基于現(xiàn)場總線技術(shù)的煙廠鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　而鍋爐過程自動控制的基本任務(wù)是就是根據(jù)燃燒熱量適應(yīng)負(fù)荷的需要，對給定出水溫度，調(diào)節(jié)鼓風(fēng)量與給煤量的比例，使鍋爐運(yùn)行在最佳燃燒狀態(tài)。同時應(yīng)使?fàn)t膛內(nèi)存在一定的負(fù)壓，以維持鍋爐熱效率、避免爐膛過熱向外噴火，保證了人員的安全和環(huán)境衛(wèi)生。

1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)

　　根據(jù)鍋爐的實(shí)際情況以及目前工業(yè)自動化技術(shù)的發(fā)展水平和現(xiàn)狀，系統(tǒng)選擇兩層的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的控制功能，其中底層采用基于Profibus的現(xiàn)場總線技術(shù)的控制系統(tǒng)來完成對整個生產(chǎn)流水線中各設(shè)備的信息采集和集成；上層采用基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對整個信息系統(tǒng)的信息傳輸，監(jiān)控與管理，并使用優(yōu)化的應(yīng)用軟件系統(tǒng)來完成終端數(shù)據(jù)的處理。

2 控制系統(tǒng)分析

　　煙廠鍋爐控制過程主要包括點(diǎn)火過程、除氧過程、氣包氣液分離過程、穩(wěn)定運(yùn)行過程和緊急停車過程等。

　　2.1 點(diǎn)火過程

　　向爐管內(nèi)泵入過熱蒸汽，開啟煙道擋板，在冷態(tài)下啟動鼓風(fēng)機(jī)，風(fēng)量達(dá)到額定值時，啟動燃料泵和壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，并關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)；然后點(diǎn)燃引火火嘴，稍稍開啟燃料閥，點(diǎn)燃燃燒器，如果未點(diǎn)燃而使燃料噴入爐膛，立即關(guān)閉閥門重新吹掃爐膛；點(diǎn)火完成，逐漸開大燃料閥；開啟鼓風(fēng)機(jī)，并調(diào)節(jié)煙道擋板。

　　2.2 除氧過程

　　確認(rèn)除氧器啟動排氣電動門、連續(xù)排氣旁路門在開啟位置。加熱蒸汽排管沿除氧器筒體軸向均勻排布，加熱蒸汽通過排管從水下送入除氧器，與水混合加熱，同時對水流進(jìn)行擾動，并將水中的溶解氧及其他不凝結(jié)氣體從水中帶出水面，達(dá)到對軟化水進(jìn)行深度除氧的目的。

　　2.3 氣包氣液分離過程

　　鍋爐上汽包為臥式圓筒形承壓容器，內(nèi)部裝有給水分布槽、汽水分離器等，被煙氣加熱成飽和水的鍋爐上水全部進(jìn)入汽包，進(jìn)行汽液分離。汽水分離器的工作原理就是：當(dāng)水和氣通過分離器中部的進(jìn)口進(jìn)入分離器后，根據(jù)比重的不同，重的水通過分離器的下部排水孔排處，輕的氣，則通過分離器的頂部排氣孔派出。

　　2.4 穩(wěn)定運(yùn)行過程

　　在鍋爐的運(yùn)行過程中要對各個電機(jī)的進(jìn)行連鎖控制，例如：上水泵與開關(guān)閥門，燃油泵與開關(guān)閥門要實(shí)現(xiàn)連鎖控制，及運(yùn)行時先開閥門開關(guān)，在啟動泵，系統(tǒng)停止運(yùn)行時先關(guān)閉泵在關(guān)閉閥門。

　　2.5 緊急停車過程

　　當(dāng)煙廠鍋爐系統(tǒng)中出現(xiàn)以下方面狀況，需要采取必要措施，實(shí)現(xiàn)緊急停車。（1）鍋爐內(nèi)部壓力超過許可工作壓力，采取減小通風(fēng)、停止供給燃料、加強(qiáng)給水等措施，壓力仍繼續(xù)上升時；（2）鍋爐水位低于最低可見水位或看不見水位，加水仍不見水位出現(xiàn)，不斷加大鍋爐給水、或采取其他措施，但水位仍繼續(xù)下降時；（3）鍋爐發(fā)生嚴(yán)重缺水時；（4）鍋爐水位超過最高可見水位（滿水），經(jīng)放水仍不能見到水位；（5）給水設(shè)備全部失效或損壞；（6）水位計(jì)、壓力表或安全閥全部失效或損壞；（7）鍋爐承壓元件損壞，危及運(yùn)行人員安全；（8）燃燒設(shè)備損壞，爐墻倒塌或鍋爐構(gòu)架被燒紅等，嚴(yán)重威脅鍋爐安全運(yùn)行；（9）其他異常情況危及鍋爐安全運(yùn)行。

3 系統(tǒng)節(jié)能分析與控制

　　要實(shí)現(xiàn)鍋爐系統(tǒng)的節(jié)能減排，要對燃料進(jìn)行的充分燃燒。判斷燃料是否完全燃燒可以查看爐內(nèi)過量空氣系數(shù)，爐內(nèi)過量空氣系數(shù)一般是指爐膛出口處的過量空氣系數(shù)等。通過指標(biāo)參數(shù)的確定，可以準(zhǔn)確的判斷出系統(tǒng)的性能指標(biāo)。

　　根據(jù)燃燒反應(yīng)，計(jì)算出燃料完全燃燒所需要的空氣量；而過量空氣系數(shù)過大或過小，都會使鍋爐效率降低。只有當(dāng)運(yùn)行中排煙、化學(xué)不完全燃燒、機(jī)械不完全燃燒熱損失總和為最小時的過量空氣系數(shù)為最佳過量空氣系數(shù)。

4 系統(tǒng)報(bào)警控制

　　當(dāng)煙廠的鍋爐系統(tǒng)出現(xiàn)以下一些情況時，將發(fā)出報(bào)警。如：（1）鍋爐壓力與溫度過高時報(bào)警；（2）鍋爐與除氧器內(nèi)的污垢超標(biāo)時報(bào)警（防止影響水質(zhì)）；（3）除氧器水位過高時報(bào)警；（4）汽包滿水時報(bào)警，以防使得汽水分離效果變差以及汽輪機(jī)進(jìn)水，造成水沖擊的惡性事故發(fā)生；（5）對傳感器可能出現(xiàn)的斷線和短路等故障進(jìn)行診斷并報(bào)警；（6）對控制系統(tǒng)出現(xiàn)的故障進(jìn)行診斷并報(bào)警；（7）報(bào)警畫面實(shí)時顯示故障原因；（8）報(bào)警結(jié)果的存儲功能。

5 結(jié)語

　　煙廠的鍋爐系統(tǒng)是工藝指標(biāo)達(dá)標(biāo)的一個重要環(huán)節(jié)，通過對鍋爐控制過程主要包括點(diǎn)火過程、除氧過程、氣包氣液分離過程、穩(wěn)定運(yùn)行過程和緊急停車過程等的分析，設(shè)計(jì)了上層工業(yè)以太網(wǎng)，底層現(xiàn)場總線技術(shù)的兩層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，并對系統(tǒng)的節(jié)能減排進(jìn)行了分析處理，結(jié)果表明效果優(yōu)良。