关于燃气蒸汽锅炉自动控制系统可靠性的研究

杨晓龙

摘 要 我国燃气蒸汽锅炉控制系统本身是一个复杂且多变的系统，在整个系统控制管理过程中往往具有很强的非线性和一种强干扰性，传统的控制算法难以达到预期效果并且燃料的生产使用效率比较低。燃气锅炉主要是利用热能直接加热燃料锅内的大量水分并使之燃烧成为具有一定燃气数量和热质量（包括汽温、汽压）的燃气蒸汽，供机械生产和工业生活场所使用。锅炉间的燃烧效率稳定性需要保证水、空气、天然气能量配比稳定，柴油锅炉燃烧效率以及降低水和天然气能源消耗的重要影响因素。

关键词 自动控制;燃气;蒸汽锅炉

引言

随着我国煤炭工业的快速发展，能源消费日益增大，环境污染日益恶化。锅炉是重要的再生能源的热转换发电设备，由于使用燃煤蒸汽锅炉对周围环境的能源污染严重，使得高效清洁的无煤燃油炉和蒸汽锅炉行业得到了很大的经济发展。自动化在现代工业生产中尤其应用及广泛，过动控制技术是其中的一个重要技术分支。它们针对产品温度、流量、压力等多种参数实时进行自动控制以便于实现自动控制整个生产线的质量。在大量的机械工业生产中，燃烧是其中必要的关键一环。无论燃烧是哪一种气体燃烧利用形式，对气体燃烧的利用控制基本上都可以是直接控制在了燃烧的利用流量、燃烧的利用温度、燃烧的利用经济性和合理性、炉腔的正负压平衡等几个方面。

1燃气锅炉的燃烧系统

燃气锅炉的气体燃烧处理系统主要可以分为两大类：大气式锅炉燃烧处理系统与全自动预混式锅炉燃烧处理系统，后者主要是应用于冷凝式或者燃气壁挂式的锅炉。大气式封闭燃烧控制系统，此种燃烧方式可以使得整个封闭燃烧系统内有较为微弱的负压。如锅炉使用燃气鼓风机，该鼓风机通过气压平衡燃气烟道将锅炉内室外燃烧空气负压吸入，并将其鼓入室内燃烧燃气系统中，从而形成空气压。天然气预混式的燃烧方法是利用蒸汽轮机在锅炉燃烧前与部分或全部的天然空气均匀加热混合后再将气送入炉内进行燃烧，在调整实际燃气量时，燃烧室可同时调整燃烧天然气的实际工作量和压力、总风量、燃烧器具的配风、投运空气燃烧器具的数量同时改变燃烧炉膛甚至火焰炉的中心高度等[1]。

2燃气发电锅炉自动控制

2.1 锅炉控制回路的功能介绍

锅炉控制系统，一般有锅炉蒸汽压力、汽包进气液位、炉膛进气负压、除氧器进气水位、除氧器进气压力等多种控制传动系统。锅炉的蒸汽燃烧压力控制实质上也就是一个能量平衡控制系统，它以锅炉蒸汽发热压力变化作为控制能量平衡重要指标，不断根据用户蒸汽发热量与锅炉压力的相互变化量来调整锅炉燃料用热量与锅炉送风量，同时又要保证锅炉燃料的充分燃烧及锅炉热量的综合充分利用。

2.2 通过锅炉给水实现自动控制

这种自动控制的方法基于给水三冲量的调节方式上。锅炉外和锅筒的自动水位系统作为锅炉给料用水系统调节的主要依据，通过对锅炉蒸汽用水流量及锅炉给料用水流量相关信息的自动反馈来实现给料用水量的自动控制。以便于确保整个锅炉外和锅筒内的水位系统能长期处于一个稳定给水状态。在主部分给水给气管道上面设置了主给水给气流量温度计，而在给水过热器集汽箱和进出口的两个主部分蒸汽给水管道上面则设置了主蒸汽给水流量温度计。

由于给予供水能力调节作用对象没有自身的平衡给水能力，又常常存在给水滞后。因此在一般锅炉液位控制回路系统中打包机的液位控制回路一般采用闭环三段式冲量自动调节控制系统。

给新的锅炉汽包补水必须给它提供更高的锅炉压力，给水系统压力管理回路的控制作用主要是为了提高锅炉水压，使锅炉水流量能够正常地地注入锅炉汽包。但在排水蒸气给排流量未完全达到一定满负荷时，对蒸汽给排排水流量的控制要求也不高。在老式的恒压锅炉供水系统中一般都是采用恒压给水泵一直以恒压工频泵的方式进行运转，用到的回流降压阀用来降低锅炉水压可以防止锅炉爆管，现在一般都是采用通过恒压变频器控制恒压恒流供水的控制方式用来控制锅炉水压。

为了能够保证除氧器口内部有一个足够的进气蒸汽来使压力大并用于将锅炉软化水除滤出氧，这样就是一个单闭环控制供水回路，输入端的参数控制是根据除氧器口的压力控制输出端的参数，而它控制的是除氧器口的进气蒸汽阀。除氧器内部水位计的控制主要目的是为了能够保证整个除氧器内部有一个足够的除氧水位计提供给除氧锅炉，这样就是一个单闭环控制进水回路及其输入控制参数，是用于除氧器内部水位计的输出控制参数及其控制也是除氧器内的进水阀。

2.3 锅炉过热蒸汽温度实现自動控制

通过控制锅炉高温过热时的蒸汽出口温度系统控制实现水温自动控制这种自动调节温度系统主要是在采用自制冷凝式热水喷水器和减温控制装置的水来源下进行的，有关集成减温器和集成蒸汽箱，这二者的蒸汽出口温和蒸汽进水温度可以通过减热器温水温度调节控制阀进行开度的自动控制调节，这也就是对于锅炉高温过热时的蒸汽出口温度可以进行自动控制调节的一个重要环节。为了能确保集成蒸汽箱的整体蒸汽热水温度能够长期维持在正常温度范围之内，要对临时减少的温水量及时进行温度控制。此外，在本温度调节控制系统中，流量温度计通常需要设置在装有减压高温水泵的管道上;本调节系统的一个主调温度变量设计是根据系统的空气过热量和蒸汽管的温度变化来对其进行测量操作的，而温度副调节器变量控制是根据系统的不断减少升温水量和流量温度来进行，这样就可以形成了一个系统能够自动串联多级的温度调节控制系统;同时若集汽箱中的出口内部存在水量温度不断持续升高的出口过热温水蒸气，则在集汽温自动温度调节控制系统中就会把不断减温后的水量温度进行自动升温增加，并且把不断减少的温水流量自动进行升温关闭，这样对于集汽箱中的出口过热蒸汽箱温度持续处于一个稳定状态时就起到了很好的安全保障。

3结束语

由于工业锅炉系统的热运动惯性大，负荷温度变化剧烈，操作管理人员只凭硬件参数不能控制工业锅炉系统运行，随意性很大，难以有效保证工业锅炉系统运行的最佳工作状态，但燃气蒸汽锅炉自动控制管理系统成功后，锅炉的供热效率得到提高，大大地减少人工手动控制方法锅炉系统运行过程所造成的巨大能源消耗，人力和物力都得到了充分利用，锅炉运行时的安全可靠性得以提高。

参考文献

[1] 孙博.燃气发电锅炉和汽轮机的自动控制[J].技术与市场，2013， 20（7）：148.