探究DCS控制系統(tǒng)在循環(huán)流化床鍋爐中的應用

摘 要：我國蘊含著豐富的煤炭資源，作為煤炭的生產和使用大國，在煤炭的工業(yè)生產利用方面卻較低。近年來，循環(huán)流化床鍋爐作為一種新型的燃料蒸汽動力設備，有效的提升了煤炭的利用率，減少了污染氣體的排放。而在循環(huán)流化床鍋爐中應用DCS控制系統(tǒng)，又可以推動工業(yè)生產的集成化、智能化發(fā)展。本文將簡單介紹循環(huán)流化床鍋爐的自動控制系統(tǒng)的組成，分析DCS控制系統(tǒng)在循環(huán)流化床鍋爐中的應用，為相關工作者提供參考借鑒。

關鍵詞：DCS控制系統(tǒng)；循環(huán)流化床鍋爐；自動控制系統(tǒng)

1 引言

隨著科學技術的發(fā)展，計算機技術被應用各行各業(yè)當中，DCS控制系統(tǒng)也得到了長足的成長和完善。傳統(tǒng)的集中式控制系統(tǒng)，一旦某個控制臺發(fā)生問題，將嚴重影響整個生產過程的正常運行。采用DCS控制系統(tǒng)，不僅可以提升工業(yè)生產的效率，而且推動了工業(yè)生產的自動化和智能化發(fā)展。因此，研究分析DCS控制系統(tǒng)在循環(huán)流化床鍋爐中的應用具有重要的現(xiàn)實意義。

2 DCS 系統(tǒng)與循環(huán)流化床鍋爐

作為工業(yè)生產的主要動力設備，鍋爐可以為工業(yè)生產提供穩(wěn)定的蒸汽動力。在對鍋爐設備進行控制時，控制系統(tǒng)需要具備多功能化，可以滿足鍋爐設備的多輸入、多輸出等要求。DCS系統(tǒng)又稱為集散系統(tǒng)，它以集中式控制系統(tǒng)為基礎，引入了先進了計算機系統(tǒng)，將其應用到循環(huán)流化床鍋爐中，不僅可以減少成本費用的支出，而且能夠借助計算機強大分析能力，為相關操作人員提供循環(huán)流化床鍋爐運行過程中的各項數(shù)據(jù)，包括設備的啟停記錄、相關報表的調閱和查詢、實時數(shù)據(jù)的顯示以及故障報警等功能。

3 循環(huán)流化床鍋爐的自動控制系統(tǒng)的組成

循環(huán)流化床鍋爐在運行過程中，不僅要求自身的運行穩(wěn)定安全，而且要求最大化的利用煤炭燃燒所產生的熱量，提升鍋爐運行的工作效率和經濟性。因此，組成循環(huán)流化床鍋爐（如圖1）的自動控制系統(tǒng)包含以下幾個方面：

3.1 送風系統(tǒng)

作為循環(huán)流化床鍋爐最復雜的部分，送風系統(tǒng)主要由兩部分組成，一部分為輸送用風，另外一部分為燃燒用風；通過送風系統(tǒng)對循環(huán)流化床鍋爐中的含氧量進行調節(jié)，從而計算出總風量的修正值，并借助變頻的手段實現(xiàn)對風機的控制調整，最終達到提升鍋爐燃燒效率的目的。

3.2 汽水系統(tǒng)

汽水系統(tǒng)在運行過程中，首先利用變 PID 參數(shù)三沖量的串級控制系統(tǒng)，實現(xiàn)汽包水位的控制，滿足鍋爐燃燒過程中有足夠的水可以進行蒸發(fā)。當三沖量控制系統(tǒng)發(fā)生故障時，利用汽水系統(tǒng)的相關參數(shù)設定，可以對汽包液位進行快速的恢復，從而避免影響鍋爐的正常運行。在汽水系統(tǒng)中，過熱蒸汽溫度的主要作用是將過熱器的出口溫度控制在系統(tǒng)要求的范圍內。它主要參考鍋爐的主蒸汽溫度，并輔助參考減溫器出口蒸汽溫度，形成經典的串級調節(jié)系統(tǒng)，實現(xiàn)對過熱器出口蒸汽溫度進行合理的調節(jié)，確保過熱器出口蒸汽溫度處于系統(tǒng)要求的范圍之內。

3.3 燃燒系統(tǒng)

燃燒系統(tǒng)的穩(wěn)定性，關系著整個鍋爐的安全穩(wěn)定運行。鍋爐的煤炭燃燒系統(tǒng)，很容易受到煤炭的質量、顆粒度大小等因素的影響。所以為了確保鍋爐的穩(wěn)定安全運行，在進行燃燒控制系統(tǒng)設計時，會將其設置成一個多輸入和多輸出的耦合控制系統(tǒng)，例如控制引風量、煤炭的使用量等。

