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。
关键词：DCS；锅炉；电气自动化；应用分析
1 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。
2 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。
2.1 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。
2.2 锅炉汽包水位的控制
汽包水位是锅炉安全运行的重要参数之一，本文采用给水流量、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。锅炉提供两个不同的给水调节阀，主调节阀为DN150，在正常负荷和高负荷运行时使用，发挥着主要作用：备用阀为DN100，在低负荷时使用，同时也作为主调节阎的备用阀。锅炉汽包给水控制系统的任务就是保证汽包水位在容许的范围内，并兼顾锅炉的平稳运行。
将液位进行包液位调节后输出，和蒸汽流量进行加法运算，将运算结果设为给水量定值，并进行偏差调节，输出通过执行机构调节给水阀。当汽包液位上升时，包液位调节的输出减小，则加法器的输出也减小，给水阀火小，就减小了给水量。当蒸汽负荷突然增加，经过短暂过程后汽包内压力恢复平衡，此刻液位由于蒸发量的增加而开始下降，的输出就增加，则给水量增加，直至汽包液位恢复到给定位置。
2.3 炉膛负压调节
炉膛负压在锅炉燃烧自动控制系统中很重要的参量。特别是炉膛负压的测量结果直接影响燃烧控制过程。炉膛负压自动控制是通过调节引风机入口风门开度，让负压保持在-20至-10Pa之间的微负压稳定状态之中，这样锅炉系统就可以有效的并且安全的运行。
我们主要改变引风量的大小来控制炉膛负压，当鼓风量一定的状态，把鼓风量作为引风控制的前贯量，当鼓风0P值增加时立即增加引风OP值。但当鼓风OP减少时，需要要等待一段时间，然后再减少引风0P值的大小。
2.4 锅炉送风自动控制
锅炉送风自动控制的目的是为了使锅炉所添加的燃料在炉膛中燃烧时，自动送入合适的风量，米保证锅炉燃烧的经济性。送风自动控制的主要参数有送风以及煤气压力，通过不断的对送风机挡板开度的调整，来控制送风压力和煤气压力的自动调节，进而调整改变燃料的使用率。
2.5 锅炉过热蒸汽温度自动调节
锅炉过热蒸汽温度调节通过利用自制冷凝水喷水装置来自动的调节蒸汽的温度，其根据集器集箱和减温器出口蒸汽温度测量的结果，自动调节减温水调节阀开度，控制减温水量对温度进行调整，保证温度处于430~450"C的正常范围之内。如果集汽集箱出口蒸汽温度升高时，则减温水的水量就会被自动的增加，随着汽温降低，减温水量减少，反之则亦然，从而实现蒸汽温度稳定。
3 DCS自动控制系统系统组成
DCS自动控制系统主要构成包括了上下位系统。上位系统采用工业控制计算机用组态软件WinCe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。下位系统由PLC构成，与现场设备连接。上下位系统间借助于Ethernet进行通讯，满足数据的实时监控需求。自动控制系统采用S7-300系列PLC硬件组成基础自动化系统，采用WINCCV6.0监控软件，编程软件采用STEP7V5.3N，操作系统平台界面为WindowsXP，组成计算机操作系统，实现人机通讯。
根据锅炉生产的工艺特点和现场的具体情况，整个系统共分为两层，分别是现场控制层、操作管理层。操作管理层由一个工程师站，一个操作员站组成，操作员通过操作员站能够监测过程参数状态、变化趋势和警报情况，实现对设备启停、过程回路操作和参数调整的集中管理。两个站点通过CP1613工业以太网卡、光纤切换模块接入光纤环网，从而实现操作员站、工程师站与现场控制站的通信，满足操作员站、工程师站对现场控制站的监视、控制和管理，实现数据共享。
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。届时，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］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，2010（23）.
论文作者:赵宝成
论文发表刊物:《防护工程》2019年11期
论文发表时间:2019/9/17
标签：锅炉论文; 汽包论文; 系统论文; 炉膛论文; 蒸汽论文; 负压论文; 数据论文; 《防护工程》2019年11期论文;