原油加热燃烧器控制系统的设计及应用

来元俊　陆文龙　张瑞庆

摘 要 针对采油一厂采油作业区的原油加热，设计改造了一种满足安全生产具有自动点炉的多功能燃烧器控制系统。系统采用PLC作为控制核心，以人机界面WINCC作为监视和控制中心，实现燃烧过程、安全检测和危险防范的自动化，避免了人工操作方式的弊端，保证了操作人员的安全性，实现了燃烧器的安全精确控制。

关键词 加热；安全；精确

中图分类号：TE936 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）14-0015-01

燃烧器以工业生产中的天然气作为燃烧原料，主要用于采油作业区原油加热。目前燃烧器的自动化控制系统程度较低，需要操作人员到现场点炉，具有较高的安全隐患，随着PLC技术的不断发展，使得智能控制和高可靠性的全智能燃烧器的开发成为必然。老式燃烧器不能实时监控现场燃烧器状况，更不能及时判断和处理异常现象，针对这种情况，研究和设计了全自动化多功能燃烧器PLC控制系统，大幅度提高了燃烧器的高效性和安全可靠性。

1 控制系统的组成

燃烧器系统主要由西门子PLC、交流接触器、电机、现场检测传感器、燃料电磁阀和点火检测装置组成。利用PT100温度传感器测得炉膛温度值，经过PLC的内部检测运算，把输入信号和给定值进行比较，根据比较结果来判断现在需要启炉停炉还是大小火转换，报警菜单会实时显示炉子在运行状态的故障报警。简化了现场燃烧器控制箱，提高了设备使用年限，减少了故障判断，具有以下优点。

1）控制系统由PLC控制，控制机柜安装在值班室，省去了老式控制系统的程控器和控制板，减轻了维修人员的劳动强度。

2）PLC控制程序对现场每一个设备进行了报警编写，在燃烧器运行不正常时，通过报警历史记录查询故障点源，减少了故障维修判断的时间。

3）操作人员在值班室的数据监控电脑上进行启停炉，不用去现场操作，操作人员的安全系数得到了保障。

4）现场燃烧器控制参数实时监控，确保燃烧器安全稳定

运行。

5）监控数据实现三级实时监控，给决策者提供了决策平台。

2 系统的硬件组成

控制系统采用西门子S7-300PLC作为过程控制器，系统中的DI点有燃烧器远程启停、大火状态、小火状态、点火位置、来气压力、鼓风压力、鼓风机热保护和火焰探测，DO包括伺服电机、电磁阀、点火控制。炉子用的模块有模拟量输入卡键、数字量输入卡键和数字量输出卡键。现场过来的220V状态量需要通过继电器转换才能进入卡键。

3 系统功能的实现

燃烧器控制系统实现功能如下，主要功能有点炉自动吹扫、自动启炉和停炉，大小火转换，火焰检测和故障报警。

1）点炉自动吹扫。

在冷炉启动、点火失败或运行过程中，都需要对炉膛完成一次成功的吹扫，时间控制在120秒，这样可以有效的清除在炉膛中可能聚集的可燃气体，提高燃烧器运行的可靠性。

2）自动启炉和停炉。

操作人员到现场启完炉以后，不能实时监测燃烧状况，无法预测突发事故，极易出现安全事故。现在自动启炉和停炉过程全部实现自动化，只需要在值班室的监控电脑上进行操作，点火成功后，会有返回的信号，若点火不成功，回反馈回故障报警，提示燃烧器设备的故障原因，减少了故障判断的时间。自动启炉和停炉是根据炉膛温度控制实现，根据温度设置的上下限，自动实现控制功能。

3）大小火转换。

伺服电机是控制点火位置、小火转换和大火转换。为了能更好的和PLC系统融合，对其进行了改造，点火位置、小火状态和大火状态用伺服电机上的一个继电器实现，进行电路焊接，实现了状态量的检测。

