鍋爐自動控制探析

劉國超

摘 要：隨著經濟技術不斷發展，鍋爐控制系統也經歷了復雜的發展過程，在漫長的發展過程中，鍋爐從簡單到復雜、從手動到自動不斷發生質的變化，實現了當前自動控制鍋爐系統。在60年代初期，我國鍋爐控制還是人工操作階段，通過機械設備對鍋爐進行管理，鍋爐的整體燃燒主要是憑司爐工經驗進行操作。90年代，計算機進入到各項生產領域中，計算機在工業鍋爐自動測試和控制方面也形成了獨特的技術特征，生產活動中也起到了重要的作用，隨著技術的不斷完善成熟，當前，鍋爐操作中，已經利用微機管理代替了常規儀表。通過微機處理操作，全面實現了工業鍋爐自動化的控制、調節和管理，減少了大量的人力勞動，鍋爐的整體運行性能提高了、工作環境改善了，可以說，自動化控制使鍋爐熱效率達到了歷史最佳，能夠節約燃料4%-5%，發揮了鍋爐應用作用。

關鍵詞：鍋爐；自動控制；技術

中圖分類號：TK32 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）07-0175-02

Abstract： With the continuous development of economy and technology， boiler control system has also experienced a complex development process. In the long process of development， the boiler has changed fundamentally from simple to complex， from manual to automatic， developing into the current automatic boiler control system. In the beginning of the 60's， the boiler control in China was in the manual operation stage， managed through mechanical equipment， and the overall combustion of the boiler is mainly based on the experience of the boiler operator. In the 90's， the computer entered into various fields of production， formed a unique technical characteristic in the industrial boiler automatic testing and control， and played an important role in production activities. With the continuous improvement and maturity of technology， at present， in boiler operation， microcomputer management has been used instead of conventional instruments. Through microcomputer processing operation， the automatic control， regulation and management of industrial boiler are realized in an all-round way， and a large amount of human labor is reduced， the overall operating performance of boiler is improved， and the working environment is improved. Automatic control makes boiler thermal efficiency reach the best in history， can save fuel by 4%-5%， and play a role in boiler application.

Keywords： boiler； automatic control； technology

1 概述

經濟發展離不開能源生產，當前，人們對能源依賴度增強，能源在人們生活中起到了應有的作用。人們日常對能源的消費力逐漸增長，但是，在這種全面增長的能源消耗背后，卻隱藏著對環境的污染與破壞，而傳統鍋爐操作已經不適應現代社會發展，更不符合環保要求，在技術日益發展的今天，鍋爐技術也得到了全面的改善，各級政府加大力度對鍋爐進行改造，通過各類強制政策引導新能源、新消費，調整能源供應結構，使能源生產向潔凈和節能方向轉變。在社會大背景下，燃油鍋爐成為高效清潔的能源鍋爐得到廣泛應用，社會上各單位已經全面應用并推廣，這類鍋爐對環境的污染少，提升了燃燒效率，節省了大量原料。

隨著鍋爐技術進步，燃油鍋爐也有了更加廣泛的應用，此類鍋爐燃燒爆發速度快，整體負荷多變，靠傳統機械鍋爐是不可能完成整體生產任務的，只有全面進行系統升級，才能發揮燃油爐作用，在實際推廣中，需要通過自動控制保證發揮鍋爐效能。通過對燃油鍋爐自動控制的改造，進一步提升工作品質，保證鍋爐水位、溫度、壓力、煙氣參數合理有效，符合國家環保工作標準，全面適應新變化，使鍋爐負荷在可控范圍內，確保了鍋爐安全、可靠、經濟和穩定的運行。燃油鍋爐最核心的設備就是燃燒器，我國技術與設備生產能力有限，目前使用的基本還是進口設備與系統，下面就相關技術內容進行系統分析，以此提高鍋爐工作效能，滿足生產需要。

