摘要：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现场控制站间的即时通信，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，从而保证了锅炉燃烧系统一体化全面控制。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。本文笔者结合多年的锅炉电气自动化控制系统设计经验对基于DCS系统下的锅炉电气自动化控制系统应用进行了阐述，希望为业界提供一些借鉴。
关键词：DCS；锅炉；自动控制；应用；分析
引言：随着现代化工业生产向高速化、自动化方向发展，锅炉控制系统普遍采用了DCS控制系统，其运行的可靠性和安全性直接关系着安全生产和经济效益。锅炉DCS控制系统是以微处理器为基础的由过程监控级和过程控制级组成的多级计算机系统，其运用通信网络将独立进行控制、采集、监视和操作的过程控制站、计算机站和数据采集站等对锅炉现场进行数据采集和及时处理，达到了锅炉燃烧工况良好、节能降耗的工艺要求。锅炉DCS控制系统具有控制功能齐全、开放性、可靠性、灵活性以及协调险，使其在工业过程控制方面得以广泛的应用。
1.DCS系统的基本构成
DCS（Distributed Control System）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MACS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。下位系统由现场控制站构成，并连接现场设备。上下位系统之间采用冗余系统网络SNET与控制网络CNET实现通讯，目的是满足对数据的实时监控与设备的控制。目前基础的自动化控制系统组件主要是FM801主控单元，系统平台的主要界面是Windows 7，监控及编程软件是MACS V。
2.基于DCS系统的锅炉电气自动化控制系统方案
2.1控制任务的运行
2.1.1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。
2.1.2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。
2.1.3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。
2.2控制系统本身功能
2.2.1控制燃烧系统
燃烧系统控制的目的是维持蒸汽管压力的稳定，同时保证足够的燃烧效率。因此，为了平衡二者，在调节负荷或燃料的同时，需要及时地对送风和引风量进行调节改变。如果负荷增减的度量较大，可以采取的调节措施为停开数层或某一层。总之要坚持一个思想，就是满足蒸汽压力稳定即可满足蒸汽量的要求。
2.2.2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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆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。
2.2.3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－20～10 Pa的微负压状态，以确保锅炉安全燃烧。
3.DCS锅炉自动化控制系统引入
DCS的引入提高了自动化程度，在工业生产过程中，自动化控制系统将事先编译好的程序进行输入，操作人员通过电脑操作就可以实现对设备设施的控制。在传统锅炉系统之中引入DCS控制系统可以实现锅炉控制系统全面自动化，提高锅炉系统运行安全，节约能源。该系统不仅仅拥有控制指令操作功能，还具备设备自身故障检测及在线分析能力，若锅炉系统在运行过程中出现故障，系统会及时报警并作介入处理。DCS因其具有分散控制的特性，在对锅炉的控制过程中会更加灵活预方便，协调性会更强。例如在锅炉压力、流量、温度等方面参数的测量，通过自动化系统检测为自动调节提供数据。在工况改变时，系统根据负荷变化能够进行自我调整，从而使得锅炉处于最优使用状态，达到经济效益最大化。并且自动化控制系统配置，锅炉液位、压力报警系统，并通过电气连锁保护装置实施设备保护，实现连锁保护。
4.基于DCS系统下的锅炉仪表控制系统
锅炉自动化运行过程中，仪表控制系统在整套控制系统中属于关键部分。目前大部分DCS锅炉自动化控制系统中的控制器基本都采用SM203。SM203现场主控单元通过与设备仪器仪表进行连接。实现与锅炉温度传感器、压力传感器、液位传感器的连接，通过连接建立数据通道，收集数据资料。根据采集的数据进行系统分析，随后执行相关操作指令，执行机构进行指令执行操作。通过利用工业以太网进行锅炉监控及监控数据的收集，结合系统分析处理后的信息对锅炉整体进行系统调整，优化控制指令，实现自动检测，自动控制、自动调节。锅炉仪器仪表控制系统中主要建立温度传感器信号、压力变送器信号、流量计信号、微压传感器信号。信号通过整理上传DCS控制系统中的上位系统，上位系统根据仪表信号做出逻辑运算，并下发指令。
5.基于DCS系统下的锅炉控制调试
在引入DCS控制系统后，对锅炉自动化控制进行调试。检查锅炉整体运行状态，仪器仪表控制模块数据检查；检查数据传输功能是否正常；检查系统执行机构，给定信号观察执行机构动作情况；手自动模式切换检查。连接锅炉DCS系统，进行锅炉启动程序调试，对引风机进行调试，根据负压数据调试，并进行记录。调整锅炉系统初始设定值；根据设备工况条件对仪器仪表数值进行记录调整；锅炉各个电机调试，报警值，切断值设置以满足运行状态下的直观反应。
总结：本文主要对DCS引入锅炉控制中的部分应用进行简单阐述与分析。从DCS对锅炉仪器仪表、锅炉设备调试、锅炉连锁保护等方面进行应用解释。自动化控制系统的应用，有效的提高锅炉的运行效益，降低操作人员劳动强度。通过自动化控制对锅炉实际运行状态实时调整，确保锅炉处于最佳运行状态。其建立的连锁保护系统在生产运行中起到了绝对的安全保护作用，将自动化无人值守带入日常生产运行之中。在今后的工业发展中，自动化控制也必将会被普遍应用，真正实现全自动。
参考文献：
[1]薛琳娜.350MW火电机组运行特性模型与虚拟控制研究[D].东南大学，2015.
[2]何崇安.DCS下的锅炉电气自动控制系统的应用分析[J].电子世界，2014（10）：401-402.
[3]王卫兵.火力发电机组汽轮机旁路系统控制技术研究[D].哈尔滨理工大学，2013.
[4]陈荣保.基于视觉融合的监控机理及其在锅炉燃烧中的应用研究[D].上海大学，2010.
[5]熊建国.燃煤电站燃烧优化闭环控制系统应用研究[D].浙江大学，2008.
[6]杨兵.电站锅炉预测控制与燃烧优化研究[D].中国科学技术大学，2006.
论文作者:陈堃
论文发表刊物:《电力设备》2019年第2期
论文发表时间:2019/6/4
标签：锅炉论文; 系统论文; 控制系统论文; 数据论文; 压力论文; 参数论文; 工况论文; 《电力设备》2019年第2期论文;