4 DCS控制系統(tǒng)在循環(huán)流化床鍋爐中的應用

DCS系統(tǒng)可以推動循環(huán)流化床鍋爐運行的自動化、智能化水平。因此，在循環(huán)流化床鍋爐中，引入DCS控制系統(tǒng)，借助人機接口站和分散處理單元的有效結合，可以實現(xiàn)對循環(huán)流化床鍋爐在運行過程中產生的各項數(shù)據(jù)參數(shù)的采集和分析處理，幫助相關管理人員更好的掌握循環(huán)流化床鍋爐的運行情況。

4.1 DCS人機界面

利用DCS系統(tǒng)的人機界面，可以幫助相關操作人員掌握循環(huán)流化床鍋的運行情況以及歷史運行趨勢，并借助人機界面可以實現(xiàn)對系統(tǒng)的手動、自動調節(jié)，包括不限于引風、一次風、二次風等的調節(jié)和操作。其主要界面包含以下幾個方面：

①主菜單：通過不同的功能和流程操作界面，相關操作人員可以實現(xiàn)對循環(huán)流化床鍋爐運行過程中的相關數(shù)據(jù)趨勢進行調閱和對比；②主畫面：主要是對循環(huán)流化床鍋爐運行的主要參數(shù)進行實時顯示，并對故障點進行報警閃爍；③分畫面：顯示各調節(jié)系統(tǒng)的畫面，包含報警信息、相關控制流程圖以及數(shù)據(jù)參數(shù)的設定等信息；④報警畫面：當循環(huán)流化床鍋爐運行過程中，某項參數(shù)超過了系統(tǒng)的設定要求，會對其進行聲光報警，提醒相關工作人員進行查看和檢修。

4.2 鍋爐安全保護功能

通過DCS控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對循環(huán)流化床鍋爐的安全保護，包括不限于燃料安全、燃燒器管理、燃燒控制以及爐膛安全保護等。同時為了避免在系統(tǒng)操作過程中，因為人為的操作措施導致鍋爐出現(xiàn)運行異常，還可以通過在系統(tǒng)中設置多個安全級別，并對每個級別設置不用的權限。

①燃料安全的聯(lián)鎖保護：當循環(huán)流化床鍋爐在點火運行后，燃燒系統(tǒng)通過對引風機、一次風機以及二次風機的控制，實現(xiàn)鍋爐的正常運行，如果當其中一臺設備存在故障，無法運行時，利用DCS控制系統(tǒng)的燃料安全的聯(lián)鎖保護功能，可以立刻將無法運行設備與其他電機之間的聯(lián)鎖中斷，避免其影響其他設備的正常運行。

②燃燒控制系統(tǒng)的安全保護：借助DCS控制系統(tǒng)的燃燒控制系統(tǒng)的安全保護，可以有效的監(jiān)測汽包水位的高度，如果它低于系統(tǒng)設定的下限時，系統(tǒng)就會產生報警，并自動停止鍋爐的燃燒，避免出現(xiàn)干鍋引發(fā)嚴重的安全事故。

4.3 模擬量控制系統(tǒng)

通過DCS控制系統(tǒng)的模擬量控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對循環(huán)流化床鍋爐在運行過程中產生的各種參數(shù)、順序控制以及高級控制進行操作和監(jiān)視。在循環(huán)流化床鍋爐運行過程中，重點在于對燃燒系統(tǒng)的有效控制。

4.4 日志管理功能

顧名思義，所謂DCS控制系統(tǒng)的日志管理功能，就是利用計算機系統(tǒng)的存儲功能，實現(xiàn)對循環(huán)流化床鍋爐運行過程中產生的各項數(shù)據(jù)、報警記錄進行記錄，形成信息管理體系，方便相關管理人員和檢修人員對循環(huán)流化床鍋爐的歷史運行情況進行查詢。提升企業(yè)的管理水平。

4.5 事故追蹤功能

當循環(huán)流化床鍋爐在運行過程中，出現(xiàn)故障時，借助DCS控制系統(tǒng)的事故追蹤功能，可以對發(fā)生故障的位置、時間以及報警相關信息進行查閱，便于相關技術人員快速的定位鍋爐故障的位置，提升檢修效率。

5 結束語

綜上所述，隨著科學技術的進步，越來越多的先進科學技術應用到各行各業(yè)當中，推動了行業(yè)的自動化和智能化發(fā)展。本文通過對DCS 控制系統(tǒng)在循環(huán)流化床鍋爐中的應用分析，實現(xiàn)了對循環(huán)流化床鍋爐運行過程中相關運行數(shù)據(jù)的采集和實時處理，提高了煤炭燃料的利用率，降低了循環(huán)流化床鍋爐的故障率，實現(xiàn)了社會效益和經濟效益的雙豐收。因此，相關企業(yè)應當重視DCS控制系統(tǒng)的研究和分析，合理的利用它實現(xiàn)對循環(huán)流化床鍋爐的自動化、智能化控制，推動我國工業(yè)生產的可持續(xù)發(fā)展。

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作者簡介：

肖明其（1963- ），男，大學本科，主要從事電氣自動化方面工作。