燃料压力、雾化压力，并对各种报警能自动显示和记忆。通过屏幕操作，对锅炉的各报警点整定值设定。
⑸、当蒸汽压力、干度、烟气含水量氧量、自控系统出现故障时，能通过屏幕操作来调节水量、火量、烟气含氧量、蒸汽出口压力。
因此，在日常生产的操作、使用、维护、检修过程中，常因其内在的技术含量及诸多的控制环节和操作细节，使理解、掌握、操作的难度加大；无形中增大了维修工作量及注汽锅炉运行成本的支出。
注汽锅炉控制系统包括两部分：锅炉时序控制系统（点火程序器）和运行参数控制系统（PLC控制系统）。时序控制系统主要是对注汽锅炉的点火程序进行控制，注汽锅炉的自动点火过程是保证注汽锅炉能否安全、可靠运行的关键部分，点火程序器控制自动点火过程包括前吹扫、点火启炉、火焰检测、自动调节系统投入、正常运行、后吹扫六个步骤。点火程序器具有较高的实时性，有时间分配显示, 并巡回对各保护状态进行检查 ,在其120S运行中若发生故障或停炉动作时，即可根据其运行时段对应的执行部件自检，报警并显示故障所在部位。具有很强的自检保护功能。
运行参数控制系统（PLC控制系统）主要是对注汽锅炉的运行参数进行控制。PLC包括CPU、输入模块和输出模块。从PLC的设计理论来讲其故障率较低。但是在PLC组成的各类控制系统中，由于复杂的逻辑关系、繁多的控制元件、分散的执行机构和运行设备，一旦其中发生误操作或者元件、设备的故障将会造成生产上的损失和安全事故。注汽锅炉运行环境的震动，辐射，粉尘对PLC的长期运行是不利的。尤其在我厂零区，一区，泌浅10区，采用天然气燃烧或油气混烧的锅炉，必须使用点火程序器和PLC相结合的控制系统。注汽锅炉（注汽锅炉是引进的北美湿蒸汽发生器，美国国家电工协会有明确规定此类工业设备的控制系统必须有双重保护控制）一但PLC或点火程序器任何一个出现故障，控制系统的双重保护至少有一道起到保护；否则将造成重大人身伤害或设备损坏事故。
随着科技的发展，DCS控制系统逐步应用范围越来越广，DCS是集计算机技术、控制技术、网络通信技术和图形显示技术于一体的系统，在自动化控制中实现了分散控制、集中监视、操作和管理。
我厂在BQ10注汽站、三区注汽站应用了混合控制系统， 既吸取DCS“管理集中， 控制分散”的设计精髓， 又保留PLC所固有的灵活性及低价位等优点， 适用于离散控制、顺序控制及连续控制的注汽锅炉自动化仪表控制系统，用低成本完成了注汽锅炉自动化仪表控制系统的升级。
3 注汽锅炉自动化仪表控制系统的故障基本分析步骤
3.1首先，要透彻地了解相关自动化仪表控制系统的生产过程、工艺流程；了解自动化仪表控制系统的设计方案、结构、特点、性能、控制参数及特殊要求等。无论是学习、了解生产过程、工艺流程；学习掌握自动化仪表控制系统的结构、特点、性能，还是学习掌握运转设备的控制、转换方式及注汽锅炉的热能转换利用等；都应遵循质量守恒和能量转换定律；人们正是掌握利用了此点，从而实现了工业生产的各种自动化控制方式。对生产过程、工艺流程的学习、了解，可概括为“找生产介质的起点，介质进设备，有进必有出，如果出来的不是原介质，那么原介质就在设备中发生了能量转换。”熟练的掌握生产过程、工艺流程是自动化仪表维修人员必备的基本能力。
3.2在分析判断仪表系统故障前，要向现场操作工人了解生产过程的负荷及介质的参数变化情况，了解仪表和设备的控制关系及控制参数范围。当仪表的测控参数出现异常时，首先要判断设备是否出了故障。如果确认为设备正常，在根据故障现象对仪表状态进行分析，判断故障原因。进行综合分析，以确定仪表故障原因所在。
3.3复杂的自动化仪表电气设备电路，应根据其控制关系和原理图，分析确定故障的可能范围，查找故障点。自动化仪表电气设备的电路总是由输入单元、输出单元和控制单元构成，主回路故障一般简单、直观、易于查找，其复杂性主要表现在控制电路上。一个复杂的控制电路又是由若干个基本控制单元或环节组成。它们就像搭积木一样，根据设备的功能、生产工艺和控制要求，通过设计有机地组合在一起完成控制须求。维修时应根据故障现象结合控制关系和原理图，确定故障可能的单元或环节。再根据主回路的接线特征，还可根据辅助连锁点的连锁接线查找相应的电器或单元，在此基础上进一步分析确定故障点。
4 注汽锅炉自动化仪表系统的故障分析
自动化仪表控制系统经过一段时间的运行，会产生各种各样的故障，导致设备停止运行影响生产，严重的甚至会造成人身、设备事故。其故障大致可分为两大类：一具有直观外特征性的故障。如火量调节风门不变化，元器件、线圈、接点、触点明显变色、发热、冒烟、散发焦糊味等。这类故障多是机械卡阻，线圈绝缘下降或击穿损坏，接点、触点，松动、虚接，氧化锈蚀，短路或接地造成。二没有外特征的隐性故障。这类故障是检修的难点，也是主要故障，其主要问题在测控线路或仪表元器件本身。如水量、火量无法调节，调校不精确，参数设置不当，接点接触不良或松脱，测控线断路或开路、绝缘破损，元器件更换不当，气动表管路堵塞等原因所致。
4.1温度测量仪表的故障分析及解决思路：
温度显示控制仪多应用于监控注汽锅炉的蒸汽温度、炉管温度、烟气温度、喉部温度等重要关键部位。根据温度测量控制仪表的原理、结构、特点分析故障原因：
首先，对二次表进行设置核对及报警点测量和范围进行校验。其次对热电偶、补偿导线进行检查。热电偶、补偿导线因选用的导体材质不同，导体电阻值不同、其测量范围也不相同。在选用、安装、更换热电偶、补偿导线及二次仪表时必须选型一制，否则将出现较大的测量误差，影响锅炉的安全连续运行。
温度仪表系统的指示值突然变到最大或最小，一般为仪表系统故障。因为温度仪表系统测量滞后较大，不会发生突然变化。此时的故障原因多是热电偶、补偿导线断线或变送器放大器失灵造成。
4.2压力测量仪表的故障分析及解决思路：
压力测量仪表是注汽锅炉重要的监控仪表。压力仪表指示出现死线，工艺操作变化了压力指示还是不变化，一般故障出现在压力测量系统中，首先检查测量引压导管系统是否有堵的现象，不堵，检查压力变送器输出系统有无变化，有变化，故障出在控制器测量指示系统。
4.2流量测量仪表的故障分析及解决思路：
水量测量仪表由节流孔板、平衡阀、差压变送器、信号传送管线、显示仪表组成。当流量变大时，差压也变大，盖片与喷嘴间的距离变小，使放大器的背压增加，输出信号增加。反之，输出信号减小。输出信号通过管线传送到水量表上，在水量显示仪表上显示出水量的数值。
水量控制仪表指示值达到最小时，首先检查现场检测仪表，如果正常，则故障在显示仪表。若是差压变送器的故障，原因有：孔板差压流量计可能是正压引压导管堵；差压变送器正压室漏等。
4.3点火程序器的故障分析及解决思路
注汽锅炉的启动、运行、调节、停炉、保护的实现均以点火程序器为操作指挥中心 ,程序控制系统充分考虑到各种必要的联锁 , 避免错误的操作和设备故障造成的事故 ,体现了良好的安全性。点火程序器120S运行时段能够完全检测到注汽锅炉各检测执行部件的工作状况是否正常；是注汽锅炉控制系统故障查巡的一个重要检测点。
故障分析及排除，为了锅炉的安全运行在锅炉点火之前对锅炉进行5分钟的前吹扫，在锅炉停炉后进行15分钟的后吹扫，以排除炉膛中的可燃气体，以免在点火时，发生爆炸。当锅炉前吹扫后点火程序器不走，不工作这时应检查其控制电源情况，看线路是否有无断开或者接触不良。如果正常则可能是点火程序器本身故障，应更换程序器再做试验。若程序器一直进行预吹扫而不走说明是大火开关未闭合，若吹扫结束不点火，说明小火开关未闭合，应将大小火开关调到最佳位置。
