鍋爐微機(jī)控制，是近年來開發(fā)的一項(xiàng)新技術(shù)。它是微型計(jì)算機(jī)軟件、硬件、自動控制、鍋爐節(jié)能等幾項(xiàng)技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物。我國現(xiàn)有鍋爐每年耗煤量占 我國原煤產(chǎn)量的1/3。目前大多數(shù)工業(yè)鍋爐仍處于能耗高、浪費(fèi)大、環(huán)境污染嚴(yán)重的生產(chǎn)狀態(tài)。提高熱效率，降低耗煤量，降低耗電量，用微機(jī)進(jìn)行控制是一件具 有深遠(yuǎn)意義的工作。

　　1.鍋爐控制系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)與工作原理

　　鍋爐微機(jī)控制系統(tǒng)，一般由以下幾部分組成。即由一次儀表、現(xiàn)場機(jī)、上位機(jī)、手自動切換操作、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及閥、電機(jī)等部分組成。一次儀表將鍋爐的溫 度、壓力、流量、氧量、轉(zhuǎn)速等量轉(zhuǎn)換成電壓、電流等送入微機(jī)?？刂葡到y(tǒng)包括手動和自動操作部分。手動控制時由操作人員手動控制，用操作器控制變頻器、滑差 電機(jī)及閥等。自動控制時對微機(jī)發(fā)出控制信號經(jīng)執(zhí)行部分進(jìn)行自動操作。微機(jī)對整個鍋爐的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測、報(bào)警、控制以保證鍋爐正常、可靠地運(yùn)行，除此以外為保 證鍋爐運(yùn)行的安全，在進(jìn)行微機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，對鍋爐水位、鍋爐汽包壓力等重要參數(shù)應(yīng)設(shè)置常規(guī)儀表及報(bào)警裝置，以保證水位和汽包壓力有雙重甚至三重報(bào)警裝置， 以免鍋爐發(fā)生重大事故。

　　微機(jī)控制系統(tǒng)由工控機(jī)、顯示器、打印機(jī)、手操器、報(bào)警裝置等組成，能完成對給水、給煤、鼓風(fēng)、引風(fēng)等進(jìn)行自動控制，使鍋爐的汽包水位、蒸汽壓力 保持在規(guī)定的數(shù)值上，以保證鍋爐的安全運(yùn)行平穩(wěn)操作，達(dá)到降低煤耗、提高供送汽質(zhì)量的目的，同時對運(yùn)行參數(shù)如壓力、溫度等有流程動態(tài)模擬圖畫面并配有數(shù)字 說明，還可對汽包水位、壓力、爐溫等進(jìn)行越限報(bào)警，發(fā)出聲光信號。還可定時打印出十幾種運(yùn)行參數(shù)的數(shù)據(jù)。以形成生產(chǎn)日志和班、日產(chǎn)耗統(tǒng)計(jì)報(bào)表，有定時打 印、隨機(jī)打印、自定義時間段打印等幾種方式。

　　2.鍋爐控制系統(tǒng)中各控制回路

　　鍋爐控制系統(tǒng)一般有蒸汽壓力、汽包液位、爐膛負(fù)壓、除氧器水位、除氧器壓力等控制系統(tǒng)。鍋爐的燃燒控制實(shí)質(zhì)上是能量平衡系統(tǒng)。它以蒸汽壓力作為能量平衡指標(biāo)，不斷根據(jù)用汽量與壓力的變化凋整燃料量與送風(fēng)量，同時保證燃料的充分燃燒及熱量的充分利用。

　　2.1鍋爐給水控制回路

　　給水自動調(diào)節(jié)的任務(wù)是使給水流量適應(yīng)鍋爐的蒸發(fā)量，以維持汽包水位在允許的范圍內(nèi)。給水自動調(diào)節(jié)的另一個任務(wù)是保持給水穩(wěn)定。在整個控制回路中 要全面考慮這兩方面的任務(wù)。在控制回路中被調(diào)參數(shù)是汽包水位，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是給水調(diào)解閥，調(diào)節(jié)量是給水流量。對汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)產(chǎn)生擾動的因素有蒸發(fā)量、爐膛 熱負(fù)荷(燃料量)，給水量。

　　由于給水調(diào)節(jié)對象沒有自平衡能力又存在滯后。因此在一般鍋爐控制系統(tǒng)中汽包液位回路采用閉環(huán)三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。所謂三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)就是把給水流量、汽包水位、蒸汽流量三個變量通過運(yùn)算后調(diào)節(jié)給水閥的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

　　鍋爐給水系統(tǒng)中還有一個比較重要的控制回路是給水壓力回路，因?yàn)槠鼉?nèi)壓力較高，要給鍋爐補(bǔ)水必須提供更高的壓力，給水壓力回路的作用是提高水 壓，使水能夠正常注入汽包。但在蒸汽流量未達(dá)到滿負(fù)荷時。對給水流量的要求也不高。在老式的鍋爐系統(tǒng)中一般采用給水泵一直以工頻方式運(yùn)轉(zhuǎn)，用回流閥降低水 壓防止爆管，現(xiàn)在一般采用通過變頻器恒壓供水的方式控制水壓，具體實(shí)現(xiàn)方式是：

