歐陸微機數采系統在鍋爐生產監控中的應用

2　鍋爐自動控制策略
2.1　鍋爐汽包水位自動調節
　　鍋爐汽包水位采用單沖量調節時，當蒸汽負荷突然增大時，會產生虛假水位現象，引起給水閥誤動作，嚴重時有可能造成人員設備事故。
　　將蒸汽流量信號引入調節系統，當蒸汽流量變化時，在水位還未出現變化前使調節閥動作，從而達到減少水位波動的目的，即前饋控制；將給水流量PID控制組成控制內環，減小因給水壓力波動造成的水位波動；水位PID控制組成控制外環；這樣就形成了三沖量調節系統。三沖量調節系統既能克服虛假水位現象，又能減小給水壓力的波動對鍋爐汽包水位的影響。
　　當蒸汽流量較小或蒸汽流量信號、給水流量信號突然發生錯誤時，水位調節系統將三沖量調節自動切換到單沖量調節，如圖2所示。

　　當負荷變化時，水位差壓信號和蒸汽流量信號都發生變化。水位差壓信號經模擬輸入模塊轉換后，通過PID調節，再與經模擬輸入模塊轉換后的蒸汽流量信號合成作為給水流量PID的設定值，去控制給水調節閥改變給水量的大小，以維持汽包水位在正常值。
　　在蒸汽流量信號輸入模塊中和給水流量信號輸入模塊中分別取低、高報警信號送入開關控制塊(如圖虛線)，實現三沖量與單沖量自動調節的切換。

2.2　燃燒系統自動調節
　　我廠鍋爐為鏈式爐排燃煤鍋爐。煤斗中的煤下落到爐排上，隨著爐排的向前運行進入爐膛燃燒。燃燒控制系統的任務是：根據鍋爐負荷變化情況，控制燃料(煤)的加入量，在一定范圍內控制爐內燃料燃燒的發熱量，穩定鍋爐汽包壓力，使鍋爐系統的熱量供需達到平衡。同時，保證燃燒系統中的各主要參數保持在一定的范圍內以確保鍋爐安全經濟運行。整個燃燒控制系統分為燃料(煤)、鼓風、引風3個子系統，分別控制3個調節變量(燃料量、鼓風量和引風量)，以維持3個被調量穩定(汽包壓力、煙氣最佳含氧量和爐膛負壓)，3個控制子系統互相協調不可分割，如圖3所示。

2.2.1　燃料控制
　　該系統以汽包壓力為主參數。當鍋爐蒸汽負荷變化時，汽包壓力發生變化。通過調節爐排速度來改變爐膛燃料的供應量，保證爐膛發熱量，將汽包壓力維持在設定值。
2.2.2　鼓風量控制
　　隨著燃料供給量的變化，鼓風量也必須作相應的調整，才能獲得鍋爐煙氣中的最佳氧含量，保證燃煤盡可能充分燃燒。
　　為了確保鍋爐的燃燒效率，必須使燃料量與鼓風量成適當的比例關系，在該系統中則表現為爐排速度與鼓風量的比值關系。由于煤質的經常變動，風煤比的比值也應做相應的調整，才能保證燃燒的最佳條件即煙氣中的氧含量最佳。在鍋爐負荷率不同時，燃料量與鼓風量的最佳比值亦有所不同。為此，系統中的鼓風量控制系統采用了帶氧量校正調節的串級控制系統。
　　在實際運行中，當鍋爐負荷率高時，煙氣含氧量可控制在較低水平，而負荷率低時，若仍保持不變的煙氣含氧量控制，則爐渣含炭量明顯增加，造成燃料浪費，此時應適當提高煙氣含氧量的設定值。因此，煙氣中氧含量的設定值隨負荷的變化而變化。鍋爐的負荷狀況可由鍋爐輸出的蒸汽流量信號經輸入模塊處理，再經折線函數發生塊F(x)(F(x)是在LINtools軟件中通過組態得到)轉換后作為氧量控制環節的設定值。現場調試得知，鍋爐負荷在60%以上時，煙氣氧含量控制在4%～7%時燃燒工況好，熱效率高。
2.2.3　引風量控制
　　為了確保鍋爐安全運行，爐膛負壓只允許在－20～－50Pa之間波動。也就是說引風量必須隨鼓風量的變化而變化。將鼓風閥位信號經模擬輸入模塊處理后再經微分模塊動態補償作為前饋量。動態時前饋補償發揮作用，靜態時微分信號消失。

3　系統抗干擾措施
　　為了防止強電對系統的影響以及避免外圍設備的電磁干擾，所有強電監控部分采用光電隔離器與系統連接，所有弱電監控參數采用DPD現場電源信號隔離器和DGL直流信號隔離器。為了減少電源波動、停電等對系統的影響，供電部分采用UPS不間斷電源。這樣就確保了系統安全可靠地運行。