锅炉自动化控制范文第1篇

关键词:工业锅炉；控制系统；自动化控制

Abstract: Boiler microcomputer control, is a new technology developed in recent years, it is the combination of computer software, hardware, automatic control, energy saving and so on several technical close. This paper is controlled by using the computer and frequency conversion control technology for boiler production process of the various main parameters, the boiler safety production, save energy, reduce emissions purposes.

Keywords: industrial boiler; control system; automatic control

中图分类号：TL503.6文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

锅炉微机控制，是计算机软件、硬件、自动控制、锅炉节能等技术紧密结合的产物，利用计算机与变频自控技术对锅炉生产过程的各个主要参数都必须严格控制。因此锅炉设备是一个多输入，多输出且相互关联的复杂控制对象。

1 锅炉控制的工作原理

除氧水通过给水泵进入给水调节阀，控制系统利用给水调节阀的信号及其反馈进行综合分析后，对给水量控制。通过给水调节阀进入省煤器，冷水在经过

省煤器时被烟气预热后进入汽包，在汽包内加热产生蒸汽，为保证最大的蒸发面，水位应保持在锅炉上汽包的中线位置，蒸汽通过主蒸汽阀输出。空气经过鼓风

机进入空气预热器，被烟气预热后进入炉膛。燃料进入炉膛点燃，在燃烧过程中发出热量，以加热汽包中的水，同时产生热烟气，在引风机的抽吸作用下经过省煤气和空气预热器，以节约热能。降温后的烟气经过除尘器除尘、去硫等净化工艺后排出。

2 锅炉控制的方式

2. 1 锅炉控制方案

锅炉是一个多输入、多输出、多回路、非线性相互关联的复杂控制系统，调节参数与被调节参数之间，存在许多交叉影响，调节难度较大。因此将系统控制分散成给渣控制、送风控制、汽包液位控制、炉膛负压控制等单独的闭环控制［2］。

2. 2 组态画面的控制

直观而集中地显示锅炉的所有运行参数，能快速计算出锅炉在正常运行和启停过程中的有用数据，并在显示器上同时显示锅炉运行水位、压力、炉膛负压、

烟气氧量、测点温度、消耗量等数十个运行参量的瞬时值、累计值及给定值，并能按需要在锅炉结构示意画面的相应位置上显示出参数值。

2. 3 打印机的控制

可按需要随时打印各种参数和数据，能对运行状况准确的记录，便于事故追查和分析防止事故的瞒报漏报现象。可在运行中随时修改各种运行参数的控制值修改系统的控制参数，达到最佳的运行状况。

3 锅炉控制系统中各个控制回路

3. 1 锅炉控制系统

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、除氧器压力等子系统。锅炉燃烧控制的实质上是能量平衡的控制，工业蒸汽锅炉主要以蒸汽压力作为能量平衡的指数，根据生产任务来控制生产设备的用汽量与压力的变化，从而调整对锅炉供给的燃料量与送风量，同时保证燃料的充分燃烧及热量的充分利用。

3. 2 锅炉给水控制回路

锅炉给水控制使给水流量适应锅炉的蒸发量，来维持汽包液位在合适的范围内，并保持给水稳定。在微机控制回路中被调参数是汽包水位，通过给水调节

阀对给水流量进行调节。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将给水流量、汽包水位、蒸汽流量3 个变量在控制系统中

运算后通过调节给水阀对锅炉给水进行调节。锅炉给水压力回路，因为汽包内压力较高，要给锅炉补水必须提供更高的压力，形成压差使水能够正常注入汽包。

给水压力回路的作用是提高给水压力保证汽包给水。一般采用通过变频器恒压供水的方式控制水压，给水回路在锅炉需要补水时，反馈信号给微机控制系统。

系统利用变频器自动启动1 号给水泵运行，控制系统通过反馈信号对给水管的压力进行检测，当变频器频率上升到工频时，水压仍无法达到需要的压力值，控制

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2 号给水泵运行，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3 号运行，从而保证运行安全。通过反馈信号测得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，不断地调节给水泵电机的转速使得锅炉的给水正常。

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保证除氧器口有足够的蒸汽压力用于将软化水除氧，输入参数是除氧器压力输出参数控制除氧器进汽阀。除氧器水位控制是一个单闭环控制回路输入参数，主要是为保证除氧器内有足够的水提供给锅炉。

