摘要：DCS锅炉自动控制系统具有很多优势，除了能够提升能源利用率之外，还能够让系统实现安全、经济运行，保证锅炉出水温度能够得到稳定，更快地实现升温速度控制。从控制性能来分析，其系统调节反应时间较短，运行相对稳定。通过DCS锅炉自动控制系统的运用能够保证设备可靠性得到提升，降低设备维护次数，从而提升有关企业的经济以及社会效益。
关键词：DCS；锅炉电气自动控制系统；应用
引言
在锅炉电气自动化控制系统运行的过程总，利用DCS技术能够提高系统运行的科学性和有效性，是今后必须要重点关注的技术要点，也是研究的主要课题之一。
1 DCS自动控制系统功能
锅炉系统的控制任务是调节锅炉出口的蒸汽流量、压力和温度，维持汽包水位在允许的范围内，保证燃烧的经济性和维持一定的炉膛负压，使设备安全、经济地运行。如图1所示为锅炉自动控制系统的结构图。
图1 自动控制系统的结构图
1.1 锅炉燃烧过程的控制
对燃烧过程的控制是为了使燃料燃烧所提供的热量适应外界对锅炉输出蒸汽负荷的要求，同时保证锅炉的安全经济运行。为了让燃烧进行得更加经济，在调节负荷或者燃料的同时，就需要及时地对送风和引风量进行调节改变。其控制过程主要有三个任务：一是维持出口蒸汽压力的稳定，当蒸汽压力偏离给定值时，应控制锅炉的燃烧率，使锅炉出口蒸汽压力恢复为给定值；二是保持炉膛过剩空气系数为最佳值，使燃料量和送风量保持适当地比例，以维持最佳地过剩空气系数，达到较完全燃烧和热损失最小；三是维持炉膛负压不变，当送风量变化时，引风量也要相应地变化，以维持炉膛负压不变，确保锅炉安全、经济运行。
1.2 锅炉汽包水位控制
汽包水位是保证锅炉安全运行的主要影响参数之一，本文主要通过调节汽包液位、给水流量、蒸汽流量来对主给水阀进行调节，从而让汽包水位能够达到稳定的要求。锅炉提供不同的给水调节阀，其中主调节阀数值为DN150，在高负荷、正常负荷运行条件下能够使用，并且发挥着不可替代的功能和作用。备用阀数值控制为DN100，在低负荷状态下对其进行使用，也是主调节阀的备用。锅炉汽包给谁控制系统的主要任务就是将汽包水位控制在允许数值范围内部，并且尽可能保证锅炉能够实现平稳运行。将液位通过包液位调节后加以输出，并加法运算蒸汽流量，将实际运算结果定义为给水量定植，并调节偏差，输出通过执行机构进行给水阀调节。汽包液位出现上升现象时，包液位调节输出数值开始减少，加法器的输出也逐渐减小。当蒸汽负荷数值逐渐增大时，通过短暂过程之后汽包内部压力开始达到平衡标准，此时也因为蒸发量的增加开始降低，直到汽包液位数值恢复到给定位置。
1.3 锅炉送风自动控制
进行锅炉送风自动控制的主要目的就是能够让锅炉添加的燃料能够在炉膛内部进行燃烧时自动送入较为恰当的风量，从而保证锅炉燃烧能够达到经济性的要求。送风控制的主要阐述包括煤气压力、送风压力。利用调节送风机挡板开度来对送风和煤气压力进行调节，从根本上调整以及改变燃料的实际使用效率。
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1.4 锅炉过热蒸汽温度自动调节
对锅炉过热蒸汽稳定进行调节主要是通过自制冷凝水喷水装置来对蒸汽稳定进行调节，结合减温器出口蒸汽温度和集汽集箱蒸汽温度测量结果来对减温水调节阀开度进行调节，通过减水量控制来调节温度，控制其处在430到450℃之间。若集汽集箱出口蒸汽温度开始升高时，减温水数量则可能会自动进行增加，相反则会让减温水量出现减少的现象，保证蒸汽温度能够达到稳定的标准要求。
2 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。汽包水位控制：本方案中采用效果较好的三冲量串级控制系统调节，即根据给水流量、汽包液位和蒸汽流量调节主给水阀，保证锅炉汽包水位的稳定，是前馈一反馈串级调节回路：锅炉给水系统中，由锅炉提供两个给水调节阀，其中DN150调节阀是主调节阀，在正常负荷和高负荷运行时使用：旁通管设一个DN100的调节阀。炉膛负压调节量与引风量之间的平衡关系。
3 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。
结束语
伴随着网络化控制技术的日趋完善，采用以太网结构实现与PLC间的即时通信，利用PC机完善的软硬件资源实现友好人机界面，以及时采集和远程处理锅炉现场数据，监控锅炉是否处于燃烧工况正常、是否达到环保节能的工艺要求。此外，该控制系统由于通过DCS实现系统控制，从而保证了EIC系统一体化全面作业。实践证明，基于DCS系统的锅炉电气自动化控制系统方案能够很好地实现节能、环保、降耗并最终达到良好的经济效益和社会效益目的。
参考文献
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[2]于百恺，曹菲.DCS下的锅炉电气自动控制系统的应用探讨[J].四川水泥.2015(11).
[3]颜信材，程明.基于DCS的锅炉自动控制及其远程监控系统[J].化工自动化及仪表.2012(03).
论文作者:李博
论文发表刊物:《防护工程》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/29
标签：锅炉论文; 汽包论文; 蒸汽论文; 炉膛论文; 水位论文; 压力论文; 稳定论文; 《防护工程》2018年第29期论文;