結構,改造背景,改造要求,系統配置,控制方案設計,鍋爐汽包水位控制系統,鍋爐燃燒過程控制系統,過熱蒸汽溫度控制系統,除氧器控制系統,系統功能,
結構
鍋爐微機控制系統，一般由以下幾部分組成，即由鍋爐本體、一次儀表、微機、手自動切換操作、執行機構及閥、滑差電機等部分組成，一次儀表將鍋爐的溫度、壓力、流量、氧量、轉速等量轉換成電壓、電流等送入微機，手自動切換操作部分，手動時由操作人員手動控制，用操作器控制滑差電機及閥等，自動時對微機發出控制信號經執行部分進行自動操作。微機對整個鍋爐的運行進行監測、報警、控制以保證鍋爐正常、可*地運行，除此以外為保證鍋爐運行的安全，在進行微機系統設計時，對鍋爐水位、鍋爐汽包壓力等重要參數應設定常規儀表及報警裝置，以保證水位和汽包壓力有雙重甚至三重報警裝置，這是必不可少的，以免鍋爐發生重大事故
鍋爐流程圖改造背景
鍋爐是全廠重要的動力設備，其任務是供給合格穩定的蒸汽，以滿足負荷的需要。為此，鍋爐生產過程的各個主要參數都必須嚴格控制。鍋爐設備是一個複雜的控制對象，主要輸入變數是負荷、鍋爐給水、燃料量、減溫水、送風和引風量。主要輸出變數包括汽包水位、過熱蒸汽溫度及壓力、煙氣氧量和爐膛負壓等。因此鍋爐是一個多輸入、多輸出且相互關聯的複雜控制對象。
改造要求
系統配置
1、工業計算機軟體部分
崑崙通態MCGS5.5開發版
崑崙通態MCGS5.5運行版
西門子S7-300編程軟體SETUP7v5.2+sp1
2、工業計算機部分
採用國內最穩定的研華原裝工業電腦，配置如下：
3、可程式控制器PLC
控制方案設計
PLC控制設計
鍋爐汽包水位控制系統
汽包水位是影響鍋爐安全運行的重要參數，水位過高，會破壞汽水分離裝置的正常工作，嚴重時會導致蒸汽帶水增多，增加在管壁上的結垢和影響蒸汽質量。水位過低，則會破壞水循環，引起水冷壁管的破裂，嚴重時會造成乾鍋，損壞汽包。所以其值過高過低都可能造成重大事故。它的被調量是汽包水位，而調節量則是給水流量，通過對給水流量的調節,使汽包內部的物料達到動態平衡，變化在允許範圍之內，由於鍋爐汽包水位對蒸氣流量和給水流量變化的回響呈積極特性。但是在負荷(蒸氣流量)急劇增加時，表現卻為"逆回響特性"，即所謂的"虛假水位"，造成這一原因是由於負荷增加時，導致汽包壓力下降，使汽包內水的沸點溫度下降，水的沸騰突然加劇，形成大量汽泡，而使水位抬高。汽包水位控制系統，實質上是維持鍋爐進出水量平衡的系統。它是以水位作為水量平衡與否的控制指標，通過調整進水量的多少來達到進出平衡，將汽包水位維持在汽水分離界面最大的汽包中位線附近，以提高鍋爐的蒸發效率，保證生產安全。由於鍋爐水位系統是一個設有自平衡能力的被控對象，運行中存在虛假水位現象，實際套用中可根據情況採用水位單衝量、水位蒸汽量雙重量和水位、蒸汽量、給水量三衝量的控制系統。
控制目標值：（汽包水位均勻量為：±220，水位控制在中間值，偏差≤±10
2、在儀表盤上使用原有的DDZ-III操作器對水泵進行手動/自動調節控制。
系統給水自動調節分為三種模式：
三衝量水位控制實現方式：
1）在異常情況下，如液位偏離正常值較大時，採用規則控制，可以快速恢復水位，保證鍋爐的安全穩定運行。
3）它包含給水流量控制迴路和汽包水位控制迴路兩個控制迴路，實質上是蒸汽流量前饋與水位－流量串級系統組成的複合控制系統。當蒸汽流量變化時，鍋爐汽包水位控制系統中的給水流量控制迴路可迅速改變進水量以完成粗調，然後再由汽包水位調節器完成水位的細調。
鍋爐燃燒過程控制系統