3. 3 锅炉燃烧调节系统

燃烧过程自动调节系统的选择与燃料的种类和燃料的供给、燃烧方式、锅炉负荷息息相关，但都具有同样的调节方式。( 1) 维持汽压恒定。生产任务能否完成与蒸汽压力的恒定息息相关。恒定的蒸汽压力是生产的基本保障。汽压的变化表示锅炉蒸汽量和负荷的耗汽量不平衡所致，要使蒸汽压力恒定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3 个被调参数: 蒸汽气压、烟气含氧量和炉膛负压。一般的可调节量是燃料量、送风量和引风量。控制系统所需调节的对象是燃料量，通过调节喷渣风机

风门、鼓风机风门、引风机风门的变频指数进行调节，从而使燃料达到充分利用，保证蒸汽压力平衡。

4 锅炉控制系统组成结构

4. 1 DCS 系统配置

锅炉DCS 系统是一个专用于锅炉自动化控制的分布式集散控制系统。以锅炉监控自动化为目标，节能增效，保护环境，改善工作条件，提高劳动效率。锅

炉DCS 系统包括调度室管理层、工业Ethernet 层、现场监控上位机、锅炉控制终端设备等。

4. 2 锅炉控制终端设备

( 1) 锅炉控制终端设备。完成实时燃烧控制、风量调节、汽包水位调节、水管压力控制、补水控制、水电煤耗累计、故障报警等。分布式系统结构: 一台锅炉配置一套锅炉控制终端设备，实现了分布式控制。集成度高: 集成数字显示、报警、手/自动控制等传统仪表的功能，可简化仪表配置和布线。性能可靠: 采用高性能的主控制器和I /O 模块，能适应恶劣的工作环境。编程工具: 可以利用梯形图组态完成逻辑和顺序控制、数据运算、PID 调节等，也可利用高级语言编程完成特殊的控制要求和复杂的数据计算。

( 2) 锅炉监控上位机。一个供热车间的多个锅炉控制终端设备可以通过总线网络或工业以太网络，与现场监控上位机及热备机通信。操作人员在上位机监

视各锅炉的运行状态、报警显示、曲线报表等，并进行参数设定。对锅炉运行的重要参数，如压力、温度、压差、流量等进行统计处理和保存，并可实现曲线显示、历史数据查询、报表打印等。

( 3) 工业Ethernet 层。现场监控上位机加装网卡后，可以连接成工业Ethernet 网络。在Ethernet 网络层可以设置多锅炉监控站、维护站。根据对系统可靠性、安全性的要求，可选用不同程度的网络、服务器冗余设计。

( 4) 调度室管理层。锅炉DCS 系统提供Modem 专线、拨号网络或无线方式，使中央调度室的管理人员能够和异地分散的多个锅炉房通信，了解各锅炉房的运行

情况、仪表完好情况、锅炉炉况等。拨号网络方式可充分利用原有电话线路，通过公用电话网将中央调度室和各个锅炉房连接，节省建设费用和周期，便于巡检。

4. 3 监控中心的监视、管理功能

( 1) 实时检测锅炉的运行参数。为全面掌握系统运行工况，监控系统将实时监测并采集与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以列表或分组等形式显示在画面上。

(2) 综合分析及发出控制指令。监控系统根据监测到的锅炉运行数据，按照设定的控制策略，发出控制指令，调节锅炉运行。

( 3) 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，从而使锅炉的安全运行等级大幅提高。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。与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，并按照所推荐采取的应急措施进行处理。

( 4) 历史记录运行参数。监控系统的实时数据库将维护锅炉运行参数的历史记录，另外监控系统还设有报警事件日志，用以记录报警/事件信息和操作员的变化等。历史记录的数据根据要求，可以显示为瞬时值，也可以为某一段时间内的平均值。

( 5) 计算运行参数。锅炉运行的某些运行参数不能直接测量，如年运行负荷量、蒸汽耗量、补水量、冷凝水返回量、设备的累积运行时间等。监控系统提供了丰富的标准处理算法，根据所测运行参数，计算出这些导出量。

