鍋爐DCS集散控制系統(tǒng)

一 、鍋爐控制系統(tǒng)工藝概述
1 、鍋爐控制工藝流程圖

 
2 、 鍋爐控制方案
       鍋爐是一個(gè)多輸入、多輸出、多回路、非線性的相互關(guān)聯(lián)的復(fù)雜的控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)參數(shù)與被調(diào)節(jié)參數(shù)之間，存在著許多交叉的影響，調(diào)節(jié)難度非常大。我們采用將系統(tǒng)控制分散成一個(gè)一個(gè)的閉環(huán)控制：給煤控制，送風(fēng)控制，汽包液位控制，爐膛負(fù)壓控制等。
a  給煤控制                                                                   
       鍋爐燃燒系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)的基本任務(wù)，是使燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量，適應(yīng)蒸汽負(fù)荷的需要，同時(shí)還要保持經(jīng)濟(jì)燃燒和鍋爐的安全運(yùn)行。目前，中小型煤粉爐控制系統(tǒng)效果不佳主要體現(xiàn)在送風(fēng)和給煤控制上。送風(fēng)控制系統(tǒng)應(yīng)與給煤控制相協(xié)調(diào)，控制在一定的風(fēng)煤比，維持燃燒處在很佳經(jīng)濟(jì)狀態(tài)。
       其控制原理框圖如下：

b 送風(fēng)控制                                                                                             送風(fēng)調(diào)節(jié)是通過負(fù)荷規(guī)則調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)“加負(fù)荷時(shí)，先加風(fēng)后加煤；減負(fù)荷時(shí)，先減煤后減風(fēng)的控制規(guī)則。其控制原理框圖如下：

c 爐膛負(fù)壓控制                                                                                         爐膛負(fù)壓反映了送風(fēng)量與引風(fēng)量之間的平衡關(guān)系，目標(biāo)就是要保證鍋爐在運(yùn)行過程中，始終保持在微負(fù)壓的穩(wěn)定狀態(tài)，以保證其安全有效運(yùn)行。其 控制原理框圖如下：

d  汽包液位控制
       鍋爐給水自動(dòng)調(diào)節(jié)的任務(wù)是使給水量跟蹤鍋爐的蒸發(fā)量,并使汽包液位保持在工藝允許的范圍內(nèi)。液位控制是有以下三種：①單沖量控制，即以水位為 調(diào)節(jié)信號的單參數(shù)、單回路控制系統(tǒng)；②雙沖量控制，即以蒸汽流量作為補(bǔ)充信號的雙參數(shù)控制系統(tǒng)；③三沖量控制，即以給水流量、主蒸汽流量作為補(bǔ)充信號的三參數(shù)控制系統(tǒng)。其中三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)還可分為三沖量單級調(diào)節(jié)和三沖量串級調(diào)節(jié)。三沖量串級控制系統(tǒng)控制原理框圖如下：

三沖量串級控制系統(tǒng)控制原理框圖

e  過熱蒸汽出口溫度控制                                          
       保證過熱蒸汽出口蒸汽溫度在允許的范圍內(nèi)，保護(hù)過熱器，使過熱器管壁溫度不超過允許的溫度范圍。其控制原理框圖如下：

過熱蒸汽出口溫度控制原理框圖

3、 鍋爐的自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)?
           特性和運(yùn)行方式。一般設(shè)有汽壓保護(hù)、汽包水位保護(hù)、鍋爐滅火保護(hù)、連鎖保護(hù)和緊急停爐保護(hù)等。

二、 DCS系統(tǒng)配置
鍋爐DCS系統(tǒng)是一個(gè)專用于鍋爐自動(dòng)化控制的分布式集散控制系統(tǒng)。?
       鍋爐DCS系統(tǒng)以鍋爐監(jiān)控自動(dòng)化為目標(biāo)，節(jié)能增效，保護(hù)環(huán)境，改善工作條件，提高勞動(dòng)效率。
       鍋爐DCS系統(tǒng)包括調(diào)度室管理層、工業(yè)Ethernet層、現(xiàn)場監(jiān)控上位機(jī)、鍋爐控制終端設(shè)備。實(shí)際系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可根據(jù)具體情況靈活配置。
1、鍋爐控制終端設(shè)備
       針對各種工業(yè)、民用、燃煤、燃?xì)�、燃油、水暖、蒸汽鍋爐，山東三木自動(dòng)化公司開發(fā)了一系列鍋爐終端設(shè)備，以適應(yīng)不同類型鍋爐的具體控制要求。
       鍋爐控制終端設(shè)備完成實(shí)時(shí)燃燒控制、風(fēng)量調(diào)節(jié)、汽包水位調(diào)節(jié)、水管壓力控制、補(bǔ)水控制、水電煤耗累計(jì)、故障報(bào)警等。
       分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu):一臺鍋爐配置一套鍋爐控制終端設(shè)備，真正實(shí)現(xiàn)了分布式控制。
       集成度高:集成了數(shù)字顯示、報(bào)警、手/自動(dòng)控制等傳統(tǒng)儀表的功能，可簡化儀表配置和布線。
       功能強(qiáng)大，性能可靠:采用高性能的主控制器和I/O模塊，能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境。
       強(qiáng)有力的編程工具:可以利用梯形圖組態(tài)完成邏輯和順序控制、數(shù)據(jù)運(yùn)算、PID調(diào)節(jié)等，也可利用高級語言編程完成特殊的控制要求和復(fù)雜的數(shù)據(jù)計(jì)算。
2、鍋爐監(jiān)控上位機(jī)
       一個(gè)供熱車間的多個(gè)鍋爐控制終端設(shè)備可以通過總線網(wǎng)絡(luò)或工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)，與現(xiàn)場監(jiān)控上位機(jī)及熱備機(jī)通信。

