許寧

【摘 要】余熱鍋爐能夠回收工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的余熱，并轉(zhuǎn)為他用?？梢哉f(shuō)，余熱鍋爐在能源節(jié)約方面起著不可估量的重大作用。但由于余熱鍋爐一般比較復(fù)雜，對(duì)其進(jìn)行高效的控制一直是一道難題。而本研究在分析了余熱鍋爐特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)闡述了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】余熱鍋爐；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)與應(yīng)用

1.余熱鍋爐控制要求

1.1液位控制

在余熱鍋爐的設(shè)計(jì)以及制造過(guò)程中，一般會(huì)給定液位參數(shù)。而在余熱鍋爐的使用過(guò)程中液位參數(shù)也是非常重要的檢測(cè)對(duì)象。一方面，當(dāng)余熱鍋爐的液位低于最佳液位時(shí)，其產(chǎn)生的蒸汽的量就會(huì)不足，從而影響到余熱鍋爐的工作效率，同時(shí)也會(huì)造成余熱的浪費(fèi)。與此同時(shí)，若液位大幅度低于最佳液位時(shí)，鍋爐爐身就會(huì)直接“面對(duì)”余熱的直接“烘烤”，這會(huì)損害鍋爐的性能，嚴(yán)重降低到鍋爐的使用壽命；另一方面，倘若液位高于余熱鍋爐的警戒液位，就會(huì)在短時(shí)間內(nèi)大幅度提高鍋爐的工作負(fù)擔(dān)，而若得不到及時(shí)的解決，就很有可能引發(fā)危險(xiǎn)。根據(jù)一些報(bào)道，很多余熱鍋爐的事故多是由液位監(jiān)測(cè)不到位引起的。因此，在設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)把液位檢測(cè)系統(tǒng)作為重要部分。

1.2蒸汽壓控制

余熱鍋爐的工作原理，便是利用收集到的工業(yè)余熱用于鍋爐內(nèi)部的水或者油的加熱，從而產(chǎn)生蒸汽，用來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)或者將蒸汽用來(lái)加熱?？梢哉f(shuō)，蒸汽是余熱鍋爐能量轉(zhuǎn)化的介質(zhì)。因此，蒸汽壓力以及爐膛內(nèi)部的溫度控制自然非同小可。在傳統(tǒng)情況下，蒸汽壓力的檢測(cè)與控制一般依靠的是一些儀表和閥門(mén)。但是，這些儀表和閥門(mén)雖然可以在一定程度上能夠控制蒸汽壓，不過(guò)由于人為°儀器以及關(guān)閉/開(kāi)啟閥門(mén)需要一定的時(shí)間，很難在短時(shí)間內(nèi)排除故障。倘若事情緊急，也有可能在故障排除時(shí)間內(nèi)發(fā)生蒸汽爆炸，威脅到檢測(cè)人員的生命安全。因此，在設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)時(shí)，對(duì)蒸汽壓的自動(dòng)控制是重中之重。在進(jìn)行具體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，蒸汽壓控制的自動(dòng)化應(yīng)當(dāng)作為優(yōu)先項(xiàng)目進(jìn)行處理。

1.3燃燒系統(tǒng)控制

燃燒系統(tǒng)同樣也是余熱鍋爐的重要組成部分。而所謂的鍋爐燃燒系統(tǒng)并不同于一般的燃燒系統(tǒng)，其原因就在于這里的燃料既不是煤炭，也不是天然氣等傳統(tǒng)燃料，而是工業(yè)余熱，如煙氣、熱氣等。但正是這種不同尋常的“燃料”，使得鍋爐燃燒系統(tǒng)的控制非常困難，因?yàn)楣I(yè)余熱如熱氣等的溫度、流量并不恒定，其單位立方米的熱值也大不相同。在加熱鍋爐時(shí)，很難用傳統(tǒng)的測(cè)控儀器來(lái)完成熱氣的流量控制。但是，在很多情況下，余熱鍋爐的正常工作需要比較恒定的燃燒熱，而在傳統(tǒng)控制系統(tǒng)不能勝任控制工作的前提情況下，就只能另辟蹊徑。故而，對(duì)燃燒控制系統(tǒng)的自動(dòng)化改造，也是非常重要的部分。因此，在設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)時(shí)，燃燒控制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)盡快完成自動(dòng)化的改造。