5 结束语

采用计算机控制锅炉系统是行业趋势。锅炉控制系统中周到的安全机制，才能保证锅炉稳定、安全、经济地运行，减轻操作人员的劳动强度。而且利用计算

机来提高锅炉自动化水平对节能、环保安全等方面有着深远的意义。

参考文献

［1］ 田丽． 工业蒸汽锅炉自动化控制的探析［J］． 现代商贸工业， 2008( 6) : 314 － 315．

锅炉自动化控制范文第2篇

关键词：控制系统；自动化控制；环保 

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。 

锅炉自动化控制范文第3篇

关键词：锅炉机组；自动化；控制技术；应用

自动化的技术就是通过一套装置对锅炉机组的生产进行有效的控制，在生产规模与相应设备的基础上，使用合适的技术能够有效的提高热效率，提供源源不断的能量，同时还不需要耗费大量的原料，因此，国家才大力倡导在锅炉机组中实施自动化的控制技术，该技术不仅具有十分重要的社会价值，在节能环保方面也具有积极的意义，相信在今后的发展中，一定能够得到更广泛的推广。

1 锅炉机组应用自动化控制技术的意义

要想使锅炉能量得到最有效的发挥，最重要的一点就是采取合适的方法提高锅炉的使用效率，这也是长期以来相关研究人员的研究重点。过去，主要采用的方法是在锅炉上安装一个阀门，对阀门进行相应的控制，这样虽然能在一定程度上达到对锅炉的有效控制，但是利用率不高，有时能源不能得到完全的转化，这样不仅浪费了原料，还不能达到理想的效果，例如在对风力进行控制的过程中，通常情况下采用的方式是控制相应的通风口，如引风机、送风机等，如果没有对风速进行有效的调节，那么就有可能出现能源转化率不高的情况，在这种情况下，还会造成资源的不必要浪费。并且长时间的运转还极有可能造成设备的超负荷运行，以至于出现更加严重的事故及造成不可估量的经济损失。在这种情况下，要想有效的改善这一问题，就应该采用自动调节的控制技术，这一技术的出现从根本上改善了传统方式中能源转化率不高的状况，并且减少了人力、财力的投入，可以说是性价比较高的一种方式。并且现代社会是科学技术飞速发展的社会，要想在当今的社会生活中立足，就要采用先进的技术，这样才能为社会的生产生活提供帮助。

自动化控制技术具体的操作方法是将锅炉设备进行自动化的控制，在这一过程中，以改变风机的转速为主要的目的，不过此次的转变完全是由计算机进行控制，计算机会将周围环境等相关的因素考虑在内，并且经过对数据详细的计算，计算出风速的最终数值。同时，转速越大，风机的功率也就越大，也就是说二者成正比的关系。作为最先进的自动化技术，PLC技术在锅炉机组中的应用较为广泛，这一技术主要是将自动化与通信相互结合的一种有效的手段，具有简单便捷的特点，在今后的发展过程中，只要通过对计算机的控制，就能实现锅炉的使用，并且对其进行实时监控，有效的节约了能源，符合节能减排的要求，改变了传统阀门不能将能源全部进行转化的弊端，相关技术人员在进行这一方面操作时，应该注意严格对计算机进行操作，为自动化控制技术的实施提供有效的保障，在今后的锅炉生产作业中值得推广。

2 锅炉机组中对自动化控制技术的实际应用

上文中已经提到锅炉机组在进行能源转化的过程中，经常会出现转化率不高的问题，面对这一问题的提出，采用自动化的控制手段可以有效的解决这一问题，随着时代的发展，这一技术已经广泛的应用在生产生活中，尤其是在锅炉机组中，具有明显的效果，下面我们就针对该技术的实际应用进行具体的论述，分别从应用原理以及应用的过程展示该技术所具有的重要意义，希望可以使人们更加了解这一全新的自动化技术。