4）火焰检测。

在燃烧器运行过程中，燃烧状况的在线监测是确保设备安全稳定运行的重要条件，这里采用的是西门子火焰探测仪，实现对炉膛火焰的检测，重要检测包括炉火的成功检测盒炉膛熄火检测。

5）故障报警。

控制燃烧器的设备都设计了故障报警，有进气电磁阀故障报警、启炉不正常报警、点火故障报警等，每个故障报警都连锁停炉，给燃烧器的正常运行提供了安全保障。

4 WINCC系统控制

操作人员通过WINCC系统控制画面对燃烧器进行启停操作，可以对现场设备进行手动和自动操作，自动情况下，只需要电机启炉按钮就可以实现对炉子的启动。操作画面设有操作权限，提高了燃烧器设备的安全操作。（见图1）

5 结束语

随着采油一厂标准化场站的建设，PLC作为控制系统的核心，以人机界面作为监控和控制中心，在保证燃烧器系统安全的前提下，实现燃烧过程、安全监测和危险防范的自动化，改进了人工现场操作方式的弊端，为分析预测燃烧过程和确保工况安全稳定运行提供了有效的监控调节手段。数据实现了三级实时监控，为决策者提供了生产决策平台。

参考文献

[1]吕勇哉.工业过程模型化及计算机控制[M].北京：化学工业出版社，2004.

[2]陈刚.PLC控制系统的设计应用[M].北京：中国科学技术出版社，2003.endprint

摘 要 针对采油一厂采油作业区的原油加热，设计改造了一种满足安全生产具有自动点炉的多功能燃烧器控制系统。系统采用PLC作为控制核心，以人机界面WINCC作为监视和控制中心，实现燃烧过程、安全检测和危险防范的自动化，避免了人工操作方式的弊端，保证了操作人员的安全性，实现了燃烧器的安全精确控制。

关键词 加热；安全；精确

中图分类号：TE936 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）14-0015-01

燃烧器以工业生产中的天然气作为燃烧原料，主要用于采油作业区原油加热。目前燃烧器的自动化控制系统程度较低，需要操作人员到现场点炉，具有较高的安全隐患，随着PLC技术的不断发展，使得智能控制和高可靠性的全智能燃烧器的开发成为必然。老式燃烧器不能实时监控现场燃烧器状况，更不能及时判断和处理异常现象，针对这种情况，研究和设计了全自动化多功能燃烧器PLC控制系统，大幅度提高了燃烧器的高效性和安全可靠性。

1 控制系统的组成

燃烧器系统主要由西门子PLC、交流接触器、电机、现场检测传感器、燃料电磁阀和点火检测装置组成。利用PT100温度传感器测得炉膛温度值，经过PLC的内部检测运算，把输入信号和给定值进行比较，根据比较结果来判断现在需要启炉停炉还是大小火转换，报警菜单会实时显示炉子在运行状态的故障报警。简化了现场燃烧器控制箱，提高了设备使用年限，减少了故障判断，具有以下优点。

1）控制系统由PLC控制，控制机柜安装在值班室，省去了老式控制系统的程控器和控制板，减轻了维修人员的劳动强度。

2）PLC控制程序对现场每一个设备进行了报警编写，在燃烧器运行不正常时，通过报警历史记录查询故障点源，减少了故障维修判断的时间。

3）操作人员在值班室的数据监控电脑上进行启停炉，不用去现场操作，操作人员的安全系数得到了保障。

4）现场燃烧器控制参数实时监控，确保燃烧器安全稳定

运行。

5）监控数据实现三级实时监控，给决策者提供了决策平台。

2 系统的硬件组成

控制系统采用西门子S7-300PLC作为过程控制器，系统中的DI点有燃烧器远程启停、大火状态、小火状态、点火位置、来气压力、鼓风压力、鼓风机热保护和火焰探测，DO包括伺服电机、电磁阀、点火控制。炉子用的模块有模拟量输入卡键、数字量输入卡键和数字量输出卡键。现场过来的220V状态量需要通过继电器转换才能进入卡键。