当锅炉在正常点炉引燃火期间无引燃火，首先检查引燃回路，引燃压力应大于0.07Mpa,确定引燃气阀是否打开。其次检查点火回路，取下火花塞检查是否打火，观察程序器是否正常并判断其好坏，然后正确安装。检查点火变压器，断开点火变压器，将万用表调到欧姆档，判断电阻是否正常，然后恢复线路。检查火焰监测器，取下火焰监测器，对着打火机火焰，看火焰指示表的指示情况，判断好坏并安装，如果光敏管损坏应及时更换。最后检查引燃枪及风门，判断配风管阀门开度是否合适，若不合适应调节配风，拆下引燃枪检查有无堵塞。
当引燃电磁阀打不开时，这时应检查电磁阀是否带电，线圈是否正常，阀杆、阀座和底座是否粘连。
当正常点炉主油阀打不开时，这时应检查主油阀是否带电，线圈是否正常，电动阀的传动机构是否正常。当雾化电磁阀打不开开时，这时应检查电磁阀是否带电，线圈是否正常，阀杆、阀座和底座是否粘连。当点火过程有引燃火但没有火焰信号时，这时应检查火焰检测器接线、电压是否正常，光敏管是否完好，微安表接线是否正常。当锅炉点着后不能调火或调水时，这时应检查调火开关、气源压力是否正常，调火、调水定值器、偏值器有无输出，调火、调水电磁阀是否带电，线圈是否正常。当点火正常后几秒钟熄火报警停炉时，这时应检查燃油系统的油压、燃油含水、雾化空气压力。
关键词：母管压力；协调控制
中图分类号：
TB
文献标识码：A
文章编号：1672.3198（2013）03.0191.01
1概述
大庆石化公司热电厂共有6台410t/h煤粉锅炉，采用母管制并列运行方式，向大气石化公司乙烯化工装置提供蒸汽，并上网发电。对于母管制运行热电厂，母管蒸汽压力的稳定对于提高发电机组热效率和外供蒸汽品质具有重要意义。因此，提高母管压力控制精度，并尽量接近额定压力运行，即“靠上限”运行，最大限度地提高发电机组运行的安全性、稳定性和经济性。
2煤粉锅炉燃烧过程自动控制及母管压力协调策略
锅炉负荷协调控制的前提是参与协调控制的锅炉已经实现了全自动控制，包括燃烧系统（燃料调节、送风调节和引风调节）、蒸汽系统和水系统的自动控制，并且具有良好的调节品质。
2.1燃烧系统自动控制
锅炉燃烧系统自动控制是稳定母管压力的基础，只有单台锅炉能够根据负荷需求及时调整自身负荷，才能保证母管压力稳定。
2.1.1燃料量控制
燃料量控制系统的任务是维持锅炉出口蒸汽压力或出口蒸汽流量的稳定。汽压过高、过低或者急剧变化，对锅炉以及整个电厂运行都是很不利的。因此，本项目首先分析锅炉暂态、稳态、内扰、外扰的特点，然后基于多模式切换控制技术建立了锅炉四种运行模式的在线分析方法、各种运行模式下不同控制策略以及自适应切换原则。
2.1.2送风量控制
以中储粉仓式煤粉锅炉为例，送风机提供的总风量经空气预热器后，分三路（一次风、二次风、三次风）送入炉膛。本项目全面研究了一次风、二次风、三次风的作用原理和相互关系、并提出了相应的控制方法。
2.1.3引风量控制
锅炉运行过程中，引风必须与送风协调，送风、引风协调控制及其在引风自动控制回路中采用PID与FUZZY相结合的控制策略，克服了因炉膛漏风变化引起的送、引风系统难以控制问题，实现了送风、引风系统的长期、稳定自动运行。
2.2母管蒸汽压力协调控制
2.2.1锅炉负荷优化协调
并列运行锅炉的特性差别很大，负荷优化协调控制技术在满足蒸汽母管负荷总需求的同时在锅炉之间优化分配负荷，尽量使特性好、煤耗低的锅炉多带负荷，从而使总的耗煤量降低。
锅炉负荷优化协调的核心是根据锅炉煤耗特性的不同，利用等微增率法进行锅炉间负荷的优化协调，再将优化结果做为给粉量控制器的给定值下达至各调压炉，从而在实现母管蒸汽压力自动控制的同时兼顾机组经济性。
2.2.2母管蒸汽压力协调控制
根据母管系统中的总负荷、运行锅炉数量、各台锅炉状况，制定母管制锅炉运行规划，即确定哪些锅炉负责调压，哪些锅炉定负荷。以母管压力为调节目标，设置母管压力调节器，计算母管中参与调压的所有锅炉的总负荷给定值，即各台锅炉负荷给定值之和。各炉负荷按一定比例将母管中的总负荷需求分配给各台调压锅炉和定负荷锅炉。
3效益分析
（1）锅炉燃烧系统投入自动后，可使锅炉的过剩空气系数维持在最佳值，保证有较好的燃料和空气的配合比例，从而提高了锅炉的效率。
从设备的使用寿命来看，正常运行时汽包水位基本围绕设定值画直线，波动很小，汽温汽压运行稳定，水循环的可靠性及蒸汽水量均得到了保证，由此可大大延长水冷壁、过热器的使用寿命，由此节省的设备更新、检修维护费用也非常可规。
（2）提高了机组热效率。汽轮机的供汽压力和供汽温度越高，汽轮机的效率也越高。
（3）提高了电厂运行的稳定性。锅炉运行过程实现全自动调节后，锅炉的各种运行参数都处于最佳状态，可有效防止局部过热、超温、超压等威胁锅炉安全运行的事故发生，从而减少锅炉非正常停炉次数；提高了运行的稳定性。
（4）减缓了设备老化、疲劳速度。负荷协调自动投运后，母管压力稳定，可有效防止水冷壁、过热器等高压容器部件的超压现象，减缓了设备老化及金属疲劳速度。
（5）减轻了运行人员的劳动强度。自动控制投运后，运行人员的手动调节操作减少了90%以上，明显减轻了运行人员的工作量。
关键词：循环流化床锅炉 自动控制技术 优点
1 循环流化床锅炉燃烧技术的概念
循环流化床锅炉技术具有污染小、安全可靠、燃烧适应性广等特点，其根据自身优势活跃在工业锅炉及废弃物处理等领域，循环流化床锅炉技术拥有很大的商业发展空间。循环流化床燃烧技术作为一种新型的燃烧技术，其燃烧系统较为复杂，燃料燃烧形成飞灰始终流动在锅炉燃烧系统当中，流动状态的燃烧飞灰浓度较大容易影响其他控制技术的发挥，所以在循环流化床锅炉工作的过程中还需要人工进行操作调节。
如何调节各个参数之间的影响，使其控制系统操作变得稍微简单一些，对循环流化床锅炉控制系统进行研究与分析，设计合理有效的循环流化床锅炉控制系统是目前需要解决的问题。
2 循环流化床锅炉控制系统的分析
2.1 燃烧控制系统
循环流化床锅炉燃烧控制系统要保证燃烧过程中热量与负荷相适应，减少燃料不必要的损耗，从而实现锅炉燃烧控制系统的安全及高效运行。
锅炉燃烧控制系统具体可表现为对稳定的蒸汽压力及料床温度、锅炉燃烧的经济与环保、控制炉膛压力及床高范围等方面的控制。循环流化床锅炉燃烧机理比较复杂，各参数之间耦合关系难以控制，被调参数容易同时受到多个调节参数的影响，给操控和受控变量配对造成了困难，所以循环流化床锅炉自动化控制难于一般锅炉的控制。
目前设计的燃烧控制系统比较简单，在燃烧自动控制系统运作的过程中，容易受到各个环节的影响，导致燃烧自动控制系统无法发挥出自动化控制的效用，最后还是依靠人工手动操作控制系统完成。主汽压力控制与床温控制是整个燃烧控制系统当中最关键的两个控制变量，改变控制方案使主蒸汽压力处于正常范围内，控制负荷要求及内扰的变化，促使循环流化床锅炉燃烧控制系统安全可靠的运行。循环流化床锅炉燃烧控制最关键的就是要解决内扰问题，煤质煤量在整个燃烧控制系统当中影响作用比较大，煤质煤量的变化容易导致燃烧控制系统的不稳定，致使自动化系统难以发挥作用。且床温会随着负荷变化而发生巨大变化，因此需制定出合理的床温控制方案。各个操控变量相互影响容易引起严重的耦合关系，致使生产效率的降低。循环流化床锅炉想要实现经济运行，就要设计更加合理的控制策略，改变关键变量间的耦合关系，解决内扰影响等问题，从而实现循环流化床锅炉自动控制水平的提高。
