锅炉机电一体化节能控制系统探讨

2016-11-23王保军

智能城市 2016年2期

王　鑫　王保军

锅炉机电一体化节能控制系统探讨

王鑫王保军

随着我国经济发展水平的不断提高，各领域生产建设面临能源危机，各项能源浪费现象严重，尤其是锅炉生产消耗的能源更多，已经成为高耗能设备，对环境造成了严重污染，必须采取有效措施加强对锅炉改造才能控制污染。文章将对锅炉机电一体化节能控制系统进行分析，提出技术要求与控制系统方案，希望为相关部门提供参考。

锅炉；机电一体化；节能控制系统

锅炉作为化工、炼油、发电等工业领域必不可少的动力设施，是保障工业生产持续进行的关键，中小型燃煤锅炉具有分布广、数量多、能耗消耗大等特点，并且自动化水平不高，如果负荷出现变动将难以控制操作，经常发生系统故障。此外，过去的系统控制方法仅限于节能减耗上，过度重视将燃烧效率提高，却将节电忽视了，由此，系统在节能方面仍具有一定潜力。下面将对锅炉机电一体化节能控制系统详细介绍。

1　工艺控制要求

锅炉设备运行与操作较为复杂，并且调节对象繁多，很多工艺执行相互交叉、相互影响，一些简单的调节系统将不再适应设备运行要求，必须对调节方案充分考虑，站在全局角度考虑串级、比值以及前馈等内容，组合使用常规仪表时，必须明确各个仪器的使用规范与要求，由此，需使用带微机的可编程控制器实施调节。要想使机泵输出能量更稳定，将阀门与挡板截留压降低就要使用变压调速器作为执行机构取代挡板，进而实现降耗目标。电机的变频变压调速器由控制装置与微机共同组成，与调节器共同组成一个闭环的调节结构。锅炉控制过程更加复杂，主要分为两个方面，分别是汽包水位调节系统与经济燃烧控制系统，前者是锅炉生产工艺指标，如果控制不好液位将出现水汽分离，水分将被蒸汽带走，使锅炉烧坏，严重甚至会出现爆炸事故。锅炉燃烧系统需满足蒸汽负荷变化指标，又要具备较高的热效率，需结合以下几方面要求：对燃料量进行调节，使锅炉出品蒸汽压力维持稳定状态［1］；空气量与燃料量必须符合标准比例，具备更加良好的燃烧状态；送风量与引风量配合好，使炉膛负压维持不变。

2　控制系统总体构成

锅炉机电一体化节能控制系统组成包括测量仪表一部、可编程调节器两台、变频、变压调节器各三台。测量检测仪表：测量检测仪表使用的目的是确保锅炉运行参数维持在标准信号内，参数变换成（2～6）V或者（0～12） mA。可控制系统使用的测量仪表能够检测蒸汽流量、水流量、压力、汽包水位以及炉膛负压参数等；可编程调节器的组成：以CS-910为例介绍可编程控制调节器运行原理，CPU是由一台7位单片微机处理器组成，还有15K的ROM、3KRAM，通信辅助电路与CPU相互串行使用，主要串行仪表工作总线，大部分仪表能够一起连接在总线上，与上位机一起结合起来通信传输，再将上位机上的通信修改成内部参数。要想使外部信息更顺利进入到CPU，需要对仪表设置，实现模拟输出、输入，还能转换A/D、D/A数字输入输出电路、键盘显示电路以及面板显示器等［2］。使用的仪表编程方法为模块化，这种编程方法更加便于掌握与操作。仪表自身具备可编程功能，能够对用户程序直接编写，若想在电池去掉后永久保持自动状态可使用固化程序，分为两种模块：运算功能模块、调节功能模块两种。在一台仪表中有四个调节功能模块。运算功能模块则有很多，比如，加减乘除、开方、高选、地选、高限、低限、变化率限制、折线函数、定时器、计数器等。

3　机电一体化节能控制系统总体方案

控制系统分为锅炉运行、保护控制与公共设备控制；锅炉控制系统分为手动控制与自动控制两种，前者独立双线制能切换，可按照自动控制要求对控制程序进行编制，还可以使用键盘、鼠标编制控制程序，可以在锅炉房中进行控制。后者则依靠设置在开关柜上的按钮执行操作［3］。系统自动控制使用集中控制法，鼓风、引风、水泵等都使用智能控制法，相互协调、相互独立。具体控制方案如下所示：

锅炉机电一体化燃烧控制系统。锅炉机电一体化燃烧控制系统需要借助引风实现运行，需对风量以及煤量需求量进行控制，此过程使用变频技术以及自动调节仪表、PID运算公式可以使锅炉气压值保持在-30～-30 Pa区间内。此外，能够在压力作用下对锅炉燃烧系统进行调节，从而将鼓风降低，使锅炉燃烧状态达到最佳。鉴于控制系统操作基于自动化理念，通过煤量与锅炉燃烧的锅炉膛负压值进行调控，不需要人工干预，操作人员仅需要对煤量以及质量查看便可，能自动使锅炉达到最佳运行状态，锅炉燃烧控制系统框图如图1所示。

汽包水位控制。使用最新的PID模糊控制理论再借助恒频控制系统技术将新的产品开发出来，使之能够自动接收来自锅炉内部电平信号，还能将信号转化为一个标准的PID运算与延迟补偿器，此过程能产生一个新的信号实现对控制泵运转频率的调节，使泵转速更加稳定、高效。如果鼓电平过低，PID调节器能够自动对增长的泵进行调节，如果高出水平高度，PID控制器将使泵运行速度降低，使水量减少，进而维持水的恒定状态［4］。一旦变频器出现故障，系统就会由两个频率控制能够迅速切换到原有的频率模式，实现锅炉运行的稳定状态。水池液位控制需对水池的具体水位进行检测，如果水池水位过低或者过高会自动发出警报，使水池水位控制在标准范围内。上位控制系统需要具备状态稳定的人机接口，能够对总机状态进行显示，还能分组显示、参数显示、电动屏幕显示、故障报警显示、报告显示、参数设定等；实时监测实际参数锅炉运行系统使系统显示到页面上；按照预定好的程序对数据进行监控，在预先设置好的基础上对锅炉设备操作进行调节［5］；锅炉机电一体化上位控制系统能提供处理算法，在运行参数基础上能自动将报告打印出来；使用TCP/ IP协议远程监控计算机通信对端口信息平台集成访问，还能控制室内联网，锅炉房操作能及时将信息传输到控制中心；对权限系统注册表进行设置，使操作员的职责更加明确。尤其是使用固定口令对系统进行区分，接线员设置好屏幕，区分功能与外观，但是没有权限设置或者退出，能够将系统权利大大降低。对工程师来说则可以对参数设置，对退出系统进行设置。鉴于RTC工程师对控制结构做出了一些调整，改变将随时实现，并能将其存储在控制器联机中［6］。