一、 綜述
        鍋爐微機(jī)控制，是近年來開發(fā)的一項新技術(shù)，它是微型計算機(jī)軟件、硬件、自動控制、鍋爐節(jié)能等幾項技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物，我國現(xiàn)有中、小型鍋爐40多萬臺，每年耗煤量占我國原煤產(chǎn)量的1/3，目前大多數(shù)熱水鍋爐仍處于能耗高、浪費大、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，是用低成本自動化技術(shù)武裝傳統(tǒng)設(shè)備的一項具有深遠(yuǎn)意義的工作。
         采暖鍋爐目前存在的主要問題：首先是依靠調(diào)節(jié)擋風(fēng)板和煤層厚度來滿足需用量的變化，這樣做的結(jié)果是供熱量過大或過小。再就是，鍋爐設(shè)計過程中，在按照負(fù)荷計算好應(yīng)使用的泵和風(fēng)機(jī)以后，都要打出設(shè)計安全系數(shù)。這些因素造成鍋爐不在最佳狀態(tài)運行，浪費煤電。

二、鍋爐控制的主要目的和經(jīng)濟(jì)性
1． 直觀而集中的顯示鍋爐各運行參數(shù)。能快速計算出在正常運行和啟停過程中的有用數(shù)據(jù)，能在顯示器上同時顯示鍋爐運行的水位、壓力、爐膛負(fù)壓、煙氣含量、測點溫度、燃煤量等眾多運行參數(shù)量的瞬時值、累計值及給定值，并能按需要在鍋爐的結(jié)構(gòu)示意畫面的相應(yīng)位置上顯示出參數(shù)值。給人直觀形象，減少觀察的疲勞和失誤；
2． 可以按需要隨時打印或定時打印，能對運行狀況進(jìn)行準(zhǔn)確地記錄，便于事故追查和分析，防止事故的瞞報漏報現(xiàn)象；
3． 在運行中可以隨時方便的修改各種運行參數(shù)的控制值，并修改系統(tǒng)的控制參數(shù)，使鍋爐一直保持在最佳燃燒；
4． 減少了現(xiàn)場顯示儀表，還可利用軟件來代替許多復(fù)雜的儀表單元，（例如加法器、微分器、濾波器、限幅報警器等），從而減少了投資也減少了故障率和各種干擾；
5． 提高鍋爐的熱效率。從已在運行的鍋爐來看，采用計算機(jī)控制后熱效率可比以前提高5-10%，據(jù)用戶統(tǒng)計，一臺20T的鍋爐，全年平均負(fù)荷70%，以平均熱效率提高5%計，全年節(jié)煤800噸。
6． 鍋爐系統(tǒng)中包含鼓風(fēng)機(jī)﹑引風(fēng)機(jī)﹑循環(huán)水泵﹑補(bǔ)水泵等大功率電動機(jī)，由于鍋爐本身特性和選型的因素，這些風(fēng)機(jī)大部分時間里是不會滿負(fù)荷輸出的，原有方式采用閥門和擋板控制流量，浪費非常嚴(yán)重。通過對風(fēng)機(jī)水泵進(jìn)行變頻控制可以平均節(jié)電達(dá)到30%-40%；
7． 鍋爐是一個多輸入多數(shù)出、非線性動態(tài)對象，諸多調(diào)解量和被調(diào)量間存在著耦合通道。例如當(dāng)鍋爐的負(fù)荷變化時，所有的被調(diào)量都會發(fā)生變化，故而理想控制應(yīng)該采用模糊控制方案。
8． 鍋爐微機(jī)控制系統(tǒng)經(jīng)擴(kuò)展后可構(gòu)成分級控制系統(tǒng)，可與工廠內(nèi)其他節(jié)點構(gòu)成工業(yè)以太網(wǎng)。這是企業(yè)現(xiàn)代化管理不可缺少的；
9． 作為鍋爐控制裝置，其主要任務(wù)是保證鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運行，減輕操作人員的勞動強(qiáng)度。在采用計算機(jī)控制的鍋爐系統(tǒng)中，有十分周到的安全機(jī)制，可以設(shè)置多點聲光報警，和自動連鎖停爐，杜絕由于人為疏忽造成的重大事故。