       操作人員在上位機(jī)監(jiān)視各個(gè)鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)、報(bào)警顯示、曲線報(bào)表等，以及進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。
       對鍋爐運(yùn)行的重要參數(shù)，如壓力、溫度、壓差、流量等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理和保存，進(jìn)行曲線顯示、歷史數(shù)據(jù)查詢、報(bào)表打印等等。
       上位機(jī)采用高性能工控機(jī)或工作站，可使用雙機(jī)熱備份。
3、工業(yè)Ethernet層
       現(xiàn)場監(jiān)控上位機(jī)加裝網(wǎng)卡后，可以連接成工業(yè)Ethernet網(wǎng)絡(luò)。在Ethernet網(wǎng)絡(luò)層可以設(shè)置多鍋爐監(jiān)控站、維護(hù)站，以及網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)等。
       根據(jù)對系統(tǒng)可靠性、安全性的要求，可選用不同程度的網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器冗余設(shè)計(jì)。
4、調(diào)度室管理層
       鍋爐DCS系統(tǒng)提供MODEM專線、撥號網(wǎng)絡(luò)或無線方式，使中央調(diào)度室的管理人員能夠和幾公里或十幾公里之外分散的多個(gè)鍋爐房通信，了解各個(gè)鍋爐房的運(yùn)行情況、儀表完好情況、鍋爐爐況等。撥號網(wǎng)絡(luò)方式可充分利用原有的電話線路，通過公用電話網(wǎng)將中央調(diào)度室和各個(gè)鍋爐房連接起來，節(jié)省建設(shè)費(fèi)用和周期，很適于對各個(gè)鍋爐房每天的例行巡檢。

三、監(jiān)控中心的監(jiān)視、管理功能 
1、 實(shí)時(shí)檢測鍋爐的運(yùn)行參數(shù)  
       為多方面掌握整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行工況，監(jiān)控系統(tǒng)將實(shí)時(shí)監(jiān)測并采集鍋爐有關(guān)的工藝參數(shù)、電氣參數(shù)、以及設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等。系統(tǒng)具有豐富的圖形庫，通過組態(tài)可將鍋爐的設(shè)備圖形連同相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)顯示在畫面上；除此之外，還能將參數(shù)以列表或分組等形式顯示出來。?
2 、綜合分析及發(fā)出控制指令   
       監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測到的鍋爐運(yùn)行數(shù)據(jù)，按照設(shè)定好的控制策略，發(fā)出控制指令，調(diào)節(jié)鍋爐系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行，從而保證鍋爐高效、可靠運(yùn)行。
3、診斷故障與報(bào)警管理
       主控中心可以顯示、管理、傳送鍋爐運(yùn)行的各種報(bào)警信號，從而使鍋爐的安全防爆、安全運(yùn)行等級大大的提高。為保證鍋爐系統(tǒng)安全、可靠地運(yùn)行，監(jiān)控系統(tǒng)將根據(jù)所監(jiān)測的參數(shù)進(jìn)行故障診斷，一旦發(fā)生故障，監(jiān)控系統(tǒng)將及時(shí)在操作員屏幕上顯示報(bào)警點(diǎn)。報(bào)警相關(guān)的顯示功能使用戶定義的顯示畫面與每個(gè)點(diǎn)聯(lián)系起來，這樣，當(dāng)報(bào)警發(fā)生時(shí)，操作員可立即訪問該報(bào)警點(diǎn)的詳細(xì)信息和按照所推薦采取的應(yīng)急措施進(jìn)行處理。所有報(bào)警和回路狀態(tài)都記錄在報(bào)警、事件日報(bào)中，以便于日后檢索。各個(gè)測點(diǎn)的測量值偏離正常值到一定的程度都應(yīng)視為異常，系統(tǒng)將發(fā)出報(bào)警。
4、歷史記錄運(yùn)行參數(shù)
       監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫將維護(hù)鍋爐運(yùn)行參數(shù)的歷史記錄，另外監(jiān)控系統(tǒng)還設(shè)有專門的報(bào)警事件日志，用以記錄報(bào)警／事件信息和操作員的變化等。
       歷史記錄的數(shù)據(jù)根據(jù)操作人員的要求，系統(tǒng)可以顯示為瞬時(shí)值，也可以為某一段時(shí)間內(nèi)的平均值。歷史記錄的數(shù)據(jù)可有多種顯示方式，例如曲線、特定圖形、報(bào)表等顯示方式；此外歷史記錄的數(shù)據(jù)還可以由以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的多種應(yīng)用軟件所應(yīng)用。歷史數(shù)據(jù)可歸檔保存或在光盤和磁盤中保存，歸檔后的歷史數(shù)據(jù)可以由監(jiān)控系統(tǒng)的軟件很方便地調(diào)入。
5、計(jì)算運(yùn)行參數(shù)
       鍋爐運(yùn)行的某些運(yùn)行參數(shù)不能夠直接測量，如年運(yùn)行負(fù)荷量、蒸汽耗量、補(bǔ)水量、冷凝水返回量、設(shè)備的累積運(yùn)行時(shí)間等。監(jiān)控系統(tǒng)提供了豐富的標(biāo)準(zhǔn)處理算法，根據(jù)所測得的運(yùn)行參數(shù)，將這些導(dǎo)出量計(jì)算出來。

簡介：