鍋爐機電一體化節能控制系統

　　摘要：該文主要以鍋爐房鍋爐電控系統改造為背景，介紹了鍋爐自動(dòng)節能控制系統 DCS 技術(shù)的應用，闡述了鍋爐控制系統的設計方案，鍋爐檢測站點(diǎn)的設置，以及控制系統的優(yōu)越性。

　　關(guān)鍵詞：鍋爐 變頻 自動(dòng)控制

　　采用工業(yè)鍋爐變頻節能電控系統技術(shù)對設備進(jìn)行改造，實(shí)現了鍋爐給水、爐排、風(fēng)機等運轉的自動(dòng)控制。

　　1 控制系統的總體方案

　　(1)系統控制分為三部分: 鍋爐運行、保護控制和公共設備控制(包括: 出渣機、補水泵控制、軟水控制) 。

　　(2)鍋爐控制系統能實(shí)現自動(dòng)控制和手動(dòng)操作兩種控制方式。自動(dòng)與手動(dòng)控制為獨立雙線(xiàn)制，可互相切換。鍋爐的自動(dòng)控制按照預先編制的控制程序進(jìn)行控制，并可在鍋爐房集中控制室通過(guò)鼠標、鍵盤(pán)進(jìn)行控制。手動(dòng)控制由設在開(kāi)關(guān)柜和集中控制室操作臺上的按鈕進(jìn)行操作。

　　(3)系統自動(dòng)控制部分采用集中控制方式，鍋爐鼓風(fēng)、引風(fēng)、水泵、爐排采用智能控制，各自相互獨立，運行協(xié)調。

　　2 控制系統的具體技術(shù)要求

　　2.1 給水系統

　　(1)鍋爐的給水為一臺水泵對應一臺鍋爐的供水方式，水位根據設定要求自動(dòng)調節，實(shí)現恒液位供水。

　　(2)鍋爐水位實(shí)時(shí)監測、監控。

　　2.2 鍋爐爐排給煤

　　爐排根據壓力、流量、爐膛溫度的變化以及風(fēng)煤比的設定，實(shí)現給煤量和鼓風(fēng)量的自動(dòng)控制。

　　2.3 鼓、引風(fēng)系統

　　(1)安裝微壓差變送器檢測爐膛負壓，并以此控制引風(fēng)量，保證爐膛負壓相對穩定。

　　(2)鼓、引風(fēng)系統與給水實(shí)現聯(lián)鎖控制。

　　2.4 排渣控制

　　排渣控制與鍋爐運行狀態(tài)連鎖，可實(shí)現自動(dòng)(手動(dòng)) 開(kāi)停。

　　2.5 鍋爐安全聯(lián)鎖保護

　　鍋爐安全聯(lián)鎖保護主要考慮三個(gè)因素:

　　(1)汽包水位的安全保護: 鍋爐汽包水位過(guò)低，應停鼓風(fēng)機、引風(fēng)機、爐排，并聲、光報警。鍋爐汽包水位過(guò)高發(fā)出聲、光報警。

　　(2)超壓: 應停鼓風(fēng)機、引風(fēng)機、給煤機，并聲、光報警。

　　(3)鼓風(fēng)機、引風(fēng)機、爐排電動(dòng)機的聯(lián)鎖保護: 鼓風(fēng)機、引風(fēng)機、爐排電動(dòng)機出現任何電氣故障，均應聯(lián)鎖停止工作。

　　3 單臺鍋爐參數檢測點(diǎn)設置

　　(1)壓力: 共設計 3 個(gè)壓力檢測點(diǎn)，分別是:①壓力; ②爐膛負壓; ③給水壓力。

　　(2)液位: 汽包水位連續測量 (電極信號和電感信號兩種參數) 。

　　(3)電流: 顯示共 3 點(diǎn): ①引風(fēng)機電流; ②鼓風(fēng)機電流; ③水泵電流。

　　(4)溫度: ①爐膛溫度; ②排煙溫度; ③省煤器出口水溫; ④省煤器出口煙溫。

　　(5)流量: 對每臺鍋爐的流量檢測。

　　4 公共部分參數檢測點(diǎn)設置

　　(1)軟水池液位檢測、爐膛負壓、壓力、給水壓力、汽包液位(兩種顯示) 、爐排轉速、流量、爐膛溫度、排煙溫度、鼓風(fēng)機電流、引風(fēng)機電流、水泵電流等信號在儀表盤(pán)上可以直觀(guān)地顯示出來(lái)。

　　(2)爐膛負壓、壓力、給水壓力、汽包液位、蒸汽流量、爐膛溫度、排煙溫度、省煤器出口水溫、省煤器出口煙溫、引風(fēng)頻率、鼓風(fēng)頻率、爐排轉速、水泵頻率、軟水池液位，也在計算機顯示屏顯示出測量數據。