三、鍋爐自動燃燒控制系統(tǒng)
1、 實時數(shù)據(jù)采集
能夠?qū)﹀仩t本體和輔助設(shè)備各種運行數(shù)據(jù)(包括總供回水溫度、壓力、流量、省煤器進(jìn)出口水溫度﹑壓力煙氣溫度、除塵器進(jìn)出口煙氣溫度壓力、鼓引風(fēng)壓力、爐膛溫度壓力含氧量、煤層厚度、室外溫度、鼓引風(fēng)爐排電機(jī)頻率速度電流狀態(tài)、除渣除塵狀態(tài)) 等信號通過總線進(jìn)行動態(tài)采集，控制中心能夠?qū)崟r監(jiān)控到鍋爐本體﹑鍋爐上煤﹑除渣等輔助設(shè)備的運行情況。
2、完整的報警機(jī)制
當(dāng)鍋爐調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)生異常情況時或報警時，上位機(jī)人機(jī)界面自動接受控制系統(tǒng)器發(fā)送報警信號，將報警狀態(tài)及異常點在上位機(jī)上進(jìn)行顯示，并診斷提出相應(yīng)問題大概原因，提供相應(yīng)的處理辦法提示，系統(tǒng)自動能把報警分為高中低三種報警級別，低級別的報警只做提示用，當(dāng)發(fā)生低級別報警時不影響燃燒自動調(diào)節(jié)，中級別報警發(fā)生時需要做相應(yīng)處理，高級別報警發(fā)生時系統(tǒng)能立即連鎖停爐，并發(fā)出尖銳聲光報警和相關(guān)提示信息，等待工程師處理后再次投入運行，所有報警系統(tǒng)會自動的寫入永久數(shù)據(jù)庫備份，供以后隨時查詢和故障診斷和決策處理。
報警內(nèi)容有：
系統(tǒng)報警
包括DCS控制器自診斷硬件或致命軟件命令錯誤
自動啟動燃燒失敗
通訊建立連接失敗
數(shù)據(jù)報警
爐膛溫度超高低報警
爐膛負(fù)壓超高低報警
鍋爐出口溫度超高低報警
鍋爐出口壓力超高低報警
鍋爐回水溫度﹑壓力超高低報警
引風(fēng)機(jī)風(fēng)壓高低報警
鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓高低報警
高級別報警
引風(fēng)機(jī)變頻器（電流﹑電壓﹑故障）超速等報警
鼓風(fēng)機(jī)變頻器（電流﹑電壓﹑故障）超速等報警
爐排機(jī)變頻器（電流﹑電壓﹑故障）超速等報警
連鎖控制保護(hù)報警
上煤系統(tǒng)綜合保護(hù)報警
除渣系統(tǒng)綜合保護(hù)報警
3、循環(huán)水控制系統(tǒng)
循環(huán)水是鍋爐系統(tǒng)與外界交互的接口，循環(huán)系統(tǒng)通過泵不斷的把熱水源源不斷的輸送給用戶或熱站，把經(jīng)過熱釋放后的二次低溫水循環(huán)到鍋爐系統(tǒng)再加熱。我們采用保持循環(huán)水進(jìn)、出口溫差恒定，通過改變循環(huán)流量來控制熱負(fù)荷的方式，是一種新方式。熱負(fù)荷Q為
　
式中 T為循環(huán)水進(jìn)、出口溫差；W為循環(huán)流量。循環(huán)水泵采用變頻運行方式，連續(xù)改變循環(huán)流量從而連續(xù)控制熱負(fù)荷，循環(huán)泵控制系統(tǒng)框圖如圖1所示，

