鍋爐微機(jī)控制，是近年來(lái)開(kāi)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(dòng)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(guó)現(xiàn)有鍋爐每年耗煤量占我國(guó)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(chǎng)機(jī)、上位機(jī)、手自動(dòng)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(dòng)和自動(dòng)操作部分．手動(dòng)控制時(shí)由操作人員手動(dòng)控制，用操作器控制變頻器、滑差電機(jī)及閥等。自動(dòng)控制時(shí)對(duì)微機(jī)發(fā)出控制信號(hào)經(jīng)執(zhí)行部分進(jìn)行自動(dòng)操作。微機(jī)對(duì)整個(gè)鍋爐的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測(cè)、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(shí)，對(duì)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(duì)給水、給煤、鼓風(fēng)、引風(fēng)等進(jìn)行自動(dòng)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(shí)對(duì)運(yùn)行參數(shù)如壓力、溫度等有流程動(dòng)態(tài)模擬圖畫(huà)面并配有數(shù)字說(shuō)明，還可對(duì)汽包水位、壓力、爐溫等進(jìn)行越限報(bào)警．發(fā)出聲光信號(hào)．還可定時(shí)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(shí)打印、隨機(jī)打印、自定義時(shí)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(shí)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(dòng)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(dòng)調(diào)節(jié)的另一個(gè)任務(wù)是保持給水穩(wěn)定。在整個(gè)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(duì)汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)產(chǎn)生擾動(dòng)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(duì)象沒(méi)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(gè)變量通過(guò)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(gè)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(shí)．對(duì)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(guò)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(dòng)啟動(dòng)第一臺(tái)泵運(yùn)行，系統(tǒng)檢測(cè)給水管的水壓．當(dāng)變頻器頻率上升到工頻時(shí)，如水壓未達(dá)到設(shè)定的壓力值，系統(tǒng)自動(dòng)將第一臺(tái)電機(jī)切換至工頻直供電．并由變頻器拖動(dòng)第二臺(tái)水泵運(yùn)行，如變頻器運(yùn)行到工頻狀態(tài)時(shí)供水母管壓力仍未達(dá)到設(shè)定壓力值系統(tǒng)自動(dòng)將第二臺(tái)水泵切換至工頻直供電．再由變頻器拖動(dòng)第三臺(tái)運(yùn)行，依次類(lèi)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(dòng)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(dòng)切換至前一臺(tái)水泵進(jìn)行變頻運(yùn)行．依次類(lèi)推。變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)是：始終利用一臺(tái)變頻器自動(dòng)調(diào)整水泵的轉(zhuǎn)速．切換時(shí)間以管網(wǎng)的實(shí)際壓力和設(shè)定壓力的差值決定．同時(shí)保證管網(wǎng)的壓力動(dòng)態(tài)恒定。

2．2鍋爐燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)

燃燒過(guò)程自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的選擇雖然與燃燒的種類(lèi)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(guò)程自動(dòng)調(diào)節(jié)的任務(wù)都是一樣的。歸納起來(lái)．燃燒過(guò)程自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)有三大任務(wù)：

①維持汽壓恒定。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)剂狭浚愿淖冨仩t的蒸汽量。

②保證燃燒過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)燃料量改變時(shí)，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(guò)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(gè)被調(diào)參數(shù)．汽壓、煙氣含氧量和爐膛負(fù)壓。一般有3個(gè)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(duì)象對(duì)于燃料量．根據(jù)燃料種類(lèi)的不同可能是爐排電機(jī)．也可能是燃料閥．對(duì)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(gè)可靠的、智能隨動(dòng)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(wèn)題．那么．實(shí)施智能鍋爐控制系統(tǒng)改造后同樣也將無(wú)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(dòng)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(shí)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(kāi)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(dòng)作命令、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采樣與處理、連鎖動(dòng)作的關(guān)聯(lián)表達(dá)、控制算法的實(shí)現(xiàn)、異?，F(xiàn)象的自動(dòng)處理等功能：主要Fh可編程邏輯控制器的開(kāi)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(lái)自的控制器控制命令，執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作或提供相應(yīng)的檢測(cè)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(dòng)開(kāi)關(guān)閥、模擬信號(hào)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(chǎng)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(guò)自動(dòng)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(dòng)化控制是鍋爐行業(yè)發(fā)展的大勢(shì)所趨，也是一項(xiàng)利國(guó)利民的發(fā)展方向。