電廠高爐溫度自動調(diào)節(jié)控制技術(shù)應(yīng)用研究

摘要：針對電廠高爐的溫度調(diào)節(jié)需求，結(jié)合現(xiàn)場總線技術(shù)，對電廠高爐溫度自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行的設(shè)計研究，首先概述了高爐溫度自動調(diào)節(jié)的功能需求，以及現(xiàn)場總線技術(shù)的優(yōu)點，在此基礎(chǔ)上上重點開發(fā)設(shè)計了高爐溫度自動調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，給出了系統(tǒng)的功能設(shè)計方案和層次架構(gòu)方案，并對軟件設(shè)計進行了論述，對于進一步提高電廠高爐溫度的自動控制水平具有較好的指導借鑒意義。

關(guān)鍵詞：電廠高爐 溫度調(diào)節(jié) 自動控制

中圖分類號：TM31 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）02（b）-0063-01

電廠作為電力供應(yīng)的生產(chǎn)者，其電力制造的質(zhì)量和生產(chǎn)過程的安全直接關(guān)系到千家萬戶的切身利益，因此對于電廠現(xiàn)場機電裝備的自動化控制的要求十分嚴格。隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，以現(xiàn)場總線技術(shù)為典型應(yīng)用的自動化控制系統(tǒng)已經(jīng)逐漸深入到工礦自動化的多個領(lǐng)域，在一些自動化控制水平較高的電廠，已經(jīng)初步實現(xiàn)了電廠機電裝備的自動化控制。高爐是火力電廠生產(chǎn)過程中不可缺少的機電裝備，其溫度控制要求十分嚴格，如何實現(xiàn)高爐溫度自動調(diào)節(jié)與控制，一直是很多火力電廠技術(shù)工程師都著力重點解決的技術(shù)難題之一。本論文主要結(jié)合現(xiàn)場總線技術(shù)，結(jié)合電廠高爐溫度的控制要求，對其溫度自動控制系統(tǒng)進行系統(tǒng)的研究與探討，以期能夠找到面向火力電廠高爐的溫度自動控制技術(shù)，并以此和廣大同行分享。

1.高爐溫度自動控制概述

（1）高爐溫度調(diào)節(jié)控制功能需求?；鹆﹄姀S采用高爐主要是實現(xiàn)燃煤產(chǎn)電，為了實現(xiàn)能源的復合利用，提高經(jīng)濟效益，往往還通過高爐生產(chǎn)一些副產(chǎn)品，這就要求對于高爐內(nèi)的溫度和壓力都有著嚴格的控制要求。在實際生產(chǎn)過程中，高爐溫度的調(diào)節(jié)往往是采用人工調(diào)節(jié)的方式實現(xiàn)，這種調(diào)節(jié)方式效率低，精度差，可靠性差，因此逐漸提出了高爐溫度自動調(diào)節(jié)的控制要求。要達到高爐溫度無人值守控制的效果，就必須要能夠?qū)崟r自動監(jiān)測高爐內(nèi)的溫度參數(shù)，并通過計算實時控制氣閥或者進料閥，以實現(xiàn)對高爐內(nèi)溫度的自動控制與調(diào)節(jié)。

（2）現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用特點。由于技術(shù)的發(fā)展和設(shè)備的日益復雜，過去集中式自動化控制模式在實際應(yīng)用中已經(jīng)逐漸暴露出了諸多問題與不足，如控制中心負載過大，信息傳輸效率較低，系統(tǒng)兼容性較差等等；而現(xiàn)場總線技術(shù)的出現(xiàn)則很好的克服了上述問題，現(xiàn)場總線能夠結(jié)合具體的被控對象合理設(shè)計自動化控制系統(tǒng)，對現(xiàn)場的智能儀表、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理和終端均有著可靠的集成性和兼容性，因此將現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用于火力發(fā)電廠高爐溫度的自動調(diào)節(jié)控制，是完全可行的。

2.基于現(xiàn)場總線的高爐溫度自動調(diào)節(jié)控制技術(shù)應(yīng)用探討

2.1系統(tǒng)功能設(shè)計

基于現(xiàn)場總線技術(shù)的高爐溫度自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，具體來說，其功能主要包含以下幾個方面：（1）在線監(jiān)測。（2）數(shù)據(jù)查詢。（3）生成報表與統(tǒng)計分析。（4）超限報警與聯(lián)動控制。

2.2系統(tǒng)層次架構(gòu)

高爐溫度的自動調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)主要由以下四個系統(tǒng)層構(gòu)成。

（1）傳感儀表層。為了實現(xiàn)高爐溫度的自動監(jiān)測與控制，必須選用合適的傳感器對高爐內(nèi)的溫度進行實時監(jiān)測，溫度傳感器采用4-20 mA電流信號作為傳輸介質(zhì)，將模擬量信號傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集模塊中。