2.2 汽水控制系统
汽水控制是根据锅炉供水流量判断蒸汽负荷的控制要求，将主控制蒸汽温度控制在规定范围，并且使汽机与锅炉同时展开安全、经济、有效的运作。汽水控制系统主要是由汽包水位、主蒸汽温度两方面进行控制。
循环流化床锅炉和一般锅炉的汽水系统大致上是一样的，可根据一般锅炉的研究设计汽水控制系统的方案。汽水控制系统在正常稳定的工作环境下，自动化运作能够较多的使用，如果运作过程中工况发生了变化，控制策略将无法主动适应控制要求，这时则需要人工进行手动操作控制。一旦汽水控制系统运作工况发生了改变，自动控制将无法发挥控制优势，所以对于汽水控制系统新策略的研究，有助于实现循环流化床锅炉自动化控制水平的提升。
3 循环硫化床锅炉的控制系统方案
为了使循环流化床锅炉的控制系统设计更加简单化，通过PID控制算法改变控制系统的设计结构，这种控制算法是目前工业控制中的关键技术之一。由于循环流化床锅炉燃烧机制复杂，系统间各个变量存在着密切的耦合关系，流动状态的燃烧飞灰浓度较大，随着负荷的改变飞灰浓度也发生变化，与一般锅炉燃烧飞灰相比，循环流化床锅炉燃烧飞灰比较难以控制。所以设计循环流化床锅炉控制系统的最佳方法是控制变量之间的关系，由主控变量作用次要控制变量，在控制系统运作的过程中次要控制变量发生了误差，主控变量可及时地做出补偿。
3.1 压力控制方案
锅炉主蒸汽母管调节系统最主要是能够检测并计算负荷分配指令，调节锅炉的电汽负荷，控制母管压力有利于主蒸汽母管发挥出调节功能，影响母管压力最主要的是燃料及一次风这两方面的原因，主汽压力随着燃料的减少而减少，一次风减少时主汽压力再次减少，控制燃料及一次风指令全部由锅炉燃烧指令调节，所以想要控制主汽压力还是要从燃烧控制压力的设计方案着手。针对燃料系统的内扰环节，可通过计算输送的煤量及焦量热值，始终保证锅炉燃料热值的稳定，不会出现煤质煤量变化影响炉膛热值的现象，控制系统也可在供料及煤机跳闸的环节设计相应的燃料自动补偿，确保解决燃料内扰所产生的影响。
3.2 床温控制
由于影响床温的控制参数较多，一次风、燃料、石灰石等参数发生了变化，都会致使床温发生改变。循环流化床锅炉当中床温在850～900℃范围能够达到脱硫的最佳效果，这就表示床温也可不参照规定范围的数量。一次风通过动态静态影响床温，动态静态下燃料变化对于床温并没有产生作用，床温依然随着燃料的增长或减少而升高或降低。循环流化床锅炉床温根据一次风和燃料的变化而变化，限于床温与一次风、燃料紧密的耦合关系，在设计控制系统床温只能通过人工手动操作进行调整，从而避免床温变化而增加更多参数间的耦合关系。
3.3 风量控制
循环流化床锅炉比一般煤粉炉当中的风量控制更为重要，由于循环流化床锅炉的风系统由一次风、二次风、返料风及播煤风组成，风量控制的目的是一次风在各种负荷工况当中仍能保持循环流化床锅炉的燃料流化、床温、二次风氧量、分配上下二次风量的过程中，完成分级燃烧减少锅炉NOx的排放。
循环流化床锅炉的控制系统是围绕一次风、二次风、燃料量这三个指令所构成，锅炉指令当中风量的控制就是要合理分配这三个要素的参数关系。设计控制系统最重要的是根据不同的负荷工况对各参数间配比和平衡关系进行自动控制，修正各参数间的耦合关系。在设计控制系统的时候，通过各种负荷工况当中的床温、床压、二次风母管压力、炉膛氧量来决定控制一次风、二次风的变化关系，再采用人工手动操作补偿风量的控制，实现循环流化床锅炉在各种负荷工况当中安全稳定的运作。
4 结束语
综上所述，随着社会环保意识的增加，燃油燃气锅炉凭借其污染小、安全实用的特点取代了以往燃煤锅炉，燃油燃气锅炉的供热作用受到了人们广泛的关注。通过对循环流化床锅炉控制系统的分析与设计，有利于循环流化床锅炉控制系统的安全可靠运作，使循环流化床锅炉控制系统拥有稳定、持续的发展前景。
参考文献：
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[3]李春晖.300MW循环流化床炉内脱硫控制系统的研究[D].华北电力大学，2011.
[4]曹磊.循环流化床锅炉蒸汽热力系统的综合优化研究[D].天津大学，2012（5）.
【关键词】TDS：total dissolved solids溶解性总固体；电导率
改革开放以来，我国在工业锅炉在生产和制造技术上取得了和大的进步，很多锅炉成品和技术进入国际市场，然而在锅炉辅助控制装置部分相对比较落后，控制水平较低。比如在锅炉的排污控制方面，到目前为止国内绝大多数的工业锅炉用户还是采用手动控制方式，这不仅降低了锅炉整体控制水平，同时在锅炉运行时因过量排污造成巨大的能量浪费，增加锅炉的燃料耗量；而且由于手动排污控制不能保证炉水品质的稳定，容易发生汽水共腾现象，炉水进入蒸汽系统引起设备和阀门的冲蚀、腐蚀、结垢甚至水锤损坏等。因此，实现锅炉排污自动控制是提高锅炉控制水平，节能降耗，保证锅炉高校稳定运行的重要手段之一。
1.锅炉排污标准
锅炉给水进入锅炉后，随着炉水的蒸发不断浓缩，炉水中含盐量（也称为TDS）也越来越高，当盐份达到一定的浓度后，炉水会产生泡沫，造成汽水共腾。因此，必须控制炉水中的含盐量。在国标GB1578-2001
采用炉水连续排污改善炉水品质，降低含盐量的主要方法。下列公式可用来确定锅炉排污量：
锅炉排污量W=锅炉蒸发量X
公式中锅炉炉水含盐量即为工业锅炉标准中的所规定值。
当实际排污量小于计算排污量，炉水浓度会越来越高，造成蒸汽品质恶化，甚至造成汽水共腾而停炉。当实际排污量大约计算量，炉水品质提高，但同时也增加了锅炉排污损失，造成浪费。只有当实际排污量等于或接近计算量排污时，既保证了炉水品质又无能量浪费。所以，正确的控制锅炉连续排污量对锅炉的安全运行和锅炉的夏履非常重要。
2.锅炉连续排污的自动控制
水的电导率与水中溶解固形物（TDS）的含量形成比例关系，以此炉水的电导率可以直接反映炉水含盐量的多少。锅炉连续排污的自动控制方法（如下图）就是通过电导率感应探测器测量炉水的电导率，将信号传送到排污控制器，并于设定值作比较，如果测量测量值低于设定值，则自动保持排污控制关闭。如果高于设定值则输出信号打开排污控制阀。直到低于设定在关闭排污阀。
这种方法能自动的连续监测炉水的TDS值，在任何情况下都可以根据炉水TDS制的实际变化情况，随时打开或关闭排污阀门。是国炉水的TS值稳定在水质标准的TSDS附近。因此，锅炉自动控制排污系统机能保证炉水品质符合标准，避免发生汽水共腾和蒸汽带水，为锅炉运行的安全稳定创造了条件，同时也是锅炉排污量尽可能最小，有效减少了排污热损失，节约燃料。
3.连续排污的自动控制与手动控制的节能比较
我们已一个简单的例子来说明锅炉连续排污自动控制系统的优势。假设一台额定蒸发量10吨/小时的工业蒸汽锅炉，工作压力1.0MPa，过路给水的TDS为300ppm，按照国标工业锅炉水质标准规定，炉水溶解固型物含量（TDS）不能超过4000ppm.
