DCS下的锅炉自动控制系统的应用分析论文_张海军

DCS下的锅炉自动控制系统的应用分析论文_张海军

江苏沙钢集团有限公司 江苏张家港 215625

摘要:社会科学技术的发展不断推动着人类生产力的提高。近年来,工业自动化控制技术有了长足发展,这也直接推动了DCS控制系统在锅炉自动化系统中的应用以及发展。该系统运行的安全性和可靠性对于整个控制系统具有非常重要的意义。在DCS锅炉自动控制系统中,关键的能够起到纽带连接作用的是系统的自动化仪表控制系统。随着现在社会的发展,企业对于自动化控制系统的要求和控制规模越来越高,这必然要求相关的技术人员也要进一步提高对自动化控制系统的操作能力,加强对自动化控制系统的相关知识的学习,以便于在DCS锅炉自动化控制系统的运行过程中能够发现存在的问题并解决这些问题,保证系统安全、可靠、高效的运行,为企业创造更大的经济效益和社会效益。

关键词:DCS;自动控制系统;应用

1 DCS控制系统概述

DCS即计算机分散性控制系统,其主要是由上位机与下位机系统构成。而实际控制系统不同,所具体控制功能亦有所不同。其中上位机系统主要采取的是工业控制计算机,以实现现场实时存储、现实、报警、打印以及设定控制参数等;下位机主要是采取Ethernet方式来实现系统间的通讯。在分散型控制系统中,未处理机是其基础,其最大的特点是集中管理、危险分散控制与操作,其有效集合控制技术、计算机技术以及网络技术于一体。

DCS控制系统主要具备如下几个特点:第一,可靠性。实现DCS控制系统其主要是以计算机为基础,来有效融合各个系统,并且将先进的容错设计应用到了系统结果当中,所以,如若某台计算机发生故障,而其他子系统并不会受到太大影响。在此系统中,每台计算机其实际任务也各不相同,并且能够结合实际控制需求来运转相应的计算机,从而能够大大提升整体系统的可靠性。第二,开放性。DCS控制系统的设计具有标准化与开放式的特点,所以其可以在不同计算机间传递信息。如若要想变更或扩展系统功能,仅需卸下或将相应计算机接入网络即可。第三,灵活性。在DCS系统能够利用不同的组态软件来实现不同的硬态组态,以便于能够结合相应的控制信号来实现不同的连接方式。

2 DCS锅炉自动化控制系统的优势

通过在工业生产中引入自动化控制系统,所有的生产制造环节操作人员都可以不必参与,而只在电脑端上完成指令输入即可。而且自动化控制系统的连接控制都是通过预先编制好的程序进行操作,其运行过程中出现错误的几率较低。这也是应用DCS锅炉自动化控制系统的优势。通过在传统的锅炉系统中引入DCS控制系统,可以在实现锅炉控制系统全面自动化的同时,提高锅炉系统的安全性、稳定性和可靠性,提高系统的运行效率、节约能源,为企业创造更多的经济效益和社会效益。而且该系统还具备自身故障监控检测与分析功能,一旦在运行过程中设备出现故障,系统会自动报警并进行相应的应急处理。

由于DCS控制系统具有分散控制的特性,所以在控制过程中控制过程更加灵活方便,协调性强。在运行过程中过程控制级以及过程监控级都与计算机系统进行了连接,具有通讯、监控、控制等综合能力,而且易于保养维护,性能稳定性高。应用锅炉DCS自动控制系统的主要目的是为了对热源厂的生产系统进行监测与控制。

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3基于DCS系统的锅炉自动化控制系统方案

3.1控制任务的运行

3.1.1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。

3.1.2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。

3.1.3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。

3.1.4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。

3.2控制系统本身功能

3.2.1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。

3.2.2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。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。

3.2.3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-20~10Pa的微负压状态,以确保锅炉安全燃烧。

3.2.4蒸汽温度调节

蒸汽温度调节采用自制冷凝水喷减温装置。其工作原理为按照蒸汽出口温度测量的结果,自动打开调节阀,对温度进行调整,保证温度处于正常范围之内,也就是430~450℃之间。

4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。

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。

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。未来DCS自动化设计的方向应是DCS规模进一步放大和PC网络的完善。这样,改进的DCS将与智能化控制融为一体,为高水平自动化控制提供技术支撑。

参考文献

[1]曾照林.DCS系统实现锅炉给水泵自动控制[J].石油和化工设备,2006(02):60-62.

论文作者:张海军

论文发表刊物:《基层建设》2018年第7期

论文发表时间:2018/5/23

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