　　系統(tǒng)下達(dá)指令由變頻器自動啟動第一臺泵運(yùn)行，系統(tǒng)檢測給水管的水壓。當(dāng)變頻器頻率上升到工頻時，如水壓未達(dá)到設(shè)定的壓力值，系統(tǒng)自動將第一臺電 機(jī)切換至工頻直供電，并由變頻器拖動第二臺水泵運(yùn)行，如變頻器運(yùn)行到工頻狀態(tài)時供水母管壓力仍未達(dá)到設(shè)定壓力值系統(tǒng)自動將第二臺水泵切換至工頻直供電，再 由變頻器拖動第三臺運(yùn)行，依次類推，直至壓力達(dá)到設(shè)定值。若鍋爐需要的給水量減少，變頻控制系統(tǒng)可自動降低變頻器的運(yùn)行頻率，如變頻器的頻率到零仍不能滿 足要求，則變頻器自動切換至前一臺水泵進(jìn)行變頻運(yùn)行依次類推。變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)是：始終利用一臺變頻器自動調(diào)整水泵的轉(zhuǎn)速切換時間以管網(wǎng)的實(shí)際 壓力和設(shè)定壓力的差值決定，同時保證管網(wǎng)的壓力動態(tài)恒定。

　　2.2鍋爐燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)

　　燃燒過程自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的選擇雖然與燃燒的種類和供給系統(tǒng)、燃燒方式以及鍋爐與負(fù)荷的聯(lián)結(jié)方式都有關(guān)系。但是燃燒過程自動調(diào)節(jié)的任務(wù)都是一樣的。歸納起來，燃燒過程自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)有三大任務(wù)：

　?、倬S持汽壓恒定。汽壓的變化表示鍋爐蒸汽量和負(fù)荷的耗汽量不相適應(yīng)，必須相應(yīng)地改變?nèi)剂狭?，以改變鍋爐的蒸汽量。

　?、诒ＷC燃燒過程的經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)燃料量改變時，必須相應(yīng)地調(diào)節(jié)送風(fēng)量。使它與燃料量相配合，保證燃燒過程有較高的經(jīng)濟(jì)性。

　　③調(diào)節(jié)引風(fēng)量與送風(fēng)量相配合以保證爐膛壓力不變。燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)一般有三個被調(diào)參數(shù)：汽壓、煙氣含氧量和爐膛負(fù)壓。一般有3個調(diào)節(jié)量，他們是燃料 量，送風(fēng)量和引風(fēng)量。燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)對象對于燃料量，根據(jù)燃料種類的不同可能是爐排電機(jī)，也可能是燃料閥。對于送風(fēng)量和引風(fēng)量一般是擋板執(zhí)行機(jī)構(gòu)或變 頻器。

　　3.鍋爐控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

　　構(gòu)建一個可靠的、智能隨動的智能控制系統(tǒng)是保證鍋爐安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)。鍋爐控制系統(tǒng)是典型的多變量、純滯后、強(qiáng)耦合的控制系統(tǒng)，如果不能在控制策 略和軟件實(shí)現(xiàn)上很好地解決多變量解偶關(guān)系和滯后響應(yīng)問題，那么，實(shí)施智能鍋爐控制系統(tǒng)改造后同樣也將無法實(shí)現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)。在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)上采用集中控制分 散驅(qū)動的集散控制思想，把控制系統(tǒng)分為三層：

　　(1)信息管理層：完成系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)數(shù)據(jù)的設(shè)定、實(shí)時數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視與控制、歷史數(shù)據(jù)的查看、數(shù)據(jù)報(bào)表的記錄與打印、報(bào)警與故障的提示處理等功能：主要由上位工控機(jī)、組態(tài)開發(fā)軟件、應(yīng)用程序、通訊模塊等組成。

　　(2)控制層：主要完成各種控制動作命令、實(shí)時數(shù)據(jù)的采樣與處理、連鎖動作的關(guān)聯(lián)表達(dá)、控制算法的實(shí)現(xiàn)、異常現(xiàn)象的自動處理等功能：主要Fh可編程邏輯控制器的開關(guān)量模塊、模擬量模塊、智能PID調(diào)節(jié)儀、變頻器、可編程邏輯控制器應(yīng)用程序等組成。

　　(3)設(shè)備層：主要接受來自的控制器控制命令，執(zhí)行相應(yīng)的動作或提供相應(yīng)的檢測數(shù)據(jù)。主要由斷路器、交流接觸器、壓力變送器、溫度變送器、流量變送器、電動開關(guān)閥、模擬信號隔離分配器等組成。

　　綜上所述，鍋爐控制系統(tǒng)改造具有很好的市場發(fā)展空間和投資收益前景，值得廣泛地推廣。它不僅能夠通過自動化控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的目的，還能夠節(jié)煤節(jié)電并能使排放更環(huán)保，總之鍋爐的計(jì)算機(jī)自動化控制是鍋爐行業(yè)發(fā)展的大勢所趨，也是一項(xiàng)利國利民的發(fā)展方向。