2.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其功能

2.1計(jì)算機(jī)信息化監(jiān)視控制系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成

計(jì)算機(jī)信息化余熱鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)是基于PLC技術(shù)而研制的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。所謂PLC（英文全稱(chēng)：Programmable Logic Controller，漢語(yǔ)釋義：可編程邏輯控制器）技術(shù)，主要通過(guò)編寫(xiě)的軟件控制程序，在硬件設(shè)施的輔助下，依靠電子計(jì)算機(jī)中央處理系統(tǒng)來(lái)完成人類(lèi)所賦予的工作。針對(duì)信息化監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其主要構(gòu)成部分有：（1）信息收集系統(tǒng)。這一部分是信息化控制系統(tǒng)的“眼睛”，它主要利用一些水位監(jiān)測(cè)器（如自動(dòng)水位測(cè)量?jī)x，電子眼等）來(lái)實(shí)時(shí)的收集鍋爐液位或者蒸汽壓壓力的變化信息。（2）信息傳輸系統(tǒng)。它是信息化監(jiān)控系統(tǒng)的“神經(jīng)纖維”，主要是依靠信息傳送線(xiàn)路和信號(hào)轉(zhuǎn)換器（例如液位信號(hào)向電子信號(hào)的轉(zhuǎn)變）來(lái)完成信息傳遞。（3）中央信號(hào)處理系統(tǒng)。這部分是整個(gè)信息化監(jiān)控系統(tǒng)的“大腦”，它的主要功能是將收集到的信號(hào)進(jìn)行綜合分析處理。（4）指令執(zhí)行控制系統(tǒng)。這部分是信息化監(jiān)控系統(tǒng)的“手臂”，主要是執(zhí)行中央信息處理系統(tǒng)的發(fā)布的“命令”，可以執(zhí)行閥門(mén)開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟度等，從而完成液面或者蒸汽壓的調(diào)控。以上4個(gè)部分是整個(gè)信息化監(jiān)控系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)，但并不是全部，而是還有很多的輔助系統(tǒng)。這些系統(tǒng)通過(guò)有機(jī)的配合，共同實(shí)現(xiàn)對(duì)余熱鍋爐系統(tǒng)的信息化監(jiān)控。

2.2信息化余熱鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)的工作流程

在介紹信息化余熱鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)的工作流程，為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，筆者使用了一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。例如，因某種原因，導(dǎo)致余熱鍋爐爐內(nèi)的液位在短時(shí)間內(nèi)超過(guò)警戒液位，液位監(jiān)測(cè)儀器及時(shí)的“捕獲”到了液位的升高信息，并將液位信息通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)化裝置轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?hào)，通過(guò)信號(hào)傳遞線(xiàn)路傳遞給中央信息處理系統(tǒng)，中央信息處理系統(tǒng)馬上對(duì)收到的信號(hào)進(jìn)行綜合分析，并作出了“增大排水閥門(mén)開(kāi)啟度、減小進(jìn)水閥門(mén)開(kāi)啟度”的命令，并通過(guò)信息傳遞裝置將命令下達(dá)給閥門(mén)控制系統(tǒng)，閥門(mén)控制系統(tǒng)接到命令后，就利用自身的自動(dòng)控制器自動(dòng)增加或者減小閥門(mén)的開(kāi)啟度，以調(diào)整鍋爐內(nèi)的液位。以上便是整個(gè)系統(tǒng)的主要工作流程。

3.電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)地開(kāi)發(fā)應(yīng)用

3.1液位（汽包水位）自動(dòng)控制系統(tǒng)