2.1 锅炉机组中对自动化控制技术的应用原理

以前的锅炉机组并不具备相对成熟的调节系统，因而就会造成能源的使用率不高，造成不必要的浪费。针对这一问题，自动化的控制技术的优势就体现了出来，在现场实际的生产过程中，电机会连续性的进行工作，长此以往就会出现超负荷的现象，如果不加以解决，不仅会消耗大量的能量，还会造成不必要的损失。但是如果将监测元件安装到风机或电机上，一旦出现超负荷的现象时，监测元件就可以及时的将信息反馈给远程的计算机，计算机接收到信号后，就可以进行适当的处理，以此达到保证锅炉设备正常运行的目的。在实际运行的过程中，变频器就是通过调节频率和电压来使电机处于一种最佳的工作状态，同时还能通过监测电流等安全手段来保证电机的安全运行，当出现电流异常时系统会自动切除电机运行同时启动备用电机，这样在不影响生产的情况下保证了能源的最大化的发挥，创造更多的价值。放到更大一点的系统，例如当送风、引风系统投入到自动后，自动控制系统会根据机组实际运行情况将送风和引风匹配到最佳的状态，这时候，锅炉的压力和风量都趋向平衡，煤粉能够得到最充分的燃烧。进煤和排渣速度趋向于合理，煤层厚度也趋于一定。由此可见，自动控制技术对锅炉更加经济的运行具有十分重要的作用。

2.2 锅炉机组中对自动化控制技术的应用实例

整个锅炉的运行过程都需要通过PLC来控制完成。控制手段分为手动和自动两种运行方式，手动控制时，系统按照控制面板手动设定频率的大小来运行，自动时则按照内部参数的设置进行自动调节，具体的切换工作则是由PLC来进行的。具体的过程是，手动方式时，送风、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。引风将炉膛内形成负压状态，一段时间后炉排送煤，随后送风运行。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，锅炉的急停开关是优先级最高的，当它一旦被启动时，在PLC的控制下，系统会按照送风、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还能立即执行保护措施，并通过故障显示器报警同时显示故障代码，通过代码使作业人员能快速识别并恢复系统正常运行。

3 锅炉机组中对自动化控制技术的应用总结

3.1 电机在变频控制技术的作用下，启动曲线较为平滑，这就减少了对电机本身的损害，从而有效地减少了电机的故障率，这样设备的维修成本也随之降低，更重要的是避免了在电机启动瞬间对整个电网的冲击。

3.2 变频器的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。

3.3 PLC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，故障率及维护成本相对较低，而且不用破坏锅炉原有的配电设施和工作环境。

3.4 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。同时显示故障代码便于作业人员查找和检修，控制过程安全有效。

3.5 能够根据机组的实际运行工况，制定相应的控制策略，在保证了机组运行经济的同时减少了人工操作的弊端。

结束语

通常锅炉机组的被控对象都具有大惯性、大延迟的特点，实践表明，只有采用更先进的自动化控制技术才能够既能保证机组的稳定性，也能使其变负荷速率满足机组的运行要求。同时还能够最大限度地节约能源，减少作业人员的劳动强度，其经济效益和社会效益是显著的。

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（6）：178-179.

锅炉自动化控制范文第4篇

关键词：制药厂；锅炉；自动控制

锅炉是工业生产中重要的设备，在电力、化工和制药行业有着广泛的应用。随着工业科技不断发展，锅炉多参数控制逐渐从人工控制转为自动控制，借助计算机技术更准确迅速的完成锅炉参数控制，有效降低了工作人员的工作量，提高了锅炉运行参数控制精度，尤其是DCS自动控制系统在锅炉控制中的应用，实现了锅炉生产资源和人力资源的优化配置，通过建立现场和控制室之间高质量的数据通信，提高了锅炉系统的安全性稳定性，在制药锅炉中取得了广泛的应用。

1 DCS自动控制系统

介绍了锅炉DCS自动控制系统的系统结构和需要实现的功能。

1.1 系统结构

DCS（Distirbuted Control System）自动控制系统，是进行系统集中操作分散控制的一种管理系统，一般有中央层和现场设备两部分，其中中央层使用工业级控制计算机实时采集现场来源组态软件的信息，并进行数据信息的存储显示等操作，并发出参数调整控制质量，调整现场设备运行状态。现场设备主要通过PLC和现场设备连接，应用Ethernet完成中央控制和现场设备之间的数据通信，实时监控锅炉各项运行参数。现阶段，制药行业锅炉DCS自动化控制系统多采用S7-200的PLC硬件和基于WINCCV6.0的监控软件，系统运行在Windows系统上，兼容性和人机交互界面较好。