（2）數(shù)據(jù)采集層。數(shù)據(jù)采集模塊接收傳感器傳送過來的模擬量信號，通過現(xiàn)場總線實現(xiàn)模擬量數(shù)據(jù)信號的遠程傳輸，直至傳輸?shù)街醒肟刂剖业腜C終端。

（3）PC終端。PC終端通過專用的組態(tài)軟件實現(xiàn)對高爐的溫度變量的實時顯示，并提供友好的人機交互界面，完成數(shù)據(jù)的查詢、存儲和報表統(tǒng)計等管理功能。

（4）驅(qū)動執(zhí)行層。當被監(jiān)測的高爐溫度過低或過高或者異常超限時，由PC終端發(fā)出相應(yīng)的控制指令，經(jīng)過驅(qū)動機構(gòu)層實現(xiàn)控制指令的放大和執(zhí)行，輸出到動作執(zhí)行器，實現(xiàn)相關(guān)的報警動作或聯(lián)動控制動作。動作執(zhí)行器主要由氣閥和進料閥構(gòu)成，氣閥的開度可以降低高爐內(nèi)的溫度，進料閥的開度可以提高高爐內(nèi)的溫度，它們通過接收來自PC終端發(fā)出的控制指令，經(jīng)過驅(qū)動放大轉(zhuǎn)變?yōu)殚y門調(diào)節(jié)的開度大小，從而實現(xiàn)對高爐溫度的自動調(diào)節(jié)與控制。

2.3系統(tǒng)軟件設(shè)計

基于現(xiàn)場總線的高爐溫度自動調(diào)節(jié)與控制系統(tǒng)，采用組態(tài)軟件實現(xiàn)對高爐溫度參數(shù)的實時顯示，以提高人機交互系統(tǒng)的直觀性。該組態(tài)軟件可以采用當前市場上主流的組態(tài)軟件，例如wINCC，組態(tài)王等專業(yè)工控自動化組態(tài)軟件，也可以采用VB、VC等高級語言進行開發(fā)。由于該自動控制系統(tǒng)僅僅是對高爐的溫度參數(shù)進行實時監(jiān)測與顯示，因此軟件開發(fā)的工作量并不是很大，下面結(jié)合組態(tài)軟件的開發(fā)分析軟件系統(tǒng)的設(shè)計基本流程。

（1）系統(tǒng)界面設(shè)計。一個好的軟件系統(tǒng)必然有著良好的人機交互性，而這離不開系統(tǒng)的界面設(shè)計，因此要結(jié)合高爐的溫度控制選取合適的圖像圖形，提高軟件的可觀性。

（2）系統(tǒng)導航設(shè)計。由于軟件系統(tǒng)既要顯示溫度數(shù)據(jù)，還要提供數(shù)據(jù)報表、歷史曲線等其他數(shù)據(jù)管理功能，就需要提供良好的頁面之間的導航切換功能。

（3）系統(tǒng)數(shù)據(jù)設(shè)計。組態(tài)軟件或者說自動化控制系統(tǒng)軟件都離不開數(shù)據(jù)庫的開發(fā)，可以選用軟件自帶的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，也可以采用第三方數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，但是都必須要能夠為系統(tǒng)提供可靠的數(shù)據(jù)源。

（4）系統(tǒng)管理設(shè)計。出于對系統(tǒng)管理的安全性考慮，必須要對系統(tǒng)進行管理涉及，包括用戶認證，數(shù)據(jù)權(quán)限管理等等，這些都需要進行系統(tǒng)的管理功能的界定與設(shè)計。

3.結(jié)語

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是目前最新型的控制系統(tǒng)，代表了自動化的發(fā)展方向。從理論上講，雙向數(shù)字通信現(xiàn)場總線信號制技術(shù)必將會給火電廠安全經(jīng)濟運行及提高管理水平帶來實實在在的效益。這是過去在電廠中使用過的任何控制系統(tǒng)所無法與之相比擬的。高爐對于電廠電力生產(chǎn)以及尾氣排放具有重要的作用，本論文結(jié)合現(xiàn)場總線技術(shù)詳細探討了高爐溫度自動調(diào)節(jié)控制技術(shù)的應(yīng)用，對于現(xiàn)場總線技術(shù)在火力電廠領(lǐng)域的應(yīng)用，以及進一步提高火力電廠自動化控制水平都具有較好的指導借鑒意義。當然，在利用現(xiàn)場總線技術(shù)實現(xiàn)高爐溫度自動調(diào)節(jié)控制的過程中，還有一些具體的技術(shù)問題需要深入研究，這有待于廣大技術(shù)工程師的共同努力，才能夠最終實現(xiàn)火力電廠自動化控制水平的整體提高。