（1）采用自动控制联系排污，炉水水质的工作曲线如下图（2）所示：排污控制器中设定值为4000ppm，即炉水TDS升高至4000ppm时，自动打开排污阀门开始排污，直到炉水TDS降至3800ppm时关闭排污阀门停止排污。因此锅炉水的平均TDS值可以保持在3900ppm。
根据排污公式计算可得到锅炉的排污量：
锅炉排污量W=锅炉蒸发量X=10T/H*300PPM/（3800PPM-300PPM）=833Kg/H
（2）采用手动控制连续排污：通常由炉水化验员定期监测炉水，测量炉水TDS值，通知锅炉操作人员打开或关闭排污阀门。一般每班（8小时）测试一次或两次。其锅炉水质工作曲线图如图（3）所示。为了避免在两次炉水检测期间的炉水TDS值超标造成汽水共腾，保证蒸汽品质。手动排污往往需要保持TDS平均值较低水平，例如在本案中平均TDS一般控制在2800ppm甚至更低。
根据排污公式计算可得到锅炉的排污量
锅炉排污量W=锅炉蒸发量X=10T/H*300PPM/（2800PPM-300PPM）=1200Kg/H锅炉排污量W=锅炉蒸发量X
（3）排污比较：与人工手动排污相比，自动控制排污方法的排污量减少了25%。
采用自动控制排污方法可实现的能源和成本节约计算如下：排污减少量W1=1200-833Kg/H相当于热量Q1=W1X锅炉排污水的含热量H=387X697.6Kj/kg=256019Kj/kg。
假如锅炉以天然气为燃料33472Kj/kg，锅炉效率85%，一年运行300为例。
节约燃料F=Q1/33472/0.85*24*300=64789M3 假如天然气价格为2.9RMB/M3。
可节约燃料成本为64789*2.9=187889RMB。这还不包括可节约的锅炉补给水费用、水处理费用。
4.结论
从上述分析可以看出，锅炉采用自动控制排污方法可提高锅炉自动操作水平，减少人力监控要求，有效避免人工手动控制造成的炉水水质超高或排污过大的情况，保护炉水品质符合锅炉水质的标准要求下，使锅炉排污量减少，达到节能降耗的目的。
【参考文献】
[关键词]DCS； 锅炉；电气自动控制
中图分类号：TM571 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）45-0135-01
引言
随着网络技术的发展，企业生产结构的调整，锅炉系统运用先进的技术和方法，能够有效的对生产流程进行控制，减少生产环节中的安全隐患，提升企业的生产效率和生产力。基于DCS的锅炉电气自动控制系统能够满足企业的锅炉生产需求和安全处理的提升，实现降耗、节能、环保的目的，提升经济效益，促进锅炉电气自动控制更好的发展。
1.DCS系统的基本构成
DCS系统是一种集散控制系统，系统的核心思想是分散控制，集中操作。系统的构成部件分为上位系统和下位系统。对于上位系统主要采用工业控制计算机，使用组态软件完成现场数据的实时存储、显示、控制参数设定和报警处理打印。在实际的操作中，借助工业控制计算机能够很好的对上位系统进行全方位的控制，并且对所有的数据进行存储，对各种参数进行设定，对可能出现的问题实现最终数据的输出功能和自动报警等。对于下位系统由PLC构成，对现场设备进行连接。上下位系统之间运用Ethernet 实现通讯，并且能够实时监控数据的状况。
2.基于DCS的锅炉电气自动控制系统所出现的问题
2.1 经常性控制出错
控制系统内部由于线路老化、自然动物的破坏、机械拉扯等多方面的因素，使得输送信号线路出现故障，从而导致控制出现差错，这种情况，DCS控制系统无法正常的接受到相关的信息，不能正常的判断，进而在对锅炉系统控制运行中出现错误。DCS系统不能有效正确的运行，生产流程可持续性不能得到保证，影响锅炉环节的工作效率，造成一定的安全隐患。
2.2 执行出现差错，干扰指令执行
在实际的操作过程中，执行出现差错主要的原因在于控制负载的接触器出现故障、控制负载的接触器之间的接触性不严密、电磁干扰，使得DCS发出的动作执行指令没有办法完整的传递到执行端口，DCS控制系统应用中无法依照设定的要求完成动作。
对于电动阀自身故障、机械开关。一般是电动阀出现松动、机械开关接触不良等原因，这些原因都会导致控制系统无法正常进行工作。其他的因素，如控制变频器因外力造成的损坏或自身质量问题等故障，也会使得变频器所带电动机无法正常运行，进而使得系统无法正常运行。
2.3 管理和维护工作人员水平还有待提高
在企业的生产中，DCS的电气自动化和锅炉设备构成锅炉电气自动控制系统，其中主要包括执行元件、控制元件动力元件和辅助元件[1]。对于一些设备的管理机构由于缺少相关的专业维护人员，使得不能够对锅炉机械设备进行针对性的修理。在实际的锅炉设备工作中，工作人员专业知识比较缺乏，专业水平相对较低，这就使得对于锅炉系统检测中不能发现问题的所在，制约了对锅炉生产的有效进行[2]。一些维护人员对系统进行日常的维护，很难发现机械运行中的隐患，部分员工的工作积极性和工作责任意识不高，这些都使得DCS电气自动化控制锅炉生产效率不能有效提升，阻碍了企业能源经济的发展。
3.PLC电气自动化控制水系统的应用对策
3.1 加强DCS控制系统中输入信号的可靠性
在实际的操作中，必须保证所选用的控制系统中的设备和相关零部件具有耐用性以及可靠性，避免出现配件自身的原因而造成传送信号线出现故障[3]。对于其他的措施主要包括对主界面功能模块的设计和更新等，加强信号的可靠性了减少控制系统的出错率，提高系统控制的灵敏度，更好的让系统对信息进行分析并做出正确的判断，确保锅炉电气自动控制系统正常运行。
3.2 完善DCS电气控制系统的预警系统
对于DCS电气控制系统要加强和完善预警系统，对配置的要求上要可靠和人性化，构建智能化网络一体化的故障预警系统，确保对锅炉运作环节的有效监督和安全控制防范，避免由于相关机械设备出现的故障而影响锅炉系统正常运行。加强锅炉系统设备的预防，对相关的管理制度严格执行，并且根据相关的机械设备流程执行。根据锅炉设备的维修使用情况，对各种维修数据进行收集，然后按照不同的锅炉设备的使用情况进行综合分析，对相关的故障出现的规律和原因进行记录，从而确定维护的周期，确定管理的责任划分，有利于提升DCS电气自动化锅炉设备的使用效率。企业加强对预警系统的研发力度，组织相关的专业人才或者是聘请专业团队对预警系统进行构建和完善，在此过程中，要考虑自身的实际情况，结合仪器的具体参数，制定人性化、安全性、可靠性的预警系统，从而确保企业锅炉电气自动控制系统可持续化发展。
3.3 提升管理与维护工作人员的综合素质
在锅炉电气自动控制系统中，根据目前技术设备综合性人才缺乏的情况，应该要加强对各种层次、各种类型的综合性人才队伍培养，以此来满足锅炉电气自动化控制管理与维护的需要[6]。推动基于DCS的锅炉电气自动化控制系统研发创新，更应该对现有的锅炉电气自动化控制系统管理与维护人员进行强化培训，提升自我的职业道德素养，并且能够让他们能够充分认识到锅炉设备在锅炉系统中的重要性。管理与维护的相关的工作人员在工作中应该树立工作责任意识，提升工作的积极性，从而减少因工作人员自身的行为而导致的相关的设备故障的损失。通过互联网技术和相关的信息技术，对相关的人员进行指导，更好的培养实践性人才，保障锅炉系统发展稳定，满足DCS的锅炉电气自动化控制系统管理与维护过程中对人才的需求，促进 DCS在锅炉电气自动控制系统中更好的运用。
4.结语
综上所述，加强基于DCS的锅炉电气自动控制系统的应用探讨是很有必要的。通过加强DCS控制系统中输入信号的可靠性、完善DCS电气控制系统的预警系统、提升管理与维护工作人员的综合素质能够有效提升锅炉电气自动控制系统生产水平和安全水平，促进DCS在锅炉电气自动控制系统中更好的运用。
参考文献
[1]刘龙.对 DCS 自动化控制系统的研究[J].数控技术，2014，15（07）：16-23.