2 計算機控制優勢

鍋爐自動化控制離不開計算機系統，在鍋爐運行中引進微機控制是近年才出現的新技術，通過利用計算機對系統進行有效控制，保證鍋爐穩定安全運行，計算機系統包括軟件、硬件、自動控制、鍋爐節能等幾項核心技術，各類技術緊密結合保證了鍋爐的穩定運行，我國傳統鍋爐生產，大多數處于能耗高、浪費大、環境污染嚴重的生產狀態，無法滿足現代企業要求，更不符合國家對環境的整體規劃，通過自動化控制，能夠大大提升鍋爐供熱的效率、不斷降低原材料消耗、提升供電質量。工業鍋爐自動化控制和傳統儀表控制有許多性能上的提高，主要優勢：一是能夠更加直觀而集中的表示運行參數，使鍋爐運行可查可比；二是對鍋爐整體運行的過程進行記錄與打印，根據記錄情況分析鍋爐運行狀態，避免出現人工修改數據的情況出現，保證了鍋爐的穩定運行；三是根據運行情況，隨時修正不合理的參數，確保鍋爐控制系統整體性能提升；四是通過電腦顯示，能夠減少設備上的儀表，確保了系統運行的精準度；五是通過自動控制，可以全面提高鍋爐運行熱效率，保證了鍋爐狀態達到最佳狀態；六是減少了人力勞動差錯，通過自動化控制，全面保證了鍋爐的運行流程符合要求，能夠更加安全、穩定、經濟運行；七是通過鍋爐多輸入多輸出、非線性動態對象的控制，解決調解量和被調量間存在的耦合通道問題；八是鍋爐自動化控制能夠不斷進行擴展，使構成分級控制更加合理有效，保證了其他設備不受損壞。通過優勢分析，我們看到，在鍋爐運行過程中實現驊控制是行業發展的大勢。endprint

3 計算機控制運行原理

鍋爐主要有“鍋”和“爐”兩部分組成，“鍋”主要是鍋爐中盛水或蒸汽承壓的裝置。其作用主要是吸收爐中燃料熱量，把水加熱到一定溫度和壓力后達到沸騰氣化，生成蒸汽并傳輸給用戶使用?！盃t”主要是燃料燃燒裝置，其主要功能是把燃料熱能全部釋放并傳遞給鍋內物質。通過以上分析，我們看到鍋爐工作主要是燃燒過程、煙氣向水傳熱過程和水汽化過程三個部分。鍋爐與計算機的結合，實現了運行的自動化控制與管理，通過計算機操作就能完成各項任務指令，保證鍋爐安全穩定運行。計算機控制原理較為復雜。通過自動化控制，保證除氧水通過給水泵進入給水調節閥當中，然后再進到省煤器中，產生出來的部分冷水經省煤器被爐膛排出的煙氣進行預熱，燃燒過程產生的大量熱量產生熱煙氣，抽吸作用下經過省煤氣和空氣預熱器，把預熱傳導給進入鍋爐的水和空氣。通過這種方式全面節省鍋爐熱能，對已經達到降溫的煙氣再進行除塵去硫，達到凈化目的后通過煙囪排放。

鍋爐微機控制系統硬件部分主要是鍋爐主體、一次儀表、控制系統、上位機、手自動切換操作、執行機構及閥、電機等，不同的裝置有不同的功能作用，一次儀表能夠直接顯現鍋爐溫度、壓力、流量、氧量、轉速等，通過轉換形成電壓、電流直接進入到微機控制系統，能夠直觀看到運行的各項參數?？刂葡到y主要有手動和自動兩部分組成。通過自動化控制，能夠保證整個鍋爐運行過程得到良好全面的監測，發生故障后，可以進行報警、控制與分析，使鍋爐能夠正常運行。