1.2 主要功能

1.2.1 燃烧控制

为了确保燃料燃烧产生的热量能够满足反应对锅炉热功率的具体要求，需要对锅炉的燃烧参数进行控制，保证锅炉在满足使用需求的同时尽量节约能源。为了提高锅炉燃烧的经济性，调节锅炉燃料和负荷时要求同时能够改变锅炉的引风和送风量，所以燃烧控制有燃料、引风、送风三个控制参数。调整蒸汽出口压力在稳定水平之上，蒸汽压力和定值出现偏移就需要调整这三个参数使之恢复到正常值范围。锅炉运行过程中还要注意对炉膛内剩余空气系数的调整，维持送风量和燃烧量在最佳比例状态，减少热量损耗。

1.2.2 锅炉汽包水位控制

汽包水位是锅炉运行中重要的安全参数，主要通过汽包液位、给水流量、蒸汽流量和主给水阀的调节进行控制。制药锅炉有主副两个给水调节阀，分别负责正常负荷运行条件下的汽包水位控制和低压运行情况下的汽包水位控制，副阀也是主阀的备用。

1.2.3 自动送风

送风控制是对进入锅炉的空气流量的控制，通过在锅炉燃料燃烧过程中加入适当风量，提高锅炉燃料燃烧的经济性。送风控制通过对煤气压力、送风压力调整，利用调节送风机挡板开度改变通风面积，调节送风和煤气压力，从而提高燃料实际使用效率。

1.2.4 锅炉过热蒸汽温度控制

锅炉过热蒸汽调节一般通过自制冷凝水喷水器降低蒸汽温度，测量减温器出口蒸汽温度和集气集箱蒸汽温度测量结果，据此调节减温水调节阀开度，调整减水量。如果集气集箱出口蒸汽温度偏高，减温水量将自动增加，反之将减少，从而保持蒸汽温度稳定。

2 DCS自动控制系统在制药厂锅炉中的应用

以我厂锅炉车间所应用的DCS集散控制系统为例，对DCS应用效果的建议进行了介绍。我厂锅炉为燃气炉，共有两台15吨的锅炉，一备一用，四台造气炉，两台造气炉带一台锅炉。DCS系统厂家为正泰中自控制工程有限公司，所用系统为其公司自主研发的TDCS9200集散控制系统，组态也是用其自主研发的SunyTech工业控制应用软件包。DCS系统主要对锅炉的温度、压力、风机、循环泵、补水泵、传送带电机等进行监测和控制。

2.1 功能设计

2.1.1 自动调节

系统要能够实现运行参数的自动控制，保持参数和外界负荷之间的一致性，提高锅炉运行的经济性。

2.1.2 自动检测

通过各种传感器和检测期间实时、动态显示各种运行参数，为自动调节和安全保护系统提供支撑。

2.1.3 连锁保护

是锅炉系统必备的安全警报和保护功能，通过电气连锁保护，防止设备在开启和关闭过程中因为操作事务造成的故障。

2.1.4 程序控制

是对锅炉操作自动化作业流程的程序化编排，便于通过计算机进行实时监控。

2.2 DCS控制

药厂锅炉DCS自动控制主要有燃烧系统、送风系统、炉膛负压、汽包水位、蒸汽温度五个方面。燃烧系统的控制主要目的是使蒸汽满足要求，消除蒸汽母管中的不稳定性因素，确保燃料完全燃烧，提高燃料燃烧效率，降低能源消耗和生产成本。电力负荷和燃料调节过程应该根据送风量、引风量条件实际情况进行调整，确保燃料充分燃烧。在调节幅度较大时，可采用暂停层数的方式，使负荷量恢复到合理的范围。锅炉自动控制送风操作主要通过调节送风压力和煤气压力进行，这两个参数是锅炉总热效率的关键影响因素，通过控制送风机挡板开度来改变送风压力，实现自动控制，当锅炉自动控制系统中有两台送风机，调节其中一台就能够达到效果。炉膛负压调整通过平衡量、引风量的控制实现，锅炉自动控制系统运行过程中，为了保证系统运行的安全性，需要维持一个微负压，一般都集中在炉膛。通过风门开度的调节，能够保持膛内负压稳定，使锅炉燃烧系统稳定运行，配合自动控制锅炉送风，进一步提高负压调节的有效性。