5、鍋爐輸煤控制系統(tǒng)
輸煤系統(tǒng)是整個鍋爐房原料供給的主要設(shè)備，他的可靠安全運行同樣是鍋爐控制系統(tǒng)中不可缺少的，自動控制分別可對輸煤線，包括給煤機(jī)、皮帶機(jī)、除鐵器、振動篩、破碎機(jī)等設(shè)備，為了保證生產(chǎn)運行的可靠性，輸煤系統(tǒng)采用自動（聯(lián)鎖）、手動（單機(jī)）兩種控制方式，自動、手動方式由開關(guān)進(jìn)行切換。由于輸煤廊環(huán)境惡劣，全部操作控制都在主控制室里進(jìn)行，儀表盤上設(shè)有各個設(shè)備的啟、停按鈕。當(dāng)選擇自動時由控制系統(tǒng)根據(jù)煤料啟停輸煤設(shè)備。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和皮帶跑偏監(jiān)測以及事故紀(jì)錄功能則由上位人機(jī)界面完成。 為了保證輸煤系統(tǒng)的正常、可靠運行，該輸煤系統(tǒng)實現(xiàn)了以下功能：
? 輸煤時，各設(shè)備的啟動、停止遵循特定的順序，即對各設(shè)備進(jìn)行聯(lián)鎖控制；
? 各設(shè)備啟動和停止過程中，可通過上位機(jī)人機(jī)界面設(shè)置設(shè)備啟動時間間隔（延時），以保證各輸煤皮帶上無剩余煤；
? 運行過程中，某一臺設(shè)備發(fā)生故障時，系統(tǒng)立即發(fā)出報警并自動停車，其前方（指供料方向）設(shè)備也立即停車。其后方的設(shè)備按一定順序及延時聯(lián)鎖停車；
? 各輸煤皮帶設(shè)有雙向跑偏開關(guān)，跑偏15度時發(fā)出告警信號，跑偏30度時告警并自動停車；
?上位機(jī)可顯示各機(jī)電設(shè)備運行狀況，并對輸煤過程有關(guān)情況（報警、自動停機(jī)等）做出實時紀(jì)錄 


                                                                                       圖1－1為典型上煤系統(tǒng)監(jiān)控畫面

                                                                                                              圖1－1


6、鍋爐輸渣控制系統(tǒng)
輸渣控制系統(tǒng)是鍋爐輔機(jī)設(shè)備控制系統(tǒng)的重要組成部分。由于環(huán)境保護(hù)對鍋爐的飛灰、排渣、脫硫、除塵、噪聲、廢水排放等提出的高要求，使得除渣等輔機(jī)控制系統(tǒng)受到越來越多的重視，促使其自動化水平得到很大的提高。除渣控制系統(tǒng)的任務(wù)是及時、高效、清潔地將灰渣從鍋爐底部的灰渣斗輸送到灰場。
輸渣自動控制包括對主要設(shè)備；撈渣機(jī)、皮帶機(jī)、爐排等設(shè)備的連鎖控制，其主要實現(xiàn)了以下功能
? 輸渣時，各設(shè)備的啟動、停止遵循特定的順序，即對各設(shè)備進(jìn)行聯(lián)鎖控制；
? 各設(shè)備啟動和停止過程中，可通過上位機(jī)人機(jī)界面設(shè)置設(shè)備啟動時間間隔（延時），以保證各輸煤機(jī)和皮帶上無剩余的渣，同時皮帶速度可在人機(jī)界面上調(diào)節(jié)；
? 運行過程中，某一臺設(shè)備發(fā)生故障時，系統(tǒng)立即發(fā)出報警并自動停車，其前方（指供料方向）設(shè)備也立即停車。其后方的設(shè)備按一定順序及延時聯(lián)鎖停車；
?各輸渣皮帶設(shè)有雙向跑偏開關(guān)，跑偏15度時發(fā)出告警信號，跑偏30度時告警并自動停車；
?可顯示各機(jī)電設(shè)備運行狀況，并對輸渣過程有關(guān)情況（報警、自動停機(jī)等）做出實時紀(jì)錄
                                                                                         圖1－2為典型輸渣系統(tǒng)監(jiān)控畫面

7、中央監(jiān)控系統(tǒng)