對(duì)鍋爐汽包水位的監(jiān)測(cè)可選用電磁液位計(jì)進(jìn)行測(cè)量，該流量計(jì)安裝簡(jiǎn)單，維護(hù)工作量小"電磁液位計(jì)選型時(shí)除了考慮鍋爐給水流量、壓力外，還要注意根據(jù)給水溫度選擇合適的里襯材料和結(jié)構(gòu)形式。同時(shí)，該液位監(jiān)控器通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換器與電子計(jì)算機(jī)中央處理系統(tǒng)相連，一旦液位低于或者高于最佳液位，監(jiān)控器就可以將信號(hào)傳輸給中央處理器，使之作出相應(yīng)的反應(yīng)。而這種調(diào)節(jié)模式時(shí)自動(dòng)化的，無(wú)需派遣人員到現(xiàn)場(chǎng)操作，大大提高了調(diào)節(jié)的快捷性與安全性。

3.2壓力與溫度自控系統(tǒng)

壓力檢測(cè)采用集中檢測(cè)，本系統(tǒng)采用壓力變送器檢測(cè)，主要檢測(cè)爐膛負(fù)壓、煙道負(fù)壓，其測(cè)量選用差壓變送器，以保證必要的測(cè)量精確度。而溫度檢測(cè)采用熱電偶，安裝在水一汽系統(tǒng)管道上的測(cè)溫元件，連接方式采用固定螺紋連接方式。這兩種測(cè)控儀器的內(nèi)部，均裝有信號(hào)轉(zhuǎn)換器。而且，為了能夠?qū)毫εc溫度信號(hào)均順利傳輸出去，應(yīng)當(dāng)采用信號(hào)傳輸分置的形式，使之不會(huì)相互干擾。與此同時(shí)，這兩種測(cè)控儀器長(zhǎng)期工作在比較惡劣的環(huán)境之中，應(yīng)注意日常的維護(hù)與檢修。

3.3預(yù)熱鍋爐汽包壓力控制系統(tǒng)

汽包壓力是反映鍋爐運(yùn)行安全和蒸汽質(zhì)量的重要指標(biāo)。余熱鍋爐產(chǎn)汽量和壓力受制于工藝系統(tǒng)所能提供的余熱，汽包蒸汽壓力通過(guò)調(diào)節(jié)輸出蒸汽的流量來(lái)維持穩(wěn)定，產(chǎn)多少蒸汽就只能用多少蒸汽，可以不考慮負(fù)荷的變化。蒸汽負(fù)荷的平衡一般通過(guò)輸出管網(wǎng)中、下游環(huán)節(jié)的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)。而調(diào)節(jié)方式主要依靠被電子計(jì)算機(jī)控制的閥門(mén)來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)蒸汽超出或者低于工作設(shè)定值使，電子計(jì)算機(jī)便會(huì)根據(jù)收集到的信息，作出恰當(dāng)?shù)姆磻?yīng)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化調(diào)控。

3.4信號(hào)報(bào)警與事故聯(lián)鎖系統(tǒng)

將溫度與壓力警報(bào)器與鍋爐內(nèi)的壓力、溫度測(cè)控儀器相連接，一旦在很短的時(shí)間內(nèi)，因鍋爐的故障而導(dǎo)致電子計(jì)算機(jī)無(wú)法有效調(diào)控壓力和溫度的急劇變化時(shí)，就會(huì)通過(guò)警報(bào)器發(fā)出警報(bào)，提醒人員迅速撤離并盡快采取緊急處置措施。這種警報(bào)系統(tǒng)大大提高了鍋爐車(chē)間的安全性。

4.結(jié)束語(yǔ)

余熱鍋爐的電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)地設(shè)計(jì)雖然并不是非常復(fù)雜和困難，但有很多的細(xì)節(jié)需要注意，且要求控制系統(tǒng)能夠做到面面俱到。此外，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)檢修工作，以保證其工作的有效性。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

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