2.3 改进建议

我针对实际工作，提出了改进建议。我单位锅炉汽包的补水泵利用电接点液位计进行开关量控制，这样会造成补水泵频繁启动，不仅对补水泵电机有损伤而且在补水泵启停瞬间对锅炉汽包内液位和压力有很大冲击，会影响锅炉正常运行，因此建议把电接点液位计改成液位变送器，并且将补水泵加上变频器控制，通过DCS对液位变送器与补水泵变频器之间进行串级控制，通过模拟量控制补水泵变频器，使锅炉汽包更稳定的补水，能够保让锅炉良好的运行状志，保证生产顺利进行。

结束语

制药厂锅炉DCS自动控制系统能够实现对锅炉运行参数的实时监控和高精度的调整，减少了锅炉运行需要的值班人数，提高锅炉运行的安全性和稳定性，同时进一步提高锅炉运行效率，节省燃料和生产成本。

参考文献

[1]袁峰，王松亭，彭春文，马超.基于SUPMAX800的锅炉DCS自动控制系统[J].仪表技术与传感器，2013（6）.

[2]王玎婷.基于F8-DCS的循环流化床锅炉控制系统研究与实现[D].北京交通大学，2014（4）.

[3]王玮琳.DCS下锅炉系统自动控制系统的应用探析[J].科技展望，

2015（21）.

锅炉自动化控制范文第5篇

关键词：蒸汽锅炉：热工燃烧；自动控制

1锅炉热工控制的研究及应用前景

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电站中的应用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。纵观这些研究成果，仍然存在一些不足，今后热工自动化的研究方向应该注意以下几个方面的研究与开发：

1.1实际控制工程中，要求控制器简单，计算时间短，而目前研究的先进控制策略往往结构复杂，计算时间长，且大部分研究成果仍处于实验室仿真阶段，如何将其推向热工控制实际应用是今后的努力方向。

1.2目前的先进控制策略大都是从某一热工过程出发，满足这一过程的特殊控制要求，没有考虑对其他过程，乃至全局的影响。因此电厂单元机组控制的进一步整体化、智能化研究十分重要。如何在先进控制策略的基础上，将生产调度、计划、优化经营管理与决策等内容加入到控制与优化系统中，是今后的研究方向。

1.3优化监控系统以状态计算、分析和诊断为基础，涉及电厂的安全和经济两个方面，包括机组偏差能损分析，优化燃烧，锅炉、汽机及其辅机故障诊断等，应积极开发先进的优化监控软件和系统。

1.4针对锅炉设备和热工过程的特点，开发锅炉成套专用控制软件和装置，具有良好的产业化前景和广阔的市场容量，是国内外自动化高技术的发展方向之一。

1.5先进控制策略能否成功地应用到实际，关键在于对现场运行情况的深入了解及在理论上的提升。因此，应加强电站锅炉运行过程理论建模以及基于运行数据库的非参数建模，把专家经验和知识应用于先进控制策略。

2热工调节

锅炉热工系统由给水系统、蒸汽系统、烟气系统、风系统等部分组成。工业锅炉热工燃烧控制系统实质是针对这几个系统的运行过程进行自动控制，其主要控制回路：锅炉汽包水位自动控制和锅炉燃烧自动调节系统两部分。

2.1锅炉汽包水位自动调节

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：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。为保证锅炉运行安全，给水自动调节系统应选用可靠性较高的仪表和自动调节系统。

蒸汽锅炉汽包给水自动调节，一般采用三冲量锅炉汽包给水自动调节系统。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。

2.2锅炉燃烧的自动调节

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。调节的内容有三个，即维持蒸汽母管压力不变；保持锅炉燃烧的经济性；维持炉膛负压在一定范围内。这三项调节任务是相互关联的，它们可以通过调节燃料量、送风量和引风量来完成。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，这些内部的扰动包括燃料的质量变化，以及由于电网频率变化引起燃料量、送风量、引风量的变化等。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：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。

2.3锅炉燃烧控制

维持汽压稳定，保证燃烧过程的经济性和炉膛负压的稳定，控制系统可分为三个回路：燃料量、送风和引风。燃料流量包括焦炉煤气与高炉煤气。燃料与空气采取比值控制方式和氧量校正方案，并用烟气含氧量进行微调，风/煤交叉联锁逻辑保证锅炉在任何负荷时都处于安全燃烧的“富氧”工况。即控制任何燃烧工况下的锅炉奉均大于燃料量。在静态时，风量指令为锅炉指令和锅炉燃料总量的高选信号；而燃料指令为锅炉指令与总风量的低选信号。在负荷变化时，则通过先加风，后加燃料；先减燃料，后减风来实现动态补偿。过剩空气系数校正回路也保证了锅炉在任何负荷时，都处于安全燃烧的“富氧”工况。在低负荷试，为了保证稳定燃烧，过剩空气系数较大。在高负荷时，为了获得较高的燃烧经济性，必须维持较低的过剩空气系数。

