DCS在熱電廠鍋爐控制中的應(yīng)用

王 鵬

（天津市中環(huán)自動化技術(shù)控制設(shè)備有限公司，天津 300384）

在供熱企業(yè)運行及發(fā)展中，DCS系統(tǒng)作為一種核心的微控制軟件，結(jié)合了計算機使用原理，通過現(xiàn)代技術(shù)、遠(yuǎn)程技術(shù)以及顯示技術(shù)的綜合運用，形成一種多功能的網(wǎng)絡(luò)工程模式，將該種系統(tǒng)運用在熱電廠供熱中，可以滿足供熱系統(tǒng)的多功能運行需求，實現(xiàn)供熱系統(tǒng)控制的最終目的。但是，現(xiàn)階段的大部分DCS系統(tǒng)只是運用在電氣系統(tǒng)以及汽機系統(tǒng)之中，為了改變這種限制性問題，應(yīng)該將熱電廠鍋爐系統(tǒng)的運用作為重點，通過控制系統(tǒng)以及控制方案的科學(xué)設(shè)計，提高熱電廠鍋爐系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，為電氣系統(tǒng)的運行提供支持。

1 熱電廠鍋爐控制系統(tǒng)的組成

1.1 MCS系統(tǒng)

MCS系統(tǒng)是模擬量控制系統(tǒng)的簡稱，主要是根據(jù)發(fā)出控制信號形式進(jìn)行中間繼電器的使用，實現(xiàn)對設(shè)備現(xiàn)場運行狀況的實時控制。例如，在鍋爐制粉系統(tǒng)運行中，其結(jié)果如圖1所示?？刂葡到y(tǒng)會通過負(fù)荷能量以及能量質(zhì)量的分析，進(jìn)行信號的直接、快速反饋，從而形成一種閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，通過對控制系統(tǒng)信號的優(yōu)化補償，實現(xiàn)靜態(tài)系統(tǒng)、動態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定協(xié)調(diào)。而且，對機組進(jìn)行自動補償以及修整中，應(yīng)該將自動化的控制系統(tǒng)控制在特定的范圍內(nèi)，實現(xiàn)自動化的設(shè)備監(jiān)控，保證供熱系統(tǒng)的穩(wěn)定運行[1]。

1.2 FSSS系統(tǒng)

熱電廠鍋爐控制系統(tǒng)運行中，通過安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）的運用，可以實現(xiàn)對鍋爐爐膛的安全監(jiān)控，保證系統(tǒng)運行的安全性、穩(wěn)定性。而且，在燃燒器控制中，通常需要在鍋爐點火準(zhǔn)備的狀態(tài)下，將燃燒控制器融入在點火槍之中，通過啟動鍵盤上的燃燒點火鍵，使燃料在安全的范圍內(nèi)有序操作，提高鍋爐膛安全運行的整體效率。

圖1 鍋爐制粉系統(tǒng)Fig.1 Boiler pulverizing system

圖2 DCS在熱電廠鍋爐控制系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)Fig.2 Regulation of DCS in boiler control system of thermal power plant

1.3 SCS系統(tǒng)

在熱電廠鍋爐控制系統(tǒng)運行中，通過SCS系統(tǒng)的運用可以實現(xiàn)順序控制，實現(xiàn)各個電廠設(shè)備之間的自動啟動、主動運行以及中止運行等。在DCS系統(tǒng)運行中，通常會按照特定的指令進(jìn)行邏輯順序的控制。所以，在DCS系統(tǒng)運行中，需要通過SCS系統(tǒng)對各個流程進(jìn)行檢查，避免運行故障的發(fā)生，實現(xiàn)系統(tǒng)運行的安全性、穩(wěn)定性[2]。

2 DCS在熱電廠鍋爐控制中的應(yīng)用

2.1 鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的運用

伴隨熱電廠的發(fā)展，一些鍋爐燃燒系統(tǒng)的運用不能及時、準(zhǔn)確測得給煤量，增加鍋爐燃燒控制中的風(fēng)煤比，無法實現(xiàn)熱電廠系統(tǒng)運行的安全性、穩(wěn)定性。在鍋爐燃燒系統(tǒng)運行中，通過鍋爐進(jìn)風(fēng)量以及鼓風(fēng)機轉(zhuǎn)速關(guān)系的協(xié)調(diào)，可以實現(xiàn)對鍋爐風(fēng)煤比的控制。通常狀況下，在鍋爐燃燒控制系統(tǒng)運用中，其運行過程包括以下內(nèi)容：第一，在控制鍋爐燃燒中，應(yīng)該考慮到媒質(zhì)的變化狀態(tài)，當(dāng)煤質(zhì)量發(fā)生一定的轉(zhuǎn)變時，會對風(fēng)煤比帶來影響。因此，在鍋爐燃燒控制系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)風(fēng)煤比的合理靈活運用，應(yīng)該通過控制值的確定提高系統(tǒng)轉(zhuǎn)變的有效性，實現(xiàn)鍋爐燃燒系統(tǒng)的穩(wěn)定運行；第二，在系統(tǒng)初投運行中，可以通過對以往經(jīng)驗的分析以及試驗項目的初步確定，進(jìn)行風(fēng)煤比的協(xié)調(diào)，之后按照系統(tǒng)運行的狀態(tài)定時啟動尋優(yōu)功能，系統(tǒng)中的爐膛溫度會按照特定的變化以及含氧量運行，提高鍋爐熱燃燒的經(jīng)濟價值，實現(xiàn)熱控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。因此，在熱電廠鍋爐控制系統(tǒng)運行中，為提高設(shè)備運行的穩(wěn)定性，項目管理者應(yīng)該認(rèn)識到DCS系統(tǒng)的使用功能，通過設(shè)備組成、設(shè)備運行以及設(shè)備控制狀況的分析，進(jìn)行熱電廠鍋爐系統(tǒng)運行的調(diào)節(jié)，以保護(hù)系統(tǒng)運行的安全性，實現(xiàn)熱電廠的經(jīng)濟發(fā)展。

