鍋爐燃燒自動控制

燃燒控制又為主汽壓力控制迴路，簡單地說就是系統檢測主汽壓力的大小，和主汽壓力的設定值進行比較，其偏差進行PID運算，運算信號經過伺服放大控制爐排電機轉速；同時，給煤信號經過比例運算後控制鼓風風門擋板開度，達到調節鼓風量的目的，有的用戶為了提高節能效果，還引入了煙道含氧量作為燃燒的約束條件。

基本介紹

• 中文名：鍋爐燃燒自動控制
• 外文名：Boiler combustion automatic control
• 燃燒控制：又為主汽壓力控制迴路
• 主要目的之一：保證操作工人的安全
• 提高節能：煙道含氧量作為燃燒

定義

鍋爐燃燒自動控制是指鍋爐負荷變化時，保持規定的鍋爐蒸汽壓力的自動控制，根據鍋爐出口蒸汽壓力的變化，使燃油量控制機構和空氣供給控制結構動作，調整燃油量和空氣量，使蒸汽壓力維持在規定值範圍內。

組成

蒸汽壓力自動控制

鍋爐內的蒸汽壓力是隨使用量的多、少變化的，即蒸汽的產量與供出的使用量不平衡，引起蒸汽壓力變化。要保持平衡，需要改變燃燒量，使蒸汽的產量適應輸出量。燃燒自動控制是要維持汽包內的蒸汽壓力在一定範圍之內。

船舶輔助鍋爐的蒸汽壓力自動控制一般有：雙位控制、雙位-比例控制和多位控制。雙位控制只有一種燃燒狀態，即只有一種噴油量和送風量。比例控制是隨著壓力上升減少噴油量同時按比例減小風量；相反則增加。三位控制有2種燃燒狀態：大火、大噴油量、大風量；小火、小噴油量、小風量。

燃燒過程的程式控制

燃燒程式控制是從點火、燃燒至熄火的過程控制，它包括：前掃風、點火、燃燒、正常熄火和後掃氣。

1.前掃風

鍋爐熄火後爐膛內可能積存一些未經燃燒的油，在爐膛內蒸發後，會形成可燃的油氣混合物，一旦點火會引起爆炸。規範要求點火前需要開大風門進行前掃氣，即用鼓風機進行一段時間通風，掃除可燃的油氣混合物。

2.點火

點火是在前掃氣後進行的，點火火花出現後才可以噴油。點不著火，點火裝置和噴油閥應自動關閉。一般是用變壓器次級的高電壓在點火棒之間產生的火花來點火。這時風門要關小，以免吹熄火焰。點火棒打火後，開啟噴油電磁閥噴油，火是否點著由火焰檢測器檢驗。如果在設定的時間內檢測不到火焰，說明點火失敗，停止點火。點火時以噴過油，要再嘗試點火，需要在進行前掃氣。

3.燃燒

檢測到火焰說明點火成功，可以進入正常燃燒。為了達到完全（至少是良好）燃燒，需要開大風門，提供過剩的空氣幫助燃燒。正常燃燒過程控制根據自動控制方式決定。雙位控制保持設定的燃燒狀態，直至蒸汽壓力達到設定的允許值才熄火。比例控制根據蒸汽壓力的大小調節噴油量，並按照噴油量調節風量。三位控制先用大火燃燒，蒸汽壓力達到設定值，改用小火燃燒。

4.正常熄火

隨著蒸汽用量減少，蒸汽壓力會逐步上升，達到設定的允許值時，無論採用哪種方式燃燒，都必須切斷燃油停止燃燒、熄火。

5.後掃氣

為了及時清除爐膛內的可燃物，熄火後需要再開大風門一段時間，稱為後掃氣。

安全保護

各型鍋爐設定的安全保護不盡相同，一般設有水位高、蒸汽壓力高、低報警等。發生嚴重故障如：水位過低、蒸汽壓力過高、點火失敗或故障熄火、風壓低、電源故障和燃燒器電動機過載等，則切斷燃油停止燃燒發出報警。

燃燒重油還需做到高油溫、低報警。

燃燒時序程式控制系統

燃燒時序程式控制是指對鍋爐的啟動和燃燒按照預先安排好的時間順序進行的自動控制。主要元件包括：

信號傳送器

信號傳送器包括手動信號傳送器和自動信號傳送器，能發出啟動和停止燃燒信號；前者一般採用按鈕和選擇開關；後者採用各種自動開關，如壓力開關、溫度開關、液位開關等。用它們來接通或斷開控制電路，完成時序程式控制的啟動和停止。

時序控制器

時序控制器是輔助鍋爐時序程式控制的核心部分。它根據啟動信號傳送器送出來的電信號接通或者切換電路，或根據規定時間接通或切斷電路，在輔助鍋爐時序程式控制中，就是利用時序控制器輸出預定的時序信號，來完成鍋爐啟動或停止的各項程式動作的。目前，廣泛採用的時序控制器有兩大類：有觸電和無觸點的時序控制器。

火焰監視器

火焰監視器用來監視爐膛內有無火焰。火焰監視器的主要組成元件是光敏電阻。輔助鍋爐上常用的有光敏電阻、紫外線燈泡和光電池。

汽包水位三衝量控制迴路

通過給水控制，保證鍋爐汽包水位維持在一定範圍內。如果水位過低，會造成鍋爐缺水的故障；水位過高，會引起蒸汽帶水和汽包壓力過高。一般情況下利用三衝量控制容易達到技術要求，而不需要任何先進控制算法。三衝量指水位，蒸汽流量，給水流量三個測量值。引入蒸汽流量的目的是為了克服虛假水位的影響。當鍋爐負荷突然增加時（如用戶打開用汽閥），蒸汽流量迅速增加，造成汽包內壓力降低。這時，在汽包內部水面的氣泡迅速變大，抬高了水位。這就是虛假水位。如果只根據水位控制，則在用汽增加時，進水反而減少。引入蒸汽流量作為前饋，則能在用汽量增加時，提前增加給水，有效地克服虛水現象。PID算法實現三衝量水位自動控制技術,可以將水位控制在設定值±10mm範圍內,遠遠高於國家標準。

爐膛負壓控制

爐膛負壓控制的主要目的之一是保證操作工人的安全，鍋爐採用負壓燃燒，如果爐膛內壓力太大，爐火將從觀察孔冒出，危害操作工人人身安全，同時造成環境污染。目的之二為保證系統的經濟燃燒。負壓太大，隨引風流失的熱能會增大，不利於經濟燃燒，計算機將爐膛負壓控制在-5~-20Pa範圍內，負壓控制是通過調整引風機風門開度或風機速度完成的。對於技改系統，如果系統中引風機風門開度不足80%則建議採用變頻器控制風量。一是利用變頻器的調速特性改善風量的控制品質；二是降低風機的電耗，增加改造系統的整體節能效果。引入鼓風量作為前饋，可以在鼓風量變化時提前控制引風量。