3 系统功能的实现

燃烧器控制系统实现功能如下，主要功能有点炉自动吹扫、自动启炉和停炉，大小火转换，火焰检测和故障报警。

1）点炉自动吹扫。

在冷炉启动、点火失败或运行过程中，都需要对炉膛完成一次成功的吹扫，时间控制在120秒，这样可以有效的清除在炉膛中可能聚集的可燃气体，提高燃烧器运行的可靠性。

2）自动启炉和停炉。

操作人员到现场启完炉以后，不能实时监测燃烧状况，无法预测突发事故，极易出现安全事故。现在自动启炉和停炉过程全部实现自动化，只需要在值班室的监控电脑上进行操作，点火成功后，会有返回的信号，若点火不成功，回反馈回故障报警，提示燃烧器设备的故障原因，减少了故障判断的时间。自动启炉和停炉是根据炉膛温度控制实现，根据温度设置的上下限，自动实现控制功能。

3）大小火转换。

伺服电机是控制点火位置、小火转换和大火转换。为了能更好的和PLC系统融合，对其进行了改造，点火位置、小火状态和大火状态用伺服电机上的一个继电器实现，进行电路焊接，实现了状态量的检测。

4）火焰检测。

在燃烧器运行过程中，燃烧状况的在线监测是确保设备安全稳定运行的重要条件，这里采用的是西门子火焰探测仪，实现对炉膛火焰的检测，重要检测包括炉火的成功检测盒炉膛熄火检测。

5）故障报警。

控制燃烧器的设备都设计了故障报警，有进气电磁阀故障报警、启炉不正常报警、点火故障报警等，每个故障报警都连锁停炉，给燃烧器的正常运行提供了安全保障。

4 WINCC系统控制

操作人员通过WINCC系统控制画面对燃烧器进行启停操作，可以对现场设备进行手动和自动操作，自动情况下，只需要电机启炉按钮就可以实现对炉子的启动。操作画面设有操作权限，提高了燃烧器设备的安全操作。（见图1）

5 结束语

随着采油一厂标准化场站的建设，PLC作为控制系统的核心，以人机界面作为监控和控制中心，在保证燃烧器系统安全的前提下，实现燃烧过程、安全监测和危险防范的自动化，改进了人工现场操作方式的弊端，为分析预测燃烧过程和确保工况安全稳定运行提供了有效的监控调节手段。数据实现了三级实时监控，为决策者提供了生产决策平台。

参考文献

[1]吕勇哉.工业过程模型化及计算机控制[M].北京：化学工业出版社，2004.

[2]陈刚.PLC控制系统的设计应用[M].北京：中国科学技术出版社，2003.endprint

摘 要 针对采油一厂采油作业区的原油加热，设计改造了一种满足安全生产具有自动点炉的多功能燃烧器控制系统。系统采用PLC作为控制核心，以人机界面WINCC作为监视和控制中心，实现燃烧过程、安全检测和危险防范的自动化，避免了人工操作方式的弊端，保证了操作人员的安全性，实现了燃烧器的安全精确控制。

关键词 加热；安全；精确

中图分类号：TE936 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）14-0015-01

燃烧器以工业生产中的天然气作为燃烧原料，主要用于采油作业区原油加热。目前燃烧器的自动化控制系统程度较低，需要操作人员到现场点炉，具有较高的安全隐患，随着PLC技术的不断发展，使得智能控制和高可靠性的全智能燃烧器的开发成为必然。老式燃烧器不能实时监控现场燃烧器状况，更不能及时判断和处理异常现象，针对这种情况，研究和设计了全自动化多功能燃烧器PLC控制系统，大幅度提高了燃烧器的高效性和安全可靠性。

1 控制系统的组成

燃烧器系统主要由西门子PLC、交流接触器、电机、现场检测传感器、燃料电磁阀和点火检测装置组成。利用PT100温度传感器测得炉膛温度值，经过PLC的内部检测运算，把输入信号和给定值进行比较，根据比较结果来判断现在需要启炉停炉还是大小火转换，报警菜单会实时显示炉子在运行状态的故障报警。简化了现场燃烧器控制箱，提高了设备使用年限，减少了故障判断，具有以下优点。