【关键词】工业锅炉；节能减排；控制技术
1、引言
目前，建设资源节约型、环境友好型社会是我国的发展要求，节能减排在工业生产中的地位日益明显，对于工业锅炉的控制系统来说，相关的法规政策也正在发生重大变化，本文主要针对节能减排影响下工业锅炉的控制技术进行相关分析，提出如何进行工业锅炉的有效控制，来有效实现节能减排的目的。
2、节能减排背景下的工业锅炉控制问题分析
第一，节能控制重要作用并没有充分发挥。部分司炉人员对于提高锅炉运行效率并没有很高的技术能力和一定的责任心，应该摆脱这种单纯仅仅依赖设备的想法，这样才有可能充分发挥锅炉的运行效率。
第二，在线检测工业锅炉运行能效的相关功能比较缺乏，要想对于锅炉制造质量、设计、以及燃料与锅炉的匹配关系进行清晰地掌握，就应该准确和客观地了解锅炉的实际运行效率，所以，线检测工业锅炉的功能能够有效促进用户单位提高节能减排管理水平。
第三，低配低质低价的情况容易在价格的竞争中出现。价格竞争策略在相当多的厂家中应用，这样就不可避免造成了低配低质低价倾向出现在工业锅炉控制装置中，使得工业锅炉节能减排控制技术发展存在一定障碍。
第四，多年来依然没有在核心控制技术有所突破。对于锅炉的燃烧方式来说，比如相关的循环流化床、沸腾、层燃、水煤浆、煤粉等，都没有形成鲁棒性强、非常成熟可靠的技术解决方案[1]。
第五，控制系统用户使用界面较为复杂。考虑到部分管理人员以及锅炉用户的司炉的文化程度不高，相关的自动控制方面知识较为匮乏，为了符合司炉人员操作的习惯，应该尽量要求使用操作简单的控制装置。
第六，锅炉运行的控制系统在节能设计上，存在一定不足。控制锅炉向用户提供符合要求的热能，这点是大多数锅炉的设计目的，在保障锅炉安全运行的基础上，并不太重视燃料消耗量是否节约的问题。
3、节能减排与工业锅炉控制技术的发展思考
3.1节能减排新炉型的发展
当前，节能环保的新炉型在较多的工业锅炉行业中推出，工业锅炉控制系统行业发展趋势下，控制系统厂商着重于新型锅炉的开发特点和要求，并设计出新型高效的控制设备。比如相关的高效率的炉型包括冷凝炉、煤粉炉、循环流化床锅炉等；新燃料的炉型有高炉煤气炉、垃圾焚烧炉、生物质锅炉等，还包括相关的余热锅炉等炉型，上述锅炉在控制方面都有各自的特点和不同的技术要求。
3.2锅炉系统运行能效的在线显示及检测技术
在工业锅炉及其控制系统中，要想比较好地进行相关的控制系统节能减排技术的开发和利用，就应该做好锅炉系统运行能效的在线显示以及检测功能。对于以微处理器或工业控制计算机为核心的锅炉控制系统来说，在技术方面，关于效能的计算和记录问题不成问题。在合理有效进行工业锅炉的能效在线测量、计算和显示的功能下，相关的虚报效率显现能够得到制约，有利于锅炉技术的健康发展。
3.3积极应用成熟技术
第一，变频器技术。目前，变频器在工业锅炉行业应用越来越普及。通过使用变频器得以实现节约电能。相比于电动调节阀、风门挡板等节流设备，变频器的节点率一般能够达到40%左右，则是根据需要而使用的电能。
这里对于对蒸汽锅炉的给水系统进行变频改造分析。基于系统运行现状，本着既能节能降耗，又能控制简便、安全且投资较少的原则，我们设计了1套1台变频器拖动3台电机的方案。在本方案中，充分利用了锅炉层有的DCS控制系统，同时增加了变频器、可编程序控制器（PLC）和控制信号转换装置。此方案由于存在阀门的调节，所以理论上不能最大限度地节能降耗，但实际应用中，由于减小了给水母管与蒸汽压力之间的压力差，使电动阀门的开度由原来的平均10%左右开大到75%左右，系统回水阀门关闭，仍大大节约了能源。且本方案充分考虑了系统运行的安全性，一旦变频器故障，系统可立即自动由变频运行状态切换至原有工频运行状态，完全恢复改造前的运行状态，保证锅炉正常运行。变频故障解除后，仍可方便地手动切换为变频状态，使变频器方便地投入运行，且不影响锅炉的运行。
第二，模糊控制技术。模糊数学基本思想是模糊控制的精髓，主要通过人类思维的模仿，进行系统的整个分析、判断、推理、决策过程，对于难以精确描述对象，控制过于复杂的情况特别适用。比如，模糊控制器要比传统的PID调节器的功能强大得多。
第三，网络技术。信息的传递和获取在网络下变得十分方便且迅速，具有较低廉的成本。信息数据的高效传递和获取是工业锅炉的节能减排控制技术的基础，下面则是具体网络技术应用几个方面。（1）要想实现锅炉各控制节点的信息实时共享，就可以通过现场总线技术。通讯接口在各种锅炉控制装置中都具备，比较普及使用的现场总线技术有PROFIBUS、MODBUS、RS485等，传感器采集到的过程参量能够在现象总线的作用下，在工业锅炉的各个控制节点之间进行有效共享，还包括相关的工作状态、执行器和控制器位置等信息，这样无疑能够使得信息利用率有效地提高。（2）以太网络接口则是以工业控制计算机为核心的锅炉控制系统的常用配置，工厂自动化网络（intranet）能够借助以太网，实现锅炉房的信息化连接。（3）通过互联网络，锅炉的实际运行工况可以被锅炉制造厂商直接观察，有利于为锅炉的节能运行提供必要的技术保障。
第四，在系统综合节能技术方面。相比于锅炉效率，热能系统运行效率的提高则具有更为广阔的意义，结合笔者经验，相关的节能技术模块安装在节能控制系统中，主要有以下几种：（1）气候补偿节能模块，自动参考室外温度变化情况，根据司炉人员的运行经验，补偿控制锅炉出水温度。这种做法一方面符合司炉和锅炉管理人员的习惯，一方面又能够发挥自动设备的准确可靠的特点。（2）锅炉运行节能模块，锅炉的频繁启停现象能有效减少，这是通过控制燃油燃气锅炉的启停周期，使得锅炉燃料消耗能够有效节约。（3）按需供热节能模块，在不同用途的建筑物中，一个热能系统的供热对象也有不同的用途，不同温度的采暖热水则可以通过相关的三通电动调节阀实现，这样就能节约大量热能。
关键词：超超临界，直流锅炉，给水控制
0 引言
火电站直流锅炉给水控制系统主要用来满足机组运行需要，以维持燃烧稳定及保证锅炉经济安全运行。论文参考网。天津北疆发电厂2×1000MW机组锅炉为超超临界直流循环锅炉，给水控制系统设计包括锅炉运行所需燃料所对应的给水以及由中性点温度控制偏置维持锅炉干态运行的控制系统,本文对给水控制系统各部分进行分析论述，并给出控制功能的DCS实现。
1给水控制的特点
直流锅炉不同于汽包锅炉，由于带有汽包，主汽温度扰动不大，直流锅炉不带有汽包，煤量与给水偏差过大会直接影响主汽温度变化过大，极大地增加了锅炉爆管的可能性，在锅炉干态运行的条件下，给水控制的任务就是要保持进入分离器的蒸汽具有合适的过热度。一方面要维持分离器的干态运行，防止其返回湿态；另一方面又要控制好分离器出口蒸汽的过热度，以防止过热器超温。当机组工况发生变化，尤其是给水流量或燃烧率等扰动时，锅炉的蒸发段和过热段受热面将随之发生变化，可能引起蒸汽温度剧烈变化，危及机组安全运行。因此，研究直流锅炉变工况时汽温特性，改善控制策略，对于机组的经济运行提出了更高的要求。
在汽包锅炉中给水流量的变化，仅影响汽包水位，而在燃料量变化时又仅仅改变蒸汽压力和流量，因此锅炉给水量、燃料量、汽温控制等都是相对独立的，亦即：给水→水位；燃料→产汽量及汽压；喷水→汽温。在直流锅炉中，由于没有汽包，蒸发与过热受热面之间没有固定的分界线，当给水量或燃料量变化时都会引起蒸发量、汽温和汽压的同步变化，相互有牵制，关系密切，这样给控制系统的设计和调整增加了灵活性，也增添了复杂性。随着超超临界机组蒸汽压力的升高，直流锅炉中间点汽温（通常取启动分离器出口汽温）和过热器出口汽温控制点的温度变动惯性增加（亦即比热增加），时间常数和延迟时间相应增大，在燃料或给水量扰动时，超超临界锅炉的蒸汽温度变化具有更大惯性。