2.2 煙氣含量控制系統(tǒng)的運用

通過對煙氣中含氧量的分析，在排煙系統(tǒng)熱損失增大的狀況下，爐膛的問題會不斷降低，這種狀況下系統(tǒng)中的含氧量以及空氣系數(shù)必然存在，當(dāng)煙煤控制系數(shù)為1.3～1.5時，需要通過檢測爐膛內(nèi)的煙氣含量進(jìn)行空氣系數(shù)的計算，以提高系統(tǒng)運行的安全性、穩(wěn)定性[3]。

2.3 爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)的運用

DCS在熱電廠鍋爐控制中，當(dāng)鼓風(fēng)量發(fā)生變化時，引風(fēng)量會在爐膛負(fù)壓的狀況下進(jìn)行偏差控制，之后通過對風(fēng)變頻器的調(diào)節(jié)，提高引風(fēng)量的穩(wěn)定性，避免爐膛內(nèi)負(fù)壓波動現(xiàn)象的發(fā)生。因此，在爐膛負(fù)壓設(shè)計中，應(yīng)該通過前饋——反饋系統(tǒng)的構(gòu)建，提高信號輸出的準(zhǔn)確性，保持爐膛負(fù)壓的恒定運行。

2.4 供熱運行系統(tǒng)的控制

DCS在熱電廠鍋爐控制系統(tǒng)運行的過程中，不僅需要滿足鍋爐經(jīng)濟燃燒的需求，而且也應(yīng)該保證用戶負(fù)荷的基本需求，使系統(tǒng)的運行達(dá)到節(jié)能、恒定的最終目的。其結(jié)果如圖2所示。因此，在供熱系統(tǒng)中，應(yīng)該同鍋爐控制的狀況進(jìn)行不同負(fù)荷變化的分析，之后靈活地調(diào)節(jié)出水溫度，保證控制系統(tǒng)運行的安全性、穩(wěn)定性。通常狀況下，DCS在熱電廠鍋爐供熱運行系統(tǒng)中，為了提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，應(yīng)該做到以下內(nèi)容：第一，鍋爐出水系統(tǒng)會受到鍋爐經(jīng)濟燃燒之外的影響。鍋爐出水系統(tǒng)的溫度會直接影響用戶對系統(tǒng)的使用狀況，整個過程中為了保證用戶對符合的使用需求，應(yīng)該提高節(jié)能運行的穩(wěn)定性，保證水溫度的平衡狀態(tài)，不斷延長鍋爐系統(tǒng)的使用壽命，實現(xiàn)對供熱運行系統(tǒng)的科學(xué)控制；第二，在鍋爐出水中，當(dāng)發(fā)生鍋爐流量、進(jìn)水溫度、煤質(zhì)等因素變化時，會對鍋爐系統(tǒng)的運行帶來影響，針對這種問題，供熱運行系統(tǒng)可以通過調(diào)節(jié)爐膛溫度進(jìn)行煤量控制，避免燃動對鍋爐系統(tǒng)運行帶來的影響。相關(guān)人員可以根據(jù)系統(tǒng)的出水溫度進(jìn)行給定值偏差的確定，實現(xiàn)供熱系統(tǒng)的穩(wěn)定運行[4]。

2.5 聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)的運用

在熱電廠鍋爐系統(tǒng)運行中，通過聯(lián)鎖保護(hù)控制系統(tǒng)的運用，可以結(jié)合系統(tǒng)運行的狀態(tài)，進(jìn)行調(diào)節(jié)項目的構(gòu)建。通常狀況下，在鍋爐出水溫度超過了超高限或是出水壓力的超低限時，系統(tǒng)程序會按照先停爐排、再停鼓風(fēng)、最后停引風(fēng)的流程進(jìn)行自動運行，充分保證系統(tǒng)運行的安全性、穩(wěn)定性。當(dāng)爐膛內(nèi)的壓力為正時，爐膛內(nèi)的火焰噴出，這種現(xiàn)象會對人員以及設(shè)備的安全運行造成影響，這種狀況下應(yīng)該通過強制技術(shù)的運用改變鼓風(fēng)量以及引風(fēng)量，保證熱電廠鍋爐系統(tǒng)維持在成長狀態(tài)，提高系統(tǒng)運行的整體效率[5]。

3 結(jié)束語

總而言之，DCS在熱電廠鍋爐控制系統(tǒng)的運用中，為提高設(shè)備運行的穩(wěn)定性，項目管理者應(yīng)該認(rèn)識到DCS系統(tǒng)的使用功能，通過設(shè)備組成、設(shè)備運行以及設(shè)備控制狀況的分析，進(jìn)行熱電廠鍋爐系統(tǒng)運行的調(diào)節(jié)，以保護(hù)系統(tǒng)運行的安全性、穩(wěn)定性。一般情況下，在DCS系統(tǒng)中，應(yīng)該通過爐燃燒控制系統(tǒng)的運用、煙氣含量控制系統(tǒng)的運用、爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)的運用、供熱運行系統(tǒng)的控制以及聯(lián)鎖保護(hù)措施的運用，實現(xiàn)熱電廠鍋爐控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運用，推動電廠運行的穩(wěn)步發(fā)展。