鍋爐燃燒過程有三個任務：給煤控制，給風控制，爐膛負壓控制。保持煤氣與空氣比例使空氣過剩係數在1.08左右、燃燒過程的經濟性、維持爐膛負壓，所以鍋爐燃燒過程的自動調節是一個複雜的問題。對於35t鍋爐來說燃燒放散高爐煤氣，要求是最大限度地利用放散的高爐煤氣，故可按鍋爐的最大出力運行，對蒸汽壓力不做嚴格要求；燃燒的經濟性也不做較高的要求。這樣鍋爐燃燒過程的自動調節簡化為爐膛負壓為主參數的定煤氣流量調節。
爐膛負壓Pf的大小受引風量、鼓風量與煤氣量（壓力）三者的影響。爐膛負壓太小，爐膛向外噴火和外泄漏高爐煤氣，危及設備與運行人員的安全。負壓太大，爐膛漏風量增加，排煙損失增加，引風機電耗增加。根據多年的人工手動調節摸索，35t鍋爐的Pf=100Pa來進行設計。調節方法是初始狀態先由人工調節空氣與煤氣比例，達到理想的燃燒狀態，在引風機全開時達到爐膛負壓100Pa，投入自動後，只調節煤氣蝶閥，使壓力波動下的高爐煤氣流量趨於初始狀態的煤氣流量，來保持燃燒中高爐煤氣與空氣比例達到最佳狀態。保因此，鍋爐燃燒過程自動控制系統按照控制任務的不同可分為三個子控制系統，即蒸汽壓力控制系統、煙氣氧量控制系統和爐膛負壓控制系統。如下圖所示
過熱蒸汽溫度控制系統
過熱蒸汽的溫度是鍋爐生產過程的重要參數，一般由鍋爐和汽輪機生產的工藝確定。從安全生產和經濟技術指標上看，必須控制過熱蒸汽溫度在允許範圍之內。在35T鍋爐計算機控制系統中，過熱蒸汽溫度控制系統設計為如下圖所示。調節手段是改變減溫水流量。從結構上看，這是一個簡單的單迴路控制系統，但是實際系統存在以下問題：鍋爐的進水系統中實際有三台調節閥，即鍋爐總給水閥(V1)、減溫水閥(V2)和汽包給水支閥(V3)，如圖3所示。因為這3個閥都控制給水量，將會通過圖中進水交點處壓力P的變化而產生關聯作用。
除氧器控制系統
除氧器控制系統包括除氧器壓力和液位兩個控制子系統。在35T鍋爐計算機控制系統中，除氧器壓力控制系統和除氧器液位控制系統都設計為單迴路PI控制方式。在滿足鍋爐生產的實際要求的前提下，單迴路PI控制方式具有結構簡單、容易整定和實現等優點。除氧器控制系統的控制方案示意圖如圖4所示。
對於除氧器壓力系統而言，當除氧器壓力發生變化時，壓力控制系統調節除氧器的進汽閥，改變除氧器的進汽量，從而將除氧器的壓力控制在目標值上；同樣，對於除氧器液位系統，當除氧器液位發生變化時，液位控制系統調節除氧器的進水閥，改變除氧器的進水量，從而將除氧器的液位控制在目標值上。
※軟體系統※
以上控制系統一般由PLC或其它硬體系統完成控制，而在上位計算機中要完成以下功能
系統功能
實時準確檢測鍋爐的運行參數：為全面掌握整個系統的運行工況，監控系統將實時監測並採集鍋爐有關的工藝參數、電氣參數、以及設備的運行狀態等。系統具有豐富的圖形庫，通過組態可將鍋爐的設備圖形連同相關的運行參數顯示在畫面上；除此之外，還能將參數以列表或分組等形式顯示出來。綜合分析及時發出控制指令：監控系統根據監測到的鍋爐運行數據，按照設定好的控制策略，發出控制指令，調節鍋爐系統設備的運行，從而保證鍋爐高效、可運行。
診斷故障與報警管理：主控中心可以顯示、管理、傳送鍋爐運行的各種報警信號，從而使鍋爐的安全防爆、安全運行等級大大的提高。同時，對報警的檔案管理可使業主對於鍋爐運行的各種問題、弱點等了如指掌。為保證鍋爐系統安全、可*地運行，監控系統將根據所監測的參數進行故障診斷，一旦發生故障，監控系統將及時在操作員螢幕上顯示報警點。報警相關的顯示功能使用戶定義的顯示畫面與每個點聯繫起來，這樣，當報警發生時，操作員可立即訪問該報警點的詳細信息和按照所推薦採取的應急措施進行處理。