在超超临界机组起动和低负荷（小于最低直流负荷）运行期间，必须投入启动系统，因此也增加了锅炉启动系统对控制的要求。对于直流炉来讲，为了确保水冷壁在低负荷时有效的冷却，通过水冷壁的流量不能小于某个值，即最低直流负荷。当机组启动和停炉时，启动系统投入使用，由于启动系统要经历不同的运行状态（湿态和干态），故须采用不同的控制方式（湿态和干态）且能平稳自动地切换。
在锅炉点火以前，循环泵启动系统投运；分离器水位由控制锅炉母管给水流量来实现。此时给水旁路调节阀控制分离器水位，循环泵出口调节阀控制给水流量，并有循环泵进出口差压保护回路。锅炉点火后，省煤器入口的给水流量保持在某个最小常数值；当燃料量逐渐增加时，随之产生的蒸汽量也增加，从分离器下降管返回的水量逐渐减小，锅炉给水流量逐渐增加，以保证省煤器入口的给水流量保持在某个最小常数值，分离器入口湿蒸汽的焓值增加。当分离器入口蒸汽逐渐达到饱和状态，蒸汽流入分离器，此时没有水可分离，锅炉给水流量等于省煤器入口的给水流量，但仍保持在某个最小常数值。此时给水调节切换到给水流量控制。随着燃烧率继续增加，在分离器中的蒸汽慢慢地过热。分离器出口实际温度仍低于设定值（由锅炉主控指令经函数发生器产生），温度控制还未起作用。所以此时增加的燃烧率不是用来产生新的蒸汽，而是用来提高直流锅炉运行方式所需的蒸汽蓄热。当分离器出口的蒸汽温度达到设定值，进一步增加燃烧率，给水量也相应增加，锅炉开始由定压运行转入滑压运行。汽温信号通过选大器，温度控制系统投入运行，分离器出口的蒸汽温度由“煤水比”控制。当锅炉主蒸汽流量增加至40%BMCR，锅炉转入干态运行。在干态自动方式时，循环泵自动停，随即暖管系统投入运行，启动系统暖管调节阀控制分离器下降管水位。
从以上几点可知，超超临界锅炉给水系统更难于控制，情况更复杂了一些。在规定的运行工况下，必须维持某些比例常数，而在变工况下必须使这些比例按一定规律变化，而在启动和低负荷时，要求更大幅度地改变这些比例，以得到宽范围领域的自动控制。为此，必须设计更完善的给水闭环控制系统，在启动工况更多的采用变参数变定值技术，所有控制功能应在前馈技术的基础上完成，并连续地校正控制系统的增益。
2给水控制系统的工作原理
给水控制的总体思路是以燃水比为基础，利用分离器出口蒸汽焓值和一级过热器两端的温度变化进行修正，计算得到总的给水量需求。实现这一思路的方法为考虑省煤器出口到分离器出口这一段的焓值变化，计算出这一段总的焓增和单位工质的焓增，从而计算出给水量的需求。根据锅炉主控指令以及锅炉设计参数计算出一级过热器入口单位工质设计焓值和省煤器出口单位工质设计焓值，两者相减得到设计单位工质焓增。根据锅炉主控指令以及锅炉设计参数计算出相应锅炉负荷下设计蒸汽流量和减温喷水流量，两者相减得到设计给水流量需求。设计单位工质焓增和设计给水流量需求两者的乘积即为设计总焓增。以上计算均考虑其蓄热迟延时间。利用饱和温度变化率乘以水冷壁管的金属质量的热容量来计算得到金属部件所吸收的热量，设计总焓增减去金属部件所吸收的热量得到设计有效焓增。
饱和温度按照IFC-97 公式计算：
为减少计算负荷，分离器出口过热蒸汽的焓采用下面的简单拟合公式：
h = 2022.7 +1.6675T + 2.9593×10−4T2 −1.2690×109 P / T2.7984 −1.0185×1023 P2 / T8.3077
（适用范围：0～40MPa，273.15～1073.15K），省煤器出口不饱和水的焓采用下式拟合：
h = 130.06 + 0.947711× t1.2521 + P × (0.7234 − 9.2384×10−10 × t3.6606 )
（适用范围：10～40MPa，160～250℃）。
其中：h —— 焓，KJ/Kg
P，p —— 压力，MPa
P* —— 基准压力，MPa
T —— 温度，K（℃＋273）
T* —— 基准温度，1K
t —— 温度，℃
3给水控制系统的DCS实现
由锅炉主控指令以及锅炉设计参数计算出分离器出口单位工质设计焓值，同时考虑一级过热减温要求分离器出口增减的蒸汽焓，得到分离器出口蒸汽焓设定值，实现方式是利用T 控制器。论文参考网。T 控制器设定值为根据一级减温器出口温度和设计温降推算出一级减温器前温度（原理类似一级减温主回路设定值的生成），测量值端为实际的一级减温器前温度，若设定值比实测值大，说明一级减温器前温度偏低，需增加分离器出口蒸汽焓。论文参考网。经过一级过热减温器两端的温度降修正的分离器出口蒸汽焓设定值进入焓值调节器与实际的蒸汽焓进行偏差运算，输出作为省煤器出口到分离器出口单位工质焓增的修正值。修正的分离器出口蒸汽焓设定值减去省煤器出口实际焓值得到省煤器出口到分离器出口单位工质焓增的基本值，基本值与修正值之和作为单位工质在此段内的最终焓增。为防止焓值调节器工作时低于本生点，需对焓值调节器的输出进行限制，同时也利用省煤器流量裕度对T调节器输出进行限制，两者限制值随锅炉负荷变化而变化。将焓值控制器的输出送到锅炉主控回路中作为其前馈，以减少燃料和给水间的影响。为保证给水流量总是超过本生流量和循环流量，对给水流量设定进行最小值限制。防止储水箱水位和给水控制系统间的相互影响，将循环水流量的实际微分信号引入到给水流量需求生成回路中，当循环水流量呈增加趋势时，适当减少给水流量需求，这样就可减少两者间的影响，当锅炉停运或循环水调节阀关闭时，取消此前馈信号。本设计方案对锅炉侧采用水跟煤的控制方案，即用燃料量校正主汽压力的稳态偏差，燃料量改变时，根据一个函数发生器改变给水流量设定值，以粗调水煤比，用主给水流量校正中间点温度的稳态偏差。逻辑原理如下图
下列情况下锅炉给水主控强制手动：
汽水分离器出口温度坏质量
锅炉给水流量信号故障
小汽机均手动
电泵耦合器投自动
在实现给水控制的系统中，Ovation系统是EMERSON公司开发的一套集过程控制和企业管理一体的新一代集散控制系统(DCS)，功能强大。系统主要功能块新型PID控制器，功能如图4所示。
图4：新型功能块示意图
此功能块与传统PID控制算法相比有如下特点:对微分作用的算法做了改进;在串级组态方式时，当遇到限制值时，禁止增加和禁止减少信号，防止主回路出现积分饱和;显著提高了控制器在饱和状态时对控制偏差信号方向突然变化的响应时间，既可执行无相互影响的PID控制算法，也可执行有相互影响的经典的PID控制算法;具有快速饱和恢复选择的功能等。形成的给水控制逻辑如下图：
4给水控制系统运行中的问题及改进措施
给水控制系统在电泵与汽泵负荷转移以及并泵过程中容易引起给水流量大幅波动。由于直流锅炉不象汽包炉那样有汽包缓冲，给水流量的波动会直接影响汽温、汽压和负荷的稳定。为了稳定机组的运行，切换过程必须十分缓慢地进行，运行人员劳动强度较大。这主要是控制系统自动分配转速控制指令的结果。为此，可对系统进行两点改进：一是以泵出口压力和给水母管压力的差值作为逻辑信号。当其差值大于零时，泵就开始带负荷。当差压小于零时,泵未带负荷，限制器VL起作用,其转速指令的变化对处于自动状态的泵指令基本不产生影响,运行人员可以较快地手动调整待并泵的转速,使之较快地带上负荷。处于自动状态的给水泵能在不受手动泵转速变化干扰的条件下控制好给水流量。一旦泵出口逆止门开启，泵带上负荷，限制器就不起限制作用，运行泵分享调节器输出的自动控制指令，共同完成给水调节任务。二是在取消限制作用的瞬间，对副调节器的输出进行一次跟踪计算。跟踪计算就是要使副调节器的输出指令与和取消限制之前的各泵实际转速指令相适应，以防止取消限制器可能产生的扰动。