控制中心是整個鍋爐自動控制系統(tǒng)的調(diào)度監(jiān)測核心，其擔(dān)任著數(shù)據(jù)采集﹑處理﹑人機(jī)命令交換等眾多任務(wù)，計算機(jī)分別為工程師工作站和操作員工作站，網(wǎng)絡(luò)類型為工業(yè)以太網(wǎng)，計算具有點對點操作功能，組態(tài)軟件選為世界上最為先進(jìn)的組態(tài)軟件（更詳細(xì)的介紹請參考8）。主畫面以鍋爐動態(tài)工藝流程圖做背景畫面，畫面和實際鍋爐情況基本相符，主控制畫面主要具有快捷操作鍵和重要運行數(shù)據(jù)監(jiān)測功能，當(dāng)鍋爐自動調(diào)節(jié)時一般操作員只在主畫面就可以完成數(shù)據(jù)設(shè)定和簡單控制，實時數(shù)據(jù)瀏覽畫面以四位浮點方式顯示所有測量數(shù)據(jù)和計算數(shù)據(jù)，畫面上設(shè)有快捷菜單和畫面切換鍵，實時曲線窗口以動態(tài)曲線的方式描述所有被測模擬量的變化過程，以時間為X坐標(biāo)，實際值做Y坐標(biāo)，曲線刷新時間可任意設(shè)定。歷史數(shù)據(jù)瀏覽畫面對所有采集數(shù)據(jù)和重要設(shè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，存儲時間間隔在窗口中可以任意設(shè)定，窗口設(shè)有完整的查詢功能，可以查看自運行之日起的所有歷史數(shù)據(jù)。歷史曲線瀏覽畫面用曲線方式根據(jù)查詢時間列出所有數(shù)據(jù)曲線。同時系統(tǒng)能自動生成工作報表，在任何時都可以打印，系統(tǒng)還具有實時畫面捕捉打印功能。歷史報警和實時報警窗口主要用來顯示當(dāng)前系統(tǒng)存在報警和歷史報警查詢功能，通過歷史報警功能追憶到所有停機(jī)時間及故障原因。上位機(jī)組態(tài)軟件設(shè)有實時在線幫助功能，幫助功能包括所有操作和注意事項、最佳設(shè)定參考值等幫助信息，使用方式具有和常規(guī)軟件相同操作。
熱交換站控制技術(shù)方案
1.1 基本功能
1）參數(shù)檢測：主要完成管網(wǎng)現(xiàn)場過程的模擬量（如溫度、壓力、熱量等）、狀態(tài)量（如泵的狀態(tài)、溫度等）及脈沖量的測量。
2）數(shù)據(jù)存儲：由于熱網(wǎng)運行的大惰性，和控制系統(tǒng)的非實時性，要求現(xiàn)場控制設(shè)備能按指定的時間間隔進(jìn)行參數(shù)存儲，一般情況下這些參數(shù)通過通訊網(wǎng)絡(luò)定期傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的服務(wù)器中。
3）通訊：現(xiàn)場控制設(shè)備必須能夠在主動或被動方式下與監(jiān)控中心通過某種通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，以便監(jiān)控中心能了解系統(tǒng)的整個運行狀況，做到系統(tǒng)協(xié)調(diào)優(yōu)化運行。
4）顯示操作功能：如有條件，現(xiàn)場控制設(shè)備應(yīng)具備液晶顯示和操作界面，以方便運行人員在現(xiàn)場對運行狀況一目了然，同時可以人工直接控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)運行工況。
1.2 二次網(wǎng)供水溫度控制
二次網(wǎng)供水溫度的控制方式大致分為以下幾種，管理人員可在現(xiàn)場通過液晶鍵盤或通過上位機(jī)軟件選擇不同的控制方式。
1） 經(jīng)驗調(diào)節(jié)
在各個控制器輸入二次供水溫度調(diào)節(jié)曲線，系統(tǒng)通過檢測二次網(wǎng)供水溫度和室外溫度，自動調(diào)節(jié)一次網(wǎng)的閥門開度從而達(dá)到二次網(wǎng)的設(shè)定供水溫度值，實現(xiàn)換熱站的質(zhì)調(diào)節(jié)。管理人員可以在現(xiàn)場通過液晶鍵盤或通過上位機(jī)軟件對此曲線進(jìn)行修改。曲線如圖：

2） 固定供水溫度
用戶可任意設(shè)定供水溫度值，系統(tǒng)將自動調(diào)節(jié)一次網(wǎng)的流量從而使二次網(wǎng)出水溫度穩(wěn)定在此設(shè)定值。管理人員可以在現(xiàn)場通過液晶鍵盤或通過上位機(jī)軟件對此設(shè)定值進(jìn)行修改。
3） 分時段修正運行
本方式支持在不同的時間段修正固定的供水溫度設(shè)定值（經(jīng)驗調(diào)節(jié)曲線或固定供水溫度），這樣可生成一條更經(jīng)濟(jì)的運行曲線。管理人員可以在現(xiàn)場通過液晶鍵盤或通過上位機(jī)軟件對此曲線進(jìn)行修改。下圖例示固定供水溫度運行（紅色）＋分時段修正運行時的實際供水溫度（黑色）曲線：