1）控制系统由PLC控制，控制机柜安装在值班室，省去了老式控制系统的程控器和控制板，减轻了维修人员的劳动强度。

2）PLC控制程序对现场每一个设备进行了报警编写，在燃烧器运行不正常时，通过报警历史记录查询故障点源，减少了故障维修判断的时间。

3）操作人员在值班室的数据监控电脑上进行启停炉，不用去现场操作，操作人员的安全系数得到了保障。

4）现场燃烧器控制参数实时监控，确保燃烧器安全稳定

运行。

5）监控数据实现三级实时监控，给决策者提供了决策平台。

2 系统的硬件组成

控制系统采用西门子S7-300PLC作为过程控制器，系统中的DI点有燃烧器远程启停、大火状态、小火状态、点火位置、来气压力、鼓风压力、鼓风机热保护和火焰探测，DO包括伺服电机、电磁阀、点火控制。炉子用的模块有模拟量输入卡键、数字量输入卡键和数字量输出卡键。现场过来的220V状态量需要通过继电器转换才能进入卡键。

3 系统功能的实现

燃烧器控制系统实现功能如下，主要功能有点炉自动吹扫、自动启炉和停炉，大小火转换，火焰检测和故障报警。

1）点炉自动吹扫。

在冷炉启动、点火失败或运行过程中，都需要对炉膛完成一次成功的吹扫，时间控制在120秒，这样可以有效的清除在炉膛中可能聚集的可燃气体，提高燃烧器运行的可靠性。

2）自动启炉和停炉。

操作人员到现场启完炉以后，不能实时监测燃烧状况，无法预测突发事故，极易出现安全事故。现在自动启炉和停炉过程全部实现自动化，只需要在值班室的监控电脑上进行操作，点火成功后，会有返回的信号，若点火不成功，回反馈回故障报警，提示燃烧器设备的故障原因，减少了故障判断的时间。自动启炉和停炉是根据炉膛温度控制实现，根据温度设置的上下限，自动实现控制功能。

3）大小火转换。

伺服电机是控制点火位置、小火转换和大火转换。为了能更好的和PLC系统融合，对其进行了改造，点火位置、小火状态和大火状态用伺服电机上的一个继电器实现，进行电路焊接，实现了状态量的检测。

4）火焰检测。

在燃烧器运行过程中，燃烧状况的在线监测是确保设备安全稳定运行的重要条件，这里采用的是西门子火焰探测仪，实现对炉膛火焰的检测，重要检测包括炉火的成功检测盒炉膛熄火检测。

5）故障报警。

控制燃烧器的设备都设计了故障报警，有进气电磁阀故障报警、启炉不正常报警、点火故障报警等，每个故障报警都连锁停炉，给燃烧器的正常运行提供了安全保障。

4 WINCC系统控制

操作人员通过WINCC系统控制画面对燃烧器进行启停操作，可以对现场设备进行手动和自动操作，自动情况下，只需要电机启炉按钮就可以实现对炉子的启动。操作画面设有操作权限，提高了燃烧器设备的安全操作。（见图1）

5 结束语

随着采油一厂标准化场站的建设，PLC作为控制系统的核心，以人机界面作为监控和控制中心，在保证燃烧器系统安全的前提下，实现燃烧过程、安全监测和危险防范的自动化，改进了人工现场操作方式的弊端，为分析预测燃烧过程和确保工况安全稳定运行提供了有效的监控调节手段。数据实现了三级实时监控，为决策者提供了生产决策平台。

参考文献

[1]吕勇哉.工业过程模型化及计算机控制[M].北京：化学工业出版社，2004.

[2]陈刚.PLC控制系统的设计应用[M].北京：中国科学技术出版社，2003.endprint