DCS下的锅炉电气自动控制系统应用的作用

杜海香

(太原锅炉集团有限公司，山西 太原 030001)

现如今的工业发展非常迅速，并且逐渐向着高速以及自动化的方向发展，因此在锅炉的控制方面，各企业普遍使用了DCS控制系统来完成锅炉的自动化控制。因此，在锅炉的DCS系统运营的过程当中，其运行的可靠性和安全性直接影响着企业的安全生产以及经济效益。锅炉的DCS控制系统的基础是微处理器，其属于一种过程监控和过程控制共同组成的多级计算机系统。在运行的过程当中可以通过网络完成全方位的监控以及采集与控制，能够通过计算机对锅炉现场的数据进行采集并且能够处理锅炉现场的一些问题。使用DCS系统有利于帮助锅炉燃烧更好，并且也能够完成节能减耗的目标。将DCS控制系统应用在锅炉电气自动控制系统当中能够有效的控制锅炉的燃烧，并且具有开放性，可靠性以及灵活性的特点。正是这些特点使DCS系统在工业控制当中得到非常广泛的应用。

1 DCS自动控制系统的功能

在锅炉运行的过程中，使用自动控制系统的主要目的就是为了能够有效的去调节锅炉出口的蒸汽的流量，以及查看锅炉的压力及温度，这样就能够随时维持好汽包水位，让其在允许的范围之内，并且要保证燃烧的经济性以及设备在运行时的安全性。

1.1 锅炉燃烧过程的控制

在锅炉燃烧的过程中对其进行控制，主要目的是为了使燃料所燃烧出的热量能够适应外界对锅炉所输出的蒸汽。这样可以保证锅炉能够安全并且经济的运行。为了提高锅炉运行时的经济性，我们可以去调节负荷或者是在燃烧的时候及时地送风以及对引风量进行调节跟改变。在控制锅炉燃烧的时候主要有三个任务，第一个任务就是一定要维持锅炉的出口蒸汽压力的稳定性，如果锅炉的蒸汽压力偏离了固定值，那么应该及时地去控制锅炉的燃烧率，以保证锅炉的出口蒸汽能够为给定值。第二个任务是保持锅炉的炉膛当中的过剩空气的系数是最优状态。为了能够更好的维持过剩空气的系数，我们可以适当的调整送风量以及燃料量的比例。只有维持在最优过剩空气系数的时候才可以完全燃烧，并且这样热损失量比较小。第三个是维持好锅炉内的负压不出现变化。当送风量出现变化的时候，引风量也要相应的出现一些变化。一定要维持锅炉的负压不出现变化，这样才能够确保锅炉燃烧时是安全的[1-3]。

1.2 锅炉汽包水位的控制

锅炉能够安全运行的一个重要的参数就是汽包水位是否是正常的。本研究所介绍的保证锅炉汽包水位的稳定性的主要构成部分包括给水流量，汽包液位以及蒸汽流量调节主给水阀。锅炉会提供两个不同的调节水阀，主调节阀是在正常负荷和高负荷的时候使用的，其发挥着非常大的作用。备用阀是在低负荷的时候使用的。同时也可以将其作为主调节阀的一个备用选项。对锅炉汽包给水进行控制，主要目的就是为了让汽包水位在允许的范围内，这样可以保证锅炉的稳定运行。如果汽包液位出现了上升，那么其液位调节的输出就会减小，加法器的输出也会随之减小。

1.3 炉膛负压调节

在锅炉燃烧自动控制系统当中，炉膛的负压是非常重要的一个参考数值。炉膛负压的测量结果直接影响着整个锅炉的燃烧和控制过程。炉膛的负压自动控制主要是通过引风机引风来进行控制的，最好是能够让锅炉的负压保持在-20～-10Pa之间。这样就属于一个稳定的状态，锅炉在燃烧的时候就可以稳定的运行。在改变以及控制炉膛负压的时候，主要采取的方法是控制引风量的大小，当鼓风量到达一定的状态之后，我们要把鼓风量作为引风控制的一个前馈量。如果鼓风的op值增加的话，那么我们就要立刻增加引风op值，但是如果鼓风的op值减少的话，我们需要等待一段时间，然后再去减少引风的op值。