　　5 具體控制方案

　　5.1 鍋爐機電一體化燃燒控制系統

　　鍋爐機電一體化燃燒控制系統首先需要進(jìn)行引風(fēng)，調節其風(fēng)量以及爐排對煤的需求量，一般都是借助調節變頻技術(shù)、自動(dòng)調節儀表和PID的運算公式來(lái)進(jìn)行，以使鍋爐的氣壓值保持在標準的值區間也就是 -20 ～ -40Pa 之間。此外，可還需要借助壓力的作用，調節鍋爐的燃燒系統，盡可能的降低鼓風(fēng)量，進(jìn)而實(shí)現刁姐鍋爐燃燒狀態(tài)的目標。但是因為控制系統的制作基于自動(dòng)化理念，因此鍋爐燃燒和煤量的控制都是借助壓力和鍋爐膛的負壓值來(lái)調控的，這并不需人的干預，工人唯一需要做的事情就是查看煤的質(zhì)量，并作出判斷制定爐排轉動(dòng)的速度以及爐膛的壓力值，這樣鍋爐就會(huì )自動(dòng)的進(jìn)入鍋爐燃燒的最好的狀態(tài)，已達到鍋爐燃燒控制系統創(chuàng )建的目的。鍋爐燃燒控制系統見(jiàn)(圖1)

　　圖1 鍋爐燃燒控制系統框圖

　　5.2汽包水位控制

　　采用最新PID模糊控制理論,并借助自動(dòng)基于恒頻控制系統技術(shù)開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品它接受鍋爐電平信號，并將該信號被轉換為一個(gè)標準的PID運算和延遲補償器，產(chǎn)生一個(gè)新的信號，以控制泵的運轉頻率，實(shí)時(shí)調節泵的轉速。當鼓電平低于一定的水平時(shí)，PID調節器將自動(dòng)調節迅速增長(cháng)的水泵，相反當級別高于一定水平的高度時(shí)，PID控制器將自動(dòng)降低速度泵，以減少水量，達到水的恒定水平。

　　當變頻器發(fā)生故障時(shí)，系統使用兩個(gè)頻率控制模式，這樣可以立即切換到原來(lái)的操作模式頻率，以保證鍋爐的正常運行。

　　5.3水池液位控制

　　檢測池水的具體水位，制定集水池的水位低于水的最低水平，或者高于最高水平時(shí)，發(fā)出警報，并保持軟水池水位在一定的標準范圍內。

　　6 上位控制系統

　　(1)鍋爐機電一體化上位控制系統具有良好的人機接口，包括總體狀況的顯示，分組的顯示，參數的顯示，電動(dòng)屏幕，屏幕故障報警，報告顯示，參數設定畫(huà)面。

　　(2)收集并實(shí)時(shí)監測的實(shí)際參數鍋爐運行的系統，該系統將出現的相關(guān)頁(yè)面上。

　　(3)按照預定的程序監控數據，并在設定好的系統的基礎上，調節鍋爐設備的操作。

　　(4)鍋爐機電一體化上位控制系統提供了相應的處理算法，基于測得的運行參數，可以自動(dòng)生成和打印報告。

　　(5)使用TCP / IP協(xié)議的遠程監控計算機通信，集成訪(fǎng)問(wèn)控制端口的信息平臺，可以與控制室聯(lián)網(wǎng)，鍋爐房操作將被實(shí)時(shí)傳送到控制中心。

　　(6)設置權限系統注冊表，實(shí)施嚴格區分操作員的職責。尤其是運用固定的口令區分系統的操作人員和工程師。

　　接線(xiàn)員：只能用剛剛設置好的屏幕，功能和外觀(guān)，無(wú)權更改設置并退出，這樣可以并最大限度地降低系統的權利。

　　工程師：可以對被配置，參數設置，退出系統設置。由于RTC的工程師們改變了一些控制結構，更改會(huì )立即生效，并且可以存儲在控制器聯(lián)機。

　　7 鍋爐機電一體化節能控制系統的優(yōu)點(diǎn)

　　(1)具有友好的界面，保護功能。由于使用電腦控制，通過(guò)電腦屏幕操作者可以及時(shí)了解鍋爐燃燒工況，鼓風(fēng)量，爐壓，水位，實(shí)時(shí)的風(fēng)速以及其它參數，水在極高或極低水平的超壓聲光時(shí)報警，也可以運行聯(lián)鎖鼓。

　　(2)減輕操作者勞動(dòng)強度，還可以穩定壓力。

　　(3)電動(dòng)機的起動(dòng)電流，起動(dòng)轉矩大，具有良好的柔軟啟動(dòng)性能，從0到額定100實(shí)現無(wú)級轉速范圍。

　　(4)由于水供給的恒定電平的結果，提高了鍋爐操作的效率和可靠性以及使用頻率。

　　(5)系統設計和變頻調速兩種方式，采用DCS頻率控制方式，在系統出現故障時(shí)可以立即切換工作模式。

　　(6)節能效果非常棒。經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)的測試系統，鍋爐機電一體化節能控制系統最大能節電20%，節煤約5%，效果非常好。

　　參考文獻：

　　[1]王輝，晉民杰.鍋爐司爐工.北京: 煤炭工業(yè)出版社，2005

　　[2]于任燕，王經(jīng)安.鍋爐工操作要領(lǐng)圖解.濟南: 山東科學(xué)技術(shù)出版社，2007( 2008 重印)

　　[3]過(guò)程控制工程.梁昭峰，李兵，裴旭東.北京: 北京理工大學(xué)出版社，2010.8

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