总之，超超临界机组与相同容量的亚临界汽包炉相比，自动化系统的规模，即所需的自动控制和仪表装置大致相同，但超超临界锅炉的给水控制更为复杂一些，要求自控设计人员与锅炉设计人员配合，了解直流锅炉运行特点，运用更先进的控制理论和更完美的控制策略。
关键词：热能动力工程；锅炉行业；发展
中图分类号：TK223 文献标识码：A 文章编号：
随着经济社会的发展，我国能源形势日益紧张，特别是常规能源不断消耗，但是人们对这些能源的需求却日益高涨。在这样的背景下，加强热能动力工程技术的研究，就成为节省能源，实现能源高效利用的必然选择。热能动力工程是热能与机械动力学交叉形成的工程应用性学科。它的主要目的是通过精心设计热能转化为机械能的过程来实现对原动力的高效利用。
锅炉行业是热能动力工程的重要分支，锅炉行业与热能动力工程有着千丝万缕的关系，加强对热能动力工程的研究是提高锅炉行业水平的重要措施。在节约能源成为大众风尚的今天，实现锅炉行业的改进与创新是节省能源的必然要求，而要想实现这个目的就必须要加强对热能动力工程技术的研究。热能动力工程技术对于实现锅炉行业的长远发展具有重要影响。
相关概念介绍
我们要探讨热能动力工程在锅炉行业中的应用，首先我们必须要了解掌握这两个基本概念，只有在充分意识到两者的概念之后才能谈得上探讨热能动力工程在锅炉行业中的应用。
热能动力工程。热能动力工程主要是研究热能与动力以及两者之间相互转化的学科。热能动力工程是一个系统性的学科，它是由多种学科构成的，最为常见的学科是热能工程、热力发动机、热能工程与动力机械、能源工程、水利电动力工程、冷冻冷藏低温技术等几个方面，在这几个学科之中最为重要的学科就是热能工程与热力发动机。热能动力工程技术研究的主要方向就是热能与机械能之间相互转换的问题，热能动力工程涉及面非常广，它有多个发展方向。在我国常规能源形势日益紧张的背景下，着重解决能源问题的热能动力工程技术在能源行业中的作用越来越高。热能动力工程对于我国经济的发展具有重要影响。
锅炉行业。锅炉是一种能量转换的工具，锅炉是锅和炉的一体化简称，锅炉有多种分类，按照功能不同可以把锅炉分为水锅炉、热水锅炉、热风锅炉等多种形式。如果按照消耗的燃料又可以分为燃气锅炉、燃煤锅炉、燃油锅炉。
锅炉的结构虽然看上去非常简单，但是它也是由不同部分构成的。笔者经过对锅炉进行详细考察发现它主要是由两部分构成的，分别是由炉膛燃烧部分和热能传递交换部分构成。炉膛部分又可以细分为炉墙，炉拱，炉床等组成。热能传递交换部分包括直接受热面和在烟道上不连续布置的各种能源综合利用装置构成。该装置主要包括省煤器和空预器。随着信息技术的发展，锅炉设备大量使用各种感应装置和计算机设备，实现了电脑自动控制。运用电脑进行自动控制可以精确的控制操控温度，对于均衡燃烧、安全生产、节约能源具有重要意义。
二、热能动力工程在锅炉行业中的应用
上文提到炉内燃烧控制技术是锅炉的核心技术，而热能动力工程在锅炉中的应用也集中体现在燃烧控制技术中的应用。当前的炉内燃烧控制技术早已实现了从人力控制向电脑控制的转变，先进的锅炉甚至已经实现了完全自动燃烧控制。热能动力工程在这一技术中的应用也因自动化水平的不同而显示出不同的特点。下面笔者就来介绍两种形式的锅炉中热能动力工程技术的应用。
（一）空燃比里连续控制系统。这种控制系统主要是烧嘴、燃烧控制器、电动蝶阀、比例阀、流量PLC等部件构成的。这种控制系统主要是通过运用比例积分微分运算的方式来算出电信号，同时对比例阀门以及电动蝶阀开放程度等进行控制最终达到控制温度的目的。热能动力工程技术在这一系统中的应用有效的提高了控制效率，但同时其本身的精确度还不高。在进行控制的时候需要反复认真的进行核对。
（二）双交叉先付控制系统。双交叉先付控制系统是由烧嘴、流量阀、流量计、热点偶、燃烧控制器等器件构成的。双交叉先付控制系统主要是通过把需要测量控制的温度变成电信号来进行实际控制的系统。在双交叉控制系统中，燃料的控制也是通过专用的质量控制装置来实现的。与空燃比例连续控制系统相比较，双交叉先付控制系统成本低，同时对温度也能实现精确控制。
热能动力工程在锅炉方面的发展
在详细论述了热能动力工程在锅炉中的应用之后，我们就来了解一下热能动力工程在锅炉方面的发展。工业革命以来，人类进入了蒸汽时代，蒸汽机和分离冷凝器的发明标志着锅炉的运作体系已经基本确立起来了。锅炉实际上也是工业炉之一，我国的工业炉早在商代就已产生。工业炉主要指的是通过热量转换，来实现对材料的加热。我国商代的工业炉是通过加热来提取铜器，铸铁技术的出现说明我国的工业炉技术取得了明显进展。随着科学技术的发展，当前的锅炉基本上实现了由过去的人工控制向计算机控制的转型，目前我国常用的锅炉是推钢式炉和步进式炉，这两种锅炉在我国锅炉行业运用非常普遍。
制约热能动力工程在锅炉方面发展的因素
我们在探讨热能动力工程在锅炉方面发展的时候，不得不考虑到制约发展的因素。笔者认为制约热能动力工程技术在锅炉方面发展的因素主要是风机问题。风机是锅炉中非常重要的器件，风机事故锅炉热能转化为机械能的关键设备。随着人们对能源的需求越来越大，锅炉中风机损坏的可能性也不断提高。要想实现锅炉行业的长远发展就必须运用热能动力工程技术彻底解决这个问题。
随着经济社会的发展，人们对能源的需求越来越高。锅炉行业的发展也显得尤为重要。热能动力工程是一门综合性学科，锅炉是其中的重要分支。随着能源形势的日趋紧张，要想实现锅炉行业的长远发展就必须要加强对热能工程技术的研究，要通过对热能动力工程技术的应用来提高锅炉行业的水平。本文先分析了锅炉与热能动力工程的概念，而后又详细分析了热能动力工程在锅炉中的应用，最后指出当前的锅炉行业实现了由人工控制向计算机控制的转变。
参考文献：
作为锅炉控制装置，其主要任务是保证锅炉的安全、稳定、经济运行，减轻操作人员的劳动强度。采用微计算机控制，能对锅炉进行过程的自动检测、自动控制等多项功能。
锅炉微机控制系统，一般由以下几部分组成，即由锅炉本体、一次仪表、微机、手自动切换操作、执行机构及阀、滑差电机等部分组成，一次仪表将锅炉的温度、压力、流量、氧量、转速等量转换成电压、电流等送入微机，手自动切换操作部分，手动时由操作人员手动控制，用操作器控制滑差电机及阀等，自动时对微机发出控制信号经执行部分进行自动操作。微机对整个锅炉的运行进行监测、报警、控制以保证锅炉正常、可靠地运行，除此以外为保证锅炉运行的安全，在进行微机系统设计时，对锅炉水位、锅炉汽包压力等重要参数应设置常规仪表及报警装置，以保证水位和汽包压力有双重甚至三重报警装置，这是必不可少的，以免锅炉发生重大事故。
控制系统：
锅炉是一个较为复杂的调节对象，它不仅调节量多，而且各种量之间相互联系，相互影响，相互制约，锅炉内部的能量转换机理比较复杂，所以要对锅炉建立一个较为理想的数学模型比较困难。为此，把锅炉系统作了简化处理，化分为三个相对独立的调节系统。当然在某些系统中还可以细分出其它系统如一次风量控制回路，但是其主要是以下三个部分：
炉膛负压为主调量的特殊燃烧自动调节系统
锅炉燃烧过程有三个任务：给煤控制，给风控制，炉膛负压控制。保持煤气与空气比例使空气过剩系数在1.08左右、燃烧过程的经济性、维持炉膛负压，所以锅炉燃烧过程的自动调节是一个复杂的问题。对于3×6.5t/h锅炉来说燃烧放散高炉煤气，要求是最大限度地利用放散的高炉煤气，故可按锅炉的最大出力运行，对蒸汽压力不做严格要求；燃烧的经济性也不做较高的要求。这样锅炉燃烧过程的自动调节简化为炉膛负压为主参数的定煤气流量调节。
