关键词：DCS；锅炉；电气自动化；应用分析
一、DCS系统的基本构成
DCS（DistributedControlSystem）即集散控制系统，系统核心思想是分散控制，集中操作。其主要由上位系统和下位系统构成，上位系统采用工业控制计算机，用组态软件完成现场数据的实时显示、存储、报警处理打印及控制参数设定。实际作业中，借助于工业控制计算机对上位系统进行全方式的控制，包括使用WinCC组态软件实时的对现场数据进行显示、处理，对各种参数进行设定，对所有数据进行存储，对可能出现问题的数据实现自动报警以及最终数据的输出功能等。下位系统由PLC构成，并连接现场设备。上下位系统之间采用Ethernet实现通讯，目的是满足对数据的实时监控。目前基础的自动化控制系统组件主要是S7－300系列PLC硬件，系统平台的主要界面是Windows2007，监控软件是WINCCV6.0，编程软件是STEP7V5.3。以上软件的组合使系统趋于完整，最终实现人机之间友好通信。
二、锅炉控制系统功能
锅炉是一个多输入、多输出、多回路、非线性的相互关联的复杂的控制系统，调节参数与被调节参数之间，存在着许多交叉的影响，因此，采用将系统控制分散成多个闭环控制：燃烧控制、送风控制、汽包液位控制、炉膛负压控制等。燃烧系统的控制：燃烧系统的控制目标是在安全燃烧（控制床温的稳定，避免结焦与熄火事故的发生）的前提下，基本维持主蒸汽压力的稳定，同时保证其经济的燃烧效率而锅炉运行供汽是为了满足汽轮机的运行负荷要求，同时满足鼓风机站提供低压蒸汽的需要汽轮机和外供汽的负荷变化，会影响锅炉蒸汽压力的变化只要满足蒸汽压力的稳定，必然满足蒸汽量的要求因此，锅炉燃烧自动控制的目的就是通过自动燃烧达到稳定蒸汽母管的压力，来满足汽轮机及外供汽对蒸汽的要求为使锅炉达到经济的燃烧。锅炉送风自动控制：送风自动控制目的：使锅炉所投入的燃料在炉膛中燃烧时，自动投入合适的风量，以保证锅炉的经济燃烧。主要控制的参数为煤气压力及送风压力，进而达到最高的锅炉热效率。
三、基于DCS控制系统的控制联锁保护
3.1锅炉保护
为了安全的监控炉膛，较好的保证稳定的锅炉燃烧状况，需要控制DCS软硬件。在运行时，输送至炉前的高炉煤气和焦炉煤气分别从锅炉的燃烧器送入炉膛燃烧，煤气燃烧所需要的空气由鼓风机供给，鼓风机先把冷空气送到空气预热器，加热后再通过热风道将热空气送入炉膛。如果煤气压力低或鼓风引风机停，会发生锅炉回火爆炸事故，对于锅炉的所有气动阀来讲，在切断层面上都要进行连锁控制，保证在出现异常的时候，所有的安全气阀都可以被自动的连锁切断，也就是说点火煤气压力控制点火小，喷气动阀、高炉煤气压力控制高炉大喷气动阀，它们之间实现连锁切断，对于所有的气动阀来讲，引风机和鼓风机进行全部的控制，一旦出现鼓风、引风机停止作业，所有气动阀都会被快速连锁切断。
3.2水位连锁保护
基于DCS控制系统在处理水位变化方面实现了较好的自动控制。该系统设置了因压力大小导致水位偏高或偏低的声光报警装置和因水位偏低而停炉热工连锁保护保护功能。尤其是气泡水位控制设计方案依据给水流量、气泡液位和蒸汽流量调节给水阀，从而保护了锅炉水位的稳定。
四、基于DCS控制系统的控制联锁保护
4.1锅炉的保护设计和技术应用
为了安全的监控炉膛，更好的保证稳定的锅炉燃烧情况，所以就需要控制好DCS的软硬件。在运行的时候，被输送到燃烧炉跟前的高炉煤气，还有焦炉煤气分别从锅炉的燃烧器，送入到炉膛内部而进行燃烧过程，煤气燃烧所需要的空气是由鼓风机提供给，而鼓风机在工作的过程中，先要把冷空气送到空气的预热器内，然后通过加热后，再让热风道把热空气送进炉膛内。