4 鍋爐自動控制基本任務

鍋爐運行控制的任務主要是通過自動化控制與管理，全面維持鍋爐水位、溫度、壓力、煙氣含氧量等物理參數保持到設計的范圍內，避免出現意外事故。一是控制好水位。水位必須符合規定要求，如果控制不力，則會出現安全生產事故，嚴重的還會導致人員傷亡，只有全面做好水位控制，才能保證鍋爐安全運行。鍋爐工作過程中，對水位的要求極其嚴格，如果水位過高，就會導致蒸汽大量帶水，降低蒸汽質量，出現滿水事故，威脅到鍋爐的運行安全。如果鍋爐內部的水位偏低，則會缺水，出現鍋爐各部位溫度變化過大，出現參數變動，熱應力出現大的偏差，參數出現極限后會造成鍋爐容器出現裂紋，影響鍋爐使用壽命，只有全面保持水位標準，才能滿足生產需求，保證鍋爐安全穩定。二是控制好氣壓。汽壓是否穩定對鍋爐的影響極大，需要嚴格控制好鍋爐運行過程的汽壓變化，參數實際上反映了鍋爐負荷的情況。如果蒸汽量供應過多，高出了外界需求，那么鍋爐汽壓就會出現不穩定的上升；反之，鍋爐汽壓就出現不規則下降。汽壓偏高和過低，均影響運行質量，過高的情況出現會影響鍋爐安全，使金屬材料出現蠕變；過低的情況出現則無法滿足生產需求。三是控制好溫度。排煙溫度需要保持正常值，避免出現超范圍排放的情況，如果超出了正常規定標準參數，就表明鍋爐缺水或煙氣出現了短路問題，嚴重威脅到鍋爐運行的安全，不能及時發現，時間過長則會導致事故發生。鍋爐運行中，產生排煙溫度不正常的現象較多，需要全面進行控制與管理，及時發現問題才能得到解決，而通過自動化控制系統的裝置，不但能夠及時發現問題，對煙氣不正?，F象進行自動報警、停爐鎖定，還能對事故進行系統分析，找到故障點并快速解決，確保鍋爐安全運行。熱水鍋爐出水溫度控制主要取決于標準設計，出水溫度受燃料量、送風量、用戶負荷、外界溫度等影響較多，如果溫度控制不力，則不但會造成原材料浪費，更會給鍋爐運行造成壓力，出水溫度高容易汽化，出水溫度低滿足不了供熱需求。四是控制好煙氣含氧量。煙氣含氧量對鍋爐運行影響較大，通過對參數的分析，我們看到如果過高則表示送風量過大，這種情況不但損失了熱量，同時也消耗了材料，導致鍋爐熱量不足；如果煙氣含氧量過少，就表示燃燒還不足，只有合理設計煙氣含氧量標準，保證運行過程中最佳值，才能實現經濟合理的燃燒。

5 程序控制基本要點

一是爐膛吹掃注意要點。只有在燃燒起動前才能運行程序，通過燃燒器作用對鍋爐爐膛進行事前的預吹掃，也就是說，程序啟動后，風門能夠執行小向大的開關，保證風門打開后的風量供應，通過風門最大位置對鍋爐爐膛進行預吹掃，保證鍋爐清凈。二是自動點火程序要點。點火前，需要全面對吹掃狀態、閥門密封性、供氣壓力等進行全面有效的檢查，保證各項參數合理后，才能打開風門執行器帶動風門進入點火位置，當點火電磁閥打開后，可燃油霧立即被高壓電火花點燃產生點火火焰，實現安全點火。三是安全運行保護程序要點。風壓低于設定的標準值，那么，鍋爐的燃燒器程控器就會自動進入到鎖定，使燃燒器停止運行，保證了鍋爐設備安全。四是閥門密封性檢測保護程序要點。鍋爐在每次點火前，一定要全面對閥門進行檢測，通過自動檢測，避免出現泄漏。五是保護程序要點。點火后火焰探測器就會啟動，燃燒器進入負荷，如果沒有探測到火焰，那么程控器就會進入到自動鎖定狀態，使鍋爐供氣中斷并停止。

鍋爐在生產生活中的作用越來越大，只有全面保證運行安全，實現自動化控制與管理，才能推動經濟建設與社會進步，達到節能環保的根本目標。

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