炉膛负压Pf的大小受引风量、鼓风量与煤气量（压力）三者的影响。炉膛负压太小，炉膛向外喷火和外泄漏高炉煤气，危及设备与运行人员的安全。负压太大，炉膛漏风量增加，排烟损失增加，引风机电耗增加。根据多年的人工手动调节摸索，6.5t/h锅炉的Pf=100Pa来进行设计。调节方法是初始状态先由人工调节空气与煤气比例，达到理想的燃烧状态，在引风机全开时达到炉膛负压100Pa，投入自动后，只调节煤气蝶阀，使压力波动下的高炉煤气流量趋于初始状态的煤气流量，来保持燃烧中高炉煤气与空气比例达到最佳状态。
锅炉水位调节单元
汽包水位是影响锅炉安全运行的重要参数，水位过高，会破坏汽水分离装置的正常工作，严重时会导致蒸汽带水增多，增加在管壁上的结垢和影响蒸汽质量。水位过低，则会破坏水循环，引起水冷壁管的破裂，严重时会造成干锅，损坏汽包。所以其值过高过低都可能造成重大事故。它的被调量是汽包水位，而调节量则是给水流量，通过对给水流量的调节,使汽包内部的物料达到动态平衡，变化在允许范围之内，由于锅炉汽包水位对蒸气流量和给水流量变化的响应呈积极特性。但是在负荷(蒸气流量)急剧增加时，表现却为"逆响应特性"，即所谓的"虚假水位"，造成这一原因是由于负荷增加时，导致汽包压力下降，使汽包内水的沸点温度下降，水的沸腾突然加剧，形成大量汽泡，而使水位抬高。汽包水位控制系统，实质上是维持锅炉进出水量平衡的系统。它是以水位作为水量平衡与否的控制指标，通过调整进水量的多少来达到进出平衡，将汽包水位维持在汽水分离界面最大的汽包中位线附近，以提高锅炉的蒸发效率，保证生产安全。由于锅炉水位系统是一个设有自平衡能力的被控对象，运行中存在虚假水位现象，实际应用中可根据情况采用水位单冲量、水位蒸汽量双重量和水位、蒸汽量、给水量三冲量的控制系统。
除氧器压力和水位调节：除氧器部分均采用单冲量控制方案，单回路的PID调节。
监控管理系统：
以上控制系统一般由PLC或其它硬件系统完成控制，而在上位计算机中要完成以下功能：
实时准确检测锅炉的运行参数：为全面掌握整个系统的运行工况，监控系统将实时监测并采集锅炉有关的工艺参数、电气参数、以及设备的运行状态等。系统具有丰富的图形库，通过组态可将锅炉的设备图形连同相关的运行参数显示在画面上；除此之外，还能将参数以列表或分组等形式显示出来。
综合分析及时发出控制指令：监控系统根据监测到的锅炉运行数据，按照设定好的控制策略，发出控制指令，调节锅炉系统设备的运行，从而保证锅炉高效、可靠运行。
诊断故障与报警管理：主控中心可以显示、管理、传送锅炉运行的各种报警信号，从而使锅炉的安全防爆、安全运行等级大大的提高。同时，对报警的档案管理可使业主对于锅炉运行的各种问题、弱点等了如指掌。为保证锅炉系统安全、可靠地运行，监控系统将根据所监测的参数进行故障诊断，一旦发生故障，监控系统将及时在操作员屏幕上显示报警点。报警相关的显示功能使用户定义的显示画面与每个点联系起来，这样，当报警发生时，操作员可立即访问该报警点的详细信息和按照所推荐采取的应急措施进行处理。
关键词：蒸汽锅炉 热工燃烧 自动控制
工业锅炉主要为工业生产提供工艺蒸汽,为社会大众提供热水供应,是工业和社会的必须消耗品。锅炉燃烧时的调节系统在蒸汽锅炉热工燃烧时有着很大的辅助作用,能够为燃烧环节提供必要的环境,协调好每个步骤的有序进行。近年来锅炉热工过程先进控制理论的研究工作已经为其在应用中奠定了应有的理论基础。控制计算机的普及与提高也为先进控制的应用提供了强有力的硬件和软件平台。
锅炉汽包水是正常运行主要指标之一,汽包水位是一个十分重要的调节参数。由于汽包水位在锅炉运行中占居首要地位,所以锅炉自动化都是从给水自动调节开始的。给水自动调节的任务,是使给水量跟踪锅炉蒸发量并维持汽包中的水位在工艺允许的范围内。锅炉汽包水位的自动调节,是根据汽包水位的动态特性来设计的。引起水位变化的因素很多,但主要是给水量和蒸发量的阶跃变化,调节器就是依据水位信号、蒸汽流量和给水流量的偏差信号进行调节的。
其次,装有三冲量给水自动调节装置的锅炉在运行时,由于引进了蒸汽流量和给水流量的调节信号,调节系统动作及时,抗干扰能力强,当蒸汽负荷突然发生变化,蒸汽流量信号使给水调节阀一开始就向正确方向动作,即如蒸汽流量增加,给水调节阀开大。抵销了由于虚假水位引起的反向动作,减少了给水流量的波动幅度,如果给水流量减少,则调节器立即根据给水流量减少的信号开大给水阀门,使给水流量维持不变。
除此之外,容量较大的锅炉,根据节能和自动化水平的需要以及维护水平和投资允许时,可设置锅炉燃烧自动调节系统。锅炉燃烧系统自动调节的基本任务,是使燃料燃烧所产生的热量,适应蒸汽负荷的需要,同时还要保证经济燃烧和锅炉的安全运行。在操作过程中维持蒸汽母管压力不变、保持锅炉燃烧的经济性与维持炉膛负压在一定范围内都是十分必要的任务。这三项调节任务是相互关联的,对于燃烧过程自动调节在负荷稳定时,应使燃烧量、送风量和引风量各自保持不变,及时地补偿系统内的内部扰动,在负荷变化的外扰作用时,则应使燃料量、送风量和引风量成比例的改变,既要适应负荷要求,又要使三个被调量,即蒸汽压力、炉壁负压和燃烧经济性指标保持在允许的范围内,便于操作。
锅炉燃烧系统主要有汽包压力、蒸汽流量、鼓风量、给煤量、炉膛负压、烟气含氧量六个参量组成,调节的目的就是使燃烧所产生的热量适应蒸汽负荷的需要,操作时要保证母管蒸汽压力维持不变,保持锅炉燃烧的经济型,同时也要维持炉膛负压在一定的范围内。工业锅炉汽包水位使正常运行的重要环节,水位过高会影响汽包的汽水分离,产生蒸汽带液现象,水位过低又会影响锅炉的汽水自然循环,如不及时调节就会使汽包水全部气化,可能导致锅炉烧坏和发生爆炸事故。锅炉汽包水位不仅受给水量和蒸发量之间平衡关系的影响,同时还受到汽水循环管路,汽水容积变化影响,还有燃料量的变化,汽包压力的变化,给水、蒸汽量的扰动等诸多因素对水位均会产生影响。
其次,在微机操作的状态下,在微机自控系统中采用三冲量汽包水位微机自动调节方式。三冲量微机调节系统的设计思想就是分析了影响水位调节对象动态特征的基础上,根据汽包水位这一调节对象有一定的延迟和惯性特点,即在蒸汽流量、给水量发生阶段变化时,调节对象不可能立即跟着做相反方向的变化,尤其在蒸汽流量发生阶段变化时,汽水容积跟着做相反方向的变化,造成“虚假水位”现象。
因此,锅炉的微型计算机调节系统采用了综合自动调节方案。第一点是要根据出口压力调节鼓风机变频控制器频率,从而改变鼓风量,并且汽包压力及蒸汽流量换算的热量信号进行精调,为保证出口蒸汽计算准确,引进了温度和压力补偿；然后根据最佳风煤比调节炉排转速,也就是调节燃烧煤的供应量和进风量的比值,改变锅炉燃烧的发热量进而改变了锅炉的蒸发量,并引进了残氧信号加以修正,使锅炉母管压力保持在一定值内,还根据炉膛负压调节引风机变频控制器频率,从而改变引风量,用微分信号进行超前调节,也就是说在负荷稳定时应使燃料量、送风量、引风量各保持不变；即使是在负荷变动时使燃料量、送风量、引风量成比例进行改变。在这种情况之下,我们就可以确定燃烧系统微机控制方案,画出系统框图,充分利用微机计算程序,尽可能的代替仪表单元快速对各参数进行计算。综上所述,稳固细致的操作过程和理论才能使工业蒸汽锅炉更好的完成热工燃烧自动化的控制。
结语
当然,由于锅炉系统的热惯性大,负荷变化剧烈,操作人员只凭感观参数控制锅炉运行,随意性很大,难以保证锅炉运行的最佳状态,使得自动化控制完善化。而锅炉热工燃烧自动控制系统投运后,提高了锅炉运行热效率,煤层燃烧充分,排放污染物达标,能源利用率提高,减少人工手动方法控制锅炉运行造成的能源浪费,节省人力、物力,降低运行成本,提高了锅炉运行的可靠性,因此,对于蒸汽锅炉自动控制的研究要时刻进行更新,保证操作的随机应变。
参考文献