1.4 锅炉送风自动控制

对锅炉送风进行自动控制的主要目的是为了在锅炉燃烧的过程中如果添加了新的燃料，那么就需要去调节一个合适的风量，这样就能够保证锅炉在燃烧时其燃料的经济性。送风系统在控制时，主要的参考数值就是送风跟煤气的压力。通过不断对送风机挡板进行调整，能够有效的控制送风的压力以及煤气带来的压力，这样就能够改变燃料的使用率[4-6]。

1.5 锅炉过热蒸汽温度自动调节

能够完成锅炉过热蒸汽温度自动调节，主要是通过使用自制的冷凝水喷水装置来完成温度的调节。开关以及调节水阀的主要参考数据就是减温器的出口蒸汽量的测量结果。控制减温水量时，尽量将其温度控制在430～450℃之间。如果蒸汽的温度过高的话，那么减温水的水量就会被增加。如果温度降低的话，那么减温水的水量也会随之降低，这样就可以有效的保证蒸汽的温度的稳定性。

2 DCS自动控制系统设计

2.1 系统设计原则

(1)先进性。系统在设计的时候必须采取已经普遍认可的并且开放型的系统结构，所使用的系统必须是已经可以成熟运用到各种实际生产的产品以及通用的产品当中。这样的系统具有兼容性跟通用性。

(2)可靠性。整个自动控制系统是直接控制锅炉进行运营的，可以说是直接影响着锅炉的生产，因此我们必须要保证整个系统可以满足锅炉在恶劣的工作环境当中仍旧保持正常的工作状态。

(3)实时性。DCS自动控制系统可以自动的去采集以及处理锅炉在运行和燃烧的过程当中出现的各种问题，并且可以及时的采集锅炉运行时的各种各样的参数。并且DCS自动控制系统还提供了友好的人机界面，这样有助于工作人员及时地对现场的运营情况进行操作和处理。

(4)开放性。DCS控制系统还设计了备用厂级的网络接口，并且也保留了可以扩展的余地，这样就可以方便锅炉和其他控制系统进行连接，能够保证信息可以实现迅速的传递，以及能够做到资源共享。并且可以升级软件以及硬件的故障诊断功能，有利于系统迅速的查找出锅炉存在的一些故障问题，方便工作人员进行检修和处理。

2.2 控制任务的运行

(1)自动调节。DCS控制系统可以实现对锅炉运行时各参数的一个自动调整，可以保证锅炉在运营时期内部的各项参数与外界的负荷是一样的，这样可以使锅炉在运行时保证其安全性和经济性。

(2)自动检测。除了上述所说的以外，DCS系统还可以实现对于各类数据进行动态的检测。工作人员可以使用检测仪表仪器来对锅炉在运行过程中的各种参数进行动态的采集，这些系统参数可以作为DCS自动控制系统在运营时的一个调节数据来源，其能够有效地保障锅炉的安全运行[7-9]。

(3)连锁保护。DCS自动控制系统具有自动报警功能，如果锅炉在运行过程中出现了水位不正常或者是压力不均衡的情况，那么系统就会启动自我保护功能进行连锁保护。并且为了能够保证在启动关闭设备的时候不出现一些其他的操作事故，我们还需要建立一个电气连锁保护[10]。

3 结语

DCS锅炉自动控制系统有着非常多的优点。在工业自动化中使用DCS自动控制系统不仅可以有效地提高资源的利用效率，并且也能够保证整个工作系统是经济并且安全稳定运行的。通过使用DCS自动控制系统可以保证锅炉的出水温度是稳定的，并且锅炉的升温速度响应也比较快。从控制性能上来看，使用DCS自动控制系统，锅炉的波动幅度是比较小的，运行是比较稳定的。此系统有效地提高了锅炉设备的可靠性，并且减少了锅炉设备工作的维护工作量。在一定程度上也能够减轻工作人员的工作负担和工作强度，有效地提高了企业的整体经济效益。