3锅炉微机控制系统组成

一般由以下几部分组成，即由锅炉本体、一次仪表、控制系统、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。

3.1锅炉微机检测系统

3.1.1可对汽包水位、给水流量、给水压力、省煤器进口水温车器出口水温、省煤器进口烟温、两侧省煤器出口烟温、两侧空气预热器出口风温、、两侧空气预热器出口烟温、除尘器出口烟温、除尘器出口烟压、鼓引风风量、省煤器进口烟压、省煤器出口烟压、空气预热器出口风压、蒸汽流量、空气预热器出口烟压、蒸汽压力、蒸汽温度、炉膛温度、炉膛负压、给煤量、含氧量等现场信号巡检采样，汽包水位并具有彩色闭路监视装置；

3.1.2给水阀位、各种风机频率、炉排转速等模拟量跟踪信号巡检采样；

3.1.3各种阀位、鼓引风机、炉排电机、分煤器启/停状态及各个闭合调节回路的手动/自动等开关量信号巡检采样显示；

3.1.4鼓、引风机变频信号采样。

3.2锅炉温度检测控制系统

工业锅炉是重要的动力设备，它把燃料的化学能转化成热能，使进入锅炉的给水加热而产生一定压力和温度的热水或蒸汽。工业锅炉实现自动控制可提高燃烧效率、节约能源、减少烟气对大气的污染、确保工业锅炉安全可靠运行。工业锅炉自控系统可分为两大部分。

3.2.1检测报警

指压力、温度、水位、流量及烟气成分分析等参数的检测与报警。例如，测量蒸汽压力、炉膛负压、送风风压及上水压力等；温度测量有过热蒸汽温度、炉膛出口温度、省煤器进出口水温及烟气温度等；蒸汽流量、给水流量有瞬时指示和积算。对于蒸汽压力、汽包水位直接影响安全操作参数，应有越限报警，或将这些信号接入连锁保护系统。

4锅炉微机自动调节

4.1汽包水位的自动调节

锅炉汽包水位不仅受给水量（进量）和蒸发量（出量）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。在手动状态下除采用DDZ－Ⅲ型仪表进行三冲量水位自动调节外，还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。

4.2锅炉风量的调节

当外界负荷变化需要调节锅炉出力时，随着燃料量的改变，对锅炉的风量也需做相应的调解。

在实际运行中，从运行的经济方面来看，在一定的范围内，随着炉内过剩空气系数的增加，可以改变燃料与空气的接触和混合，有利于完全燃烧，使化学未完全燃烧损失和机械未完全燃烧损失降低。但是，当过剩空气系数过大时，则炉膛温度的降低和燃烧时间的缩短（由于烟气流速加快），可能使不完全燃烧损失反而有所增加。而排烟带走的热损失则总是随着过剩空气系数的增大而增加，所以当过剩空气过大时，总的热损失就要增加。此外，随着炉内过剩空气系数的增大，使烟气容积也相应增大，烟气流速也提高，因而使送、引风机的耗电量也增加。从锅炉的安全方面来看，若炉内过剩空气系数过小，则会使燃料燃烧不完全，造成烟气中含有较多的一氧化碳等可燃气体，降低了灰分的溶点因而引起水冷壁结渣。这将会导致锅炉运行恶化，严重时会被迫停炉。由灰对受热面的磨损量与烟气流速三次方成正比，所以当过剩空气系数过大时，将使受热面管子和引风机叶片的磨损加剧，影响设备的使用寿命。此外，过剩空气系数增大时，由于过剩氧量的相应增加，将使燃料中的硫分易于形成三氧化硫，烟气露点温度响应提高，从而使尾部烟道的空气预热器遭到腐蚀。

5控制调节

指汽包水位自动控制、燃烧系统自动控制、炉膛负压自动控制及过热蒸汽自动控制等。另外，还有电气动力控制，即鼓风机、炉排电机、水泵等的启动、联锁、保护；各风门的遥控；电气部分的顺序控制等。