淺談供熱鍋爐控制系統(tǒng)的DCS技術(shù)運(yùn)用

孫 偉

(哈爾濱宇洋建筑設(shè)計(jì)有限公司，哈爾濱150000)

隨著社會網(wǎng)絡(luò)化和信息化的快速發(fā)展，工業(yè)控制技術(shù)也在不斷進(jìn)步，鍋爐控制系統(tǒng)也在不斷完善。DCS控制系統(tǒng)具有很多優(yōu)點(diǎn)，重要的是DCS技術(shù)可以很大程度上避免事故的發(fā)生。因此在供熱鍋爐控制系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。

一、DCS控制系統(tǒng)

作為一種以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，DCS控制系統(tǒng)是一種新型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其產(chǎn)生源于集中式控制系統(tǒng)。雖然DCS控制系統(tǒng)和集中式控制系統(tǒng)在功能方面沒有太大不同，但對于如何實(shí)現(xiàn)其功能，機(jī)制是完全不一樣的。在北方，冬季較長，供熱期也就長，因此分散式鍋爐所占有的供熱部分就相對較大，在節(jié)約能源和降低城市環(huán)境污染方面上，供熱質(zhì)量就起到了至關(guān)重要的作用。所以，對于分散式鍋爐供熱結(jié)構(gòu)，應(yīng)用DCS控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)良好的供熱。在供熱方面，為了讓用戶感覺舒服，并且能夠節(jié)約能源，要使一次高溫水和經(jīng)過熱交換站交換后的二次低溫水的溫度依據(jù)外溫度的變化而發(fā)生相應(yīng)的改變，這就需要控制鍋爐出口的一次高溫水溫度及流量。在控制燃燒方面，不僅要求燃料能夠充分燃燒，還要達(dá)到節(jié)約能源、降低環(huán)境污染的目的。這就要對溫度和燃料的燃燒環(huán)境進(jìn)行一定的調(diào)節(jié)，前者需要改變?nèi)剂系墓┙o量，就要通過控制爐排電機(jī)的轉(zhuǎn)速以使煤層厚度得以改變，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)溫度的調(diào)節(jié);對于后者，則需要保持燃燒室穩(wěn)定的含氧量，并且要求負(fù)壓值基本穩(wěn)定。

二、DCS控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)功能

鍋爐控制系統(tǒng)DCS的結(jié)構(gòu)由許多部分組成，包括操作員站、現(xiàn)場控制站、工程師站、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、現(xiàn)場檢測儀表等，具有檢測、送風(fēng)自動控制、儀表盤、數(shù)據(jù)顯示等系統(tǒng)功能。

1.檢測的功能

DCS控制系統(tǒng)可以檢測許多指標(biāo)，包括鍋爐出水壓力、鍋爐出水溫度、鍋爐出水流量及煙氣氧含量等。

2.送風(fēng)自動控制的功能

DCS控制系統(tǒng)具有送風(fēng)自動控制功能，如果有兩臺送風(fēng)機(jī)一起運(yùn)行的話，那么就需要采用DCS系統(tǒng)對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行開始和停止命令，目的是為了讓投入到鍋爐中的燃料能夠在爐膛中進(jìn)行充分的燃燒。由于現(xiàn)場設(shè)備可以在畫面上選擇并列的電氣控制原理，因此在考慮受控設(shè)備的功率時需要在并列調(diào)節(jié)入口風(fēng)門的基礎(chǔ)上，依照資料上的要求自動投入合適的風(fēng)量。為了保證鍋爐能夠節(jié)約燃料，需要在接觸器控制電路上加入中間繼電器，而作為信號端子板上繼電器總風(fēng)量的修正量—煙氣含氧量，控制的主要是繼電器接點(diǎn)所承受的煤氣壓力及送風(fēng)壓力。另外，為了能夠使燃料達(dá)到最高的鍋爐熱效率，則需要進(jìn)行調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)的擋板開度以調(diào)節(jié)送風(fēng)壓力。

3.儀表盤功能

儀表盤功能系統(tǒng)提供風(fēng)機(jī)啟停、給水閥，給煤機(jī)啟停、頻率調(diào)節(jié)等操作畫面，而且每一幅畫面都可以完整顯示該回路調(diào)節(jié)所需參數(shù)。采用多回路調(diào)節(jié)板手動控制功能，在儀表盤上安裝后備手操器，能大大提高精度，維持主蒸汽壓力的穩(wěn)定。

4.數(shù)據(jù)顯示的功能

數(shù)據(jù)顯示功能系統(tǒng)包括總流程畫面、控制畫面、報(bào)警畫面、實(shí)時趨勢和歷史趨勢畫面等動態(tài)流程畫面。操作者只需根據(jù)畫面上的提示和窗口信息，利用鼠標(biāo)器逐層選擇即可方便地進(jìn)行流程畫面之間的切換、數(shù)據(jù)打印等操作，保證了操作的單一性、方便性、可靠性，便于用戶掌握。

三、鍋爐控制系統(tǒng)各程序的目的

依據(jù)控制要求鍋爐控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn):第一，根據(jù)鍋爐出回水溫度、爐膛溫度、排煙含氧量等參數(shù)，通過程序的處理對鼓引風(fēng)、爐排變頻器等進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對鍋爐燃燒的控制。第二，根據(jù)負(fù)荷的變化，對鍋爐出水溫度進(jìn)行調(diào)整。第三，運(yùn)行數(shù)據(jù)和操作指令的通訊與傳輸。第四，定時對各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行記錄，生成運(yùn)行報(bào)表，以便對鍋爐運(yùn)行情況進(jìn)行分析、調(diào)整。第五，通過程序?qū)π盘柕姆钦Ｗ兓M(jìn)行分析、記錄報(bào)警，并給出初步的分析結(jié)果，便于運(yùn)行人員的處理。

四、DCS的控制機(jī)制

鏈條式鍋爐是應(yīng)用最為廣泛，整個DCS系統(tǒng)應(yīng)用歷史較長的一種鍋爐。鍋爐的燃燒系統(tǒng)層為操作監(jiān)控層，是一個多參數(shù)對象影響的系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一個多輸入、多輸出、多回路、非線性的相互關(guān)聯(lián)的復(fù)雜的控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)參數(shù)與被調(diào)節(jié)參數(shù)之間存在著許多交叉的影響。如果只是單一將系統(tǒng)控制分散成多個閉環(huán)控制，通過獲取直接控制層的實(shí)時數(shù)據(jù)，運(yùn)用常規(guī)的PID調(diào)節(jié)很難達(dá)到控制要求。只有通過對DCS的軟硬件控制，鍋爐所有氣動閥必須進(jìn)行連鎖控制切斷，才能實(shí)現(xiàn)爐膛的全面安全監(jiān)控。

目前，DCS控制系統(tǒng)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，它不僅具有簡單舒適的人機(jī)界面，還可以減少操作人員的勞動強(qiáng)度，大幅度提高工作效率。操作人員使用DCS技術(shù)也可以很好地控制多種參數(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)高效穩(wěn)定的運(yùn)行。