4） 手動調(diào)節(jié)
管理人員可以在現(xiàn)場通過液晶鍵盤或通過上位機(jī)軟件手動給定調(diào)節(jié)閥門的開度，從而調(diào)節(jié)一次網(wǎng)流量。此控制方式下，閥門的開度保持設(shè)定值不變，不受二次網(wǎng)供水溫度影響。
1.3 二次網(wǎng)供水壓力控制
二次網(wǎng)供水壓力的控制方式大致分為以下幾種，管理人員可以在現(xiàn)場通過液晶鍵盤或通過上位機(jī)軟件選擇不同的控制方式。
1） 定壓力控制
系統(tǒng)可以根據(jù)二次網(wǎng)供水壓力設(shè)定值自動調(diào)整循環(huán)泵變頻器輸出頻率，從而保證二次網(wǎng)供水壓力保持在設(shè)定值。
2） 定壓差控制
系統(tǒng)可以根據(jù)二次網(wǎng)壓差設(shè)定值自動調(diào)整循環(huán)泵變頻器輸出頻率，從而保證二次網(wǎng)供回水壓差保持在設(shè)定值。
3） 手動給定頻率運行
用戶可以手動給定循環(huán)泵變頻器的運行頻率，控制器將算出相應(yīng)的輸出信號，保證循環(huán)泵的輸出頻率始終維持在設(shè)定值運行。
1.4 二次網(wǎng)回水壓力控制
1）定壓力控制
系統(tǒng)可以根據(jù)二次網(wǎng)回水壓力設(shè)定值自動調(diào)整補(bǔ)水泵變頻器輸出頻率，從而保證二次網(wǎng)回水壓力保持在設(shè)定值。
2）手動給定頻率運行
用戶可以手動給定補(bǔ)水泵變頻器的運行頻率，控制器將算出相應(yīng)的輸出信號，保證補(bǔ)水泵變頻器的輸出頻率始終維持在設(shè)定值運行。
1.5 故障報警
系統(tǒng)可以設(shè)置參數(shù)報警，如，二次供水溫度過高，二次供水壓力過高，二次供水壓力過低，二次回水壓力過低，補(bǔ)水箱液位過高、過低報警，循環(huán)泵故障報警，補(bǔ)水泵故障報警，一次網(wǎng)除污器堵塞報警，二次網(wǎng)除污器堵塞報警等。
報警發(fā)生時系統(tǒng)將自動上傳報警信息，如果上位機(jī)收到信息將給控制器下發(fā)一個收到的確認(rèn)信息，如果上位機(jī)沒有收到報警信息，控制器將不斷重復(fù)發(fā)送，同時在現(xiàn)場的液晶的報警信息欄顯示報警信息。控制器還輸出一個報警接點，用于控制帶蜂鳴的報警指示燈。
1.6 保護(hù)功能
1）二次供水溫度超高保護(hù)
當(dāng)二次供水溫度超高時，系統(tǒng)將自動停止運行。關(guān)閉一次網(wǎng)閥門，停止循環(huán)泵，停止補(bǔ)水泵。同時向上位機(jī)報警。
2）二次回水壓力超高保護(hù)
當(dāng)二次回水壓力超高時，自動打開泄水電磁閥。系統(tǒng)二次回水壓力達(dá)到正常后，自動關(guān)閉泄水電磁閥。
3）二次回水壓力超低保護(hù)
當(dāng)二次網(wǎng)回水壓力超低時，系統(tǒng)將自動停止運行。關(guān)閉一次網(wǎng)閥門，停止循環(huán)泵，同時向上位機(jī)報警。壓力恢復(fù)正常后，自動啟動系統(tǒng)。
4）補(bǔ)水箱液位過低保護(hù)
當(dāng)補(bǔ)水箱液位過低時，自動停止補(bǔ)水泵，同時向上位機(jī)報警。液位恢復(fù)正常一段時間后，自動啟動補(bǔ)水泵。
1.7 歷史數(shù)據(jù)存儲功能
STEC2000控制器通過組態(tài)軟件可以對所要存儲的參數(shù)組態(tài)。選擇存儲產(chǎn)生和設(shè)置每次存儲的時間間隔，在熱交換系統(tǒng)中，我們一般存儲時間間隔設(shè)置為5分鐘。系統(tǒng)存儲的歷史數(shù)據(jù)不會因為系統(tǒng)掉電而丟失。
1.8 手自動切換功能
系統(tǒng)對閥門、循環(huán)泵、補(bǔ)水泵的控制均可通過鍵盤或上位機(jī)軟件改變運行方式，或進(jìn)行手自動運行的切換。