锅炉DCS相关知识.docx

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锅炉DCS相关知识

锅炉DCS系统

一、锅炉控制系统工艺概述

1、锅炉控制工艺流程图   

2、锅炉控制方案

   锅炉是一个多输入、多输出、多回路、非线性的相互关联的复杂的控制系统，调节参数与被调节参数之间，存在着许多交叉的影响，调节难度非常大。

我们采用将系统控制分散成一个一个的闭环控制：

给煤控制，送风控制，汽包液位控制，炉膛负压控制等。

a 给煤控制                                                                  

   锅炉燃烧系统自动调节的基本任务，是使燃料燃烧所产生的热量，适应蒸汽负荷的需要，同时还要保持经济燃烧和锅炉的安全运行。

目前，中小型煤粉炉控制系统效果不佳主要体现在送风和给煤控制上。

送风控制系统应与给煤控制相协调，控制在一定的风煤比，维持燃烧处在最佳经济状态。

   其控制原理框图如下：

b送风控制                                                                                     送风调节是通过负荷规则调节器实现“加负荷时，先加风后加煤；减负荷时，先减煤后减风的控制规则。

其控制原理框图如下：

c炉膛负压控制                                                                                 炉膛负压反映了送风量与引风量之间的平衡关系，目标就是要保证锅炉在运行过程中，始终保持在微负压的稳定状态，以保证其安全有效运行。

其控制原理框图如下：

d 汽包液位控制

   锅炉给水自动调节的任务是使给水量跟踪锅炉的蒸发量,并使汽包液位保持在工艺允许的范围内。

液位控制是有以下三种：

①单冲量控制，即以水位为唯一调节信号的单参数、单回路控制系统；②双冲量控制，即以蒸汽流量作为补充信号的双参数控制系统；③三冲量控制，即以给水流量、主蒸汽流量作为补充信号的三参数控制系统。

其中三冲量调节系统还可分为三冲量单级调节和三冲量串级调节。

三冲量串级控制系统控制原理框图如下：

三冲量串级控制系统控制原理框图

e 过热蒸汽出口温度控制                                         

   保证过热蒸汽出口蒸汽温度在允许的范围内，保护过热器，使过热器管壁温度不超过允许的温度范围。

其控制原理框图如下：

过热蒸汽出口温度控制原理框图

3、锅炉的自动保护系统?

   锅炉的保护系统是锅炉控制系统的重要组成部分。

其保护内容取决于锅炉设备本身的结构、容量、技术特性和运行方式。

一般设有汽压保护、汽包水位保护、锅炉灭火保护、连锁保护和紧急停炉保护等。

二、DCS系统配置

锅炉DCS系统是一个专用于锅炉自动化控制的分布式集散控制系统。

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   锅炉DCS系统以锅炉监控自动化为目标，节能增效，保护环境，改善工作条件，提高劳动效率。

   锅炉DCS系统包括调度室管理层、工业Ethernet层、现场监控上位机、锅炉控制终端设备。

实际系统结构可根据具体情况灵活配置。

1、锅炉控制终端设备

   针对各种工业、民用、燃煤、燃气、燃油、水暖、蒸汽锅炉，山东三木自动化公司开发了一系列锅炉终端设备，以适应不同类型锅炉的具体控制要求。

   锅炉控制终端设备完成实时燃烧控制、风量调节、汽包水位调节、水管压力控制、补水控制、水电煤耗累计、故障报警等。

   分布式系统结构:

一台锅炉配置一套锅炉控制终端设备，真正实现了分布式控制。

   集成度高:

集成了数字显示、报警、手/自动控制等传统仪表的功能，可简化仪表配置和布线。

   功能强大，性能可靠:

采用高性能的主控制器和I/O模块，能适应恶劣的工作环境。

   强有力的编程工具:

可以利用梯形图组态完成逻辑和顺序控制、数据运算、PID调节等，也可利用高级语言编程完成特殊的控制要求和复杂的数据计算。

2、锅炉监控上位机

   一个供热车间的多个锅炉控制终端设备可以通过总线网络或工业以太网络，与现场监控上位机及热备机通信。

   操作人员在上位机监视各个锅炉的运行状态、报警显示、曲线报表等，以及进行参数设定。

   对锅炉运行的重要参数，如压力、温度、压差、流量等进行统计处理和保存，进行曲线显示、历史数据查询、报表打印等等。

  上位机采用高性能工控机或工作站，可使用双机热备份。

3、工业Ethernet层

  现场监控上位机加装网卡后，可以连接成工业Ethernet网络。

在Ethernet网络层可以设置多锅炉监控站、维护站，以及网络打印机等。

  根据对系统可靠性、安全性的要求，可选用不同程度的网络、服务器冗余设计。

4、调度室管理层

  锅炉DCS系统提供MODEM专线、拨号网络或无线方式，使中央调度室的管理人员能够和几公里或十几公里之外分散的多个锅炉房通信，了解各个锅炉房的运行情况、仪表完好情况、锅炉炉况等。

拨号网络方式可充分利用原有的电话线路，通过公用电话网将中央调度室和各个锅炉房连接起来，节省建设费用和周期，很适于对各个锅炉房每天的例行巡检。

三、监控中心的监视、管理功能

1、实时检测锅炉的运行参数 

   为全面掌握整个系统的运行工况，监控系统将实时监测并采集锅炉有关的工艺参数、电气参数、以及设备的运行状态等。

系统具有丰富的图形库，通过组态可将锅炉的设备图形连同相关的运行参数显示在画面上；除此之外，还能将参数以列表或分组等形式显示出来。

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2、综合分析及发出控制指令  

   监控系统根据监测到的锅炉运行数据，按照设定好的控制策略，发出控制指令，调节锅炉系统设备的运行，从而保证锅炉高效、可靠运行。

3、诊断故障与报警管理

   主控中心可以显示、管理、传送锅炉运行的各种报警信号，从而使锅炉的安全防爆、安全运行等级大大的提高。

为保证锅炉系统安全、可靠地运行，监控系统将根据所监测的参数进行故障诊断，一旦发生故障，监控系统将及时在操作员屏幕上显示报警点。

报警相关的显示功能使用户定义的显示画面与每个点联系起来，这样，当报警发生时，操作员可立即访问该报警点的详细信息和按照所推荐采取的应急措施进行处理。

所有报警和回路状态都记录在报警、事件日报中，以便于日后检索。

各个测点的测量值偏离正常值到一定的程度都应视为异常，系统将发出报警。

4、历史记录运行参数

   监控系统的实时数据库将维护锅炉运行参数的历史记录，另外监控系统还设有专门的报警事件日志，用以记录报警／事件信息和操作员的变化等。

   历史记录的数据根据操作人员的要求，系统可以显示为瞬时值，也可以为某一段时间内的平均值。

历史记录的数据可有多种显示方式，例如曲线、特定图形、报表等显示方式；此外历史记录的数据还可以由以网络为基础的多种应用软件所应用。

历史数据可归档保存或在光盘和磁盘中保存，归档后的历史数据可以由监控系统的软件很方便地调入。

5、计算运行参数

   锅炉运行的某些运行参数不能够直接测量，如年运行负荷量、蒸汽耗量、补水量、冷凝水返回量、设备的累积运行时间等。

监控系统提供了丰富的标准处理算法，根据所测得的运行参数，将这些导出量计算出来。