基于PLC控制的锅炉实时监控系统的设计

邢庆洋（曲阜师范大学　工学院,山东　日照　276826）

基于PLC控制的锅炉实时监控系统的设计

邢庆洋
（曲阜师范大学工学院,山东日照276826）

摘要：锅炉的运用随着现代社会的高速发展日益广泛，但如何广泛，高效的进行生产也是一个问题，这里主要讨论锅炉的系统控制方案和控制系统的设计为主要讨论点，同时对锅炉的现状，未来发展和PLC技术的融合等方面进行分析。

关键词：PLC锅炉；实时监控；设计

这里通过PLC技术运用在锅炉的实时监控系统中，通过现在计算机统一管理和操作的技术，使锅炉系统的进行流程化的作业，其中PLC技术有着传统技术不可替代的优势。

1　锅炉的构成，现状以及发展前景

1.1锅炉的构成

（1）气锅：上下锅炉和沸水管构成。外部的烟气对水进行加热，从而引发管簇内的自然循环流动，汽化后产生的饱和蒸汽聚集在锅里，下锅筒连接着沸水管，同时也有蓄水的作用。

（2）炉膛：相当于燃烧车间，送入的燃料在此燃烧后释放能量。送入燃烧所需的空气后，传送设备把燃料送入炉膛，经过内部燃烧过后，所剩的灰渣会被送到除灰口，落入灰斗。整个过程产生的高温烟气，经过锅炉的每个受热面，将热量传递给水后，高温烟气经由烟囱排出。

（3）过热器和省煤器：对炉膛内燃烧产生的饱和蒸汽进行再次加热的过热装置是过热器。在炉膛内产生的烟气中的余热进行再次利用，对设备内的给水进行再次加热，从而降低排放的烟气的温度的加热器是省煤器。两装置都属于内部加热器

（4）此设备是炉膛内产生的烟气中的余热进行再次利用，对设备内的给水进行再次加热，从而降低排放的烟气的温度的加热器。

（5）空气预热装置：对离开省煤器的烟气的余热进行再次利用，对燃料燃烧时所需的空气进行加热处理的换热装置。在工业生产中，大中型锅炉一般都设有空气预热器。

1.2锅炉技术的现状

传统的锅炉设备主要以继电器—接触器来进行控制，其中给水，鼓风，引风等过程主要都是以人公手动的形式进行操作，由输入电路，输出电路，控制电路和生产现场这几个部分构成。在过去的生产活动中，人公控制是主要的操作手段，但社会的不断进步后对企业的生产规模提出了更高的要求，这种老式的控制手段已无法适应现阶段对工艺的高产量，高精确度等要求，此时改革已是势在必行。

1.3 PLC技术在锅炉上的发展前景

经济角度上来说，自动化控制，能源消耗低，哪个部分出问题直接反应在操作系统中，可以减少反复排查的时间，降低产品维护成本。技术层面上来说，整个系统都采用高质量和高效率的部件，电子技术对其每个环节进行精确化控制，优化每个调节量。安全性方面来说，整个锅炉系统的各个部分都能进行独立的运行，在遇到紧急状况时可以单独停止故障部件进行维护，维护人员的安全操作得到了保障。

2　锅炉系统控制方案

链条炉排锅炉因为其内部结构紧凑，系统成熟，稳定的性能等特点使它在常见的锅炉设备中被运用的最为广泛。

2.1锅炉水位控制方案

在锅炉的运行过程中对锅炉工作质量和生产效率汽包水位起到至关重要的作用。汽包水位也是锅炉安全运行的前提条件，太低则会破换锅炉内的水循环，从而引发水冷壁管破裂和锅炉干烧等情况，如果汽包因此影响而受到损坏，还有可能引发装置爆炸；同时水位过高的话，则汽水混合物不能有效分离，从而蒸汽中会有“带水”的现象，会引发热管壁结垢，长时间以来会引发相关负载设备的损坏。

2.2锅炉汽包水位控制方案设计

三级冲量控制，双冲量控制和单冲量控制在此方案的设计过程中有明显的控制优势。在单冲量系统无法解决的“虚假水位”的问题时，双冲量可以解决这个问题，但是双冲量却在对调节阀的静态补偿和给水系统的干扰的问题上得不到很好的解决。

3　锅炉的燃烧控制方案

工业锅炉的操作是一个多输入和输出，非线性的一个操作对象，当某一个参数发生变化是，其余参数也会受到影响而产生变化，每个参数之间的关系极为复杂而且还会相互影响。锅炉的燃烧过程中需要注意给煤量的控制，通风速率，和炉膛负压的及时监控。燃料的用量调节蒸汽的压力，送风的快慢控制烟气的含量，以及引风量控制炉膛负压。彼此之间精确的用量使设备能正常运行，不仅提高了安全性也提高了产品的生产效率。

锅炉内蒸汽压是整个人燃烧过程的重要参数之一，其中需要对给煤量和蒸汽流量进行主要观察和控制，这两方面是影响蒸汽压的重要因素。

送风量是保证充分燃烧的条件，送风量决定了烟氧量，但因为控制的过程中对烟氧量达不到及时调节，所以使用烟气含氧量为主，送风量为辅的联合控制，结合送煤量，使燃烧过程的富氧量出于稳定值。

引风量的稳定决定了炉膛负压是否平稳，一旦炉内燃烧发生变化则会影响炉膛负压，因此控制引风量也是燃烧过程的一大关键因素。

4　锅炉的核心控制系统

4.1硬件设备的选择

（1）电动机。合适的电动机不仅能对设备提高最大供能，同时对设备的零部件安装，性能设计和生产效率都有很大的影响。

（2）变频器。利用电力半导体的通断作用实现将工频电源转化为另一频率的电能转换装置，对交流异步电机的软起步，变频，调速，提高运行精度，改变功率因子等方面有巨大作用。

（3）变送器。变送器在接受传感器的信号后能迅速转化为控制中心所接收的电信号。能把非电量输入转化为电流或电压信号，同时把电信号传送给控制中心。同时，大多的监控信号也都有变送器发出。

（4）电源。锅炉控制系统中，除了需要接人二相交流电以外，一此控制器件的电源为DC24V。

（5）PLC。由机架，I/O模块，CPU，功能模块，接口模块，通信模块，电源和程序设计计算器组成，可以由CPU或通信模块与计算机连接，实现统一化管理。

4.2软件的选择与设计

在锅炉生产的给水的过程中，采用电动机给水，因为设备处于长期高频率使用环境，因此容易损坏，需要准备备用设备。

燃烧控制的过程中，需要用变频器对给煤机启用和用量进行调节，同时炉排电机也需要约变频器进行结合。

在锅炉运转过程中，需要防止设备过热的运转过程，产生危险，需要温水进行实时降温，保证机械的正常负载运行。

5　结语

通过对锅炉生产中的监控控制系统的实际分析，明确了PLC技术在锅炉的生产过程中，有着传统生产方式无法取代的优点，随着技术的不断进步相信不久的将来工业化生产会得到更优良的改善。

参考文献：

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[2]欧阳源敏,丁维明.锅炉实时监控系统的研究与实现[J].能源研究与利用,2011(09).

[3]杨宁，赵玉刚集散控制系统及现场总线2版[M].北京:北京航空航天大学出版社,2013(02).