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4.2水位连锁保护技术的应用
针对于DCS控制系统方面，其在处理水位变化方面能够实现非常好的自动化控制。这个系统内设置了因压力的大小而导致水位偏高或偏低的声光报警装置，还有因水位偏低而停炉热工连锁保护保护功能。尤其是气包水位的控制设计方案，其可以根据给水的流量，还有气包液位和蒸汽的流量对给水阀进行合理化的调节，进而保护了锅炉水位的稳定性。
五、基于DCS系统的锅炉自动化控制系统方案
5.1控制任务的运行
（1）自动检测
用检测元件和显示仪表对锅炉的热工参数如压力、温度和流量等进行持续测量，为下一步的自动调节和安全保护提供检测信号。
（2）自动调节
对锅炉运行参数进行自动调整以适应外界负荷和工质参数的要求，并使锅炉保持在较经济的工况下运行。
（3）程序控制
对诸如引风机、送风机、锅炉排污的启动顺序等启、停和运行等进行自动化控制。
（4）保护联锁
系统配置的对水位是否正常、压力是否正常等的报警系统，以及基于保护作用的对压力和水位异常情况下的连锁保护功能。为预防和杜绝在设备关闭过程中的操作性失误，必须建立电气联锁保护。
5.2控制系统本身功能
（1）控制燃烧系统
一般情况下，高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气、天然气是燃气锅炉的主要燃料，通常判断其有无充分燃烧可以对其烟气中的含氧量来进行。但是，因为燃气锅炉燃烧过程中，如若燃料气体和空气中某一比例混合燃烧时可能存在不稳定性，情况严重的还会导致保证的出现，所以其具有一定的危险性。所以要想避免该情况的出现，维持其燃烧稳定，则应当要实时、动态的控制燃气锅炉燃烧情况，尽可能降低超调量至最小，且在对其稳定性进行衡量时可以通过产生的蒸汽压力进行判断。
（2）锅炉送风自动控制
锅炉送风目的是投入燃料在炉膛燃烧时自动投入合适风量保证锅炉的有效燃烧。这要涉及到控制参数，对送风的控制参数主要为送风以及煤气压力，这两个参数使得锅炉热效率得到保证，借助于不断的对送风机挡板开度的调整来实现送风压力的自动调节；如果两台送风机同时运行，应并列其中一个，对另一个调节入口风门。
（3）炉膛负压调节
平衡量与引风量目标在于锅炉运行中稳定状态要保持为微负压，这样系统就可以有效的并安全的运行。炉膛负压自动控制是通过调节引风机入口风门开度，保持炉膛负压在－20～10Pa的微负压状态，以确保锅炉安全燃烧。
结语：
基于DCS系统的锅炉电气自动化控制系统兼具多重优势，最主要的就是促使复杂的控制流程和动态运行状况清晰地、实时地显示在PC监控屏幕上。其次，该系统方案有助于在大幅度提高能源使用效率的同时确保系统的安全稳定运行。从局部控制系统角度上说，该系统下锅炉出水时温度保持了稳定，舒适度进一-步提高，升温速度和效率也很迅捷，且波动小，运行稳定性更趋良好。
参考文献
[1]刘龙.对DCS自动化控制系统的研究[J].数控技术，2018（12）.
[2]张磊.浅析DCS锅炉自动化控制系统的实现[J].信息技术，2018（08）.
[3]刘伟.基于DCS的锅炉自动控制系统[J].科技创业月刊，2018（23）.
论文作者:朱启东
论文发表刊物:《中国电业》2019年第12期下
论文发表时间:2019/11/29
标签：锅炉论文; 炉膛论文; 水位论文; 系统论文; 煤气论文; 压力论文; 控制系统论文; 《中国电业》2019年第12期下论文;