摘 要：我國蘊(yùn)含著豐富的煤炭資源，作為煤炭的生產(chǎn)和使用大國，在煤炭的工業(yè)生產(chǎn)利用方面卻較低。近年來，循環(huán)流化床鍋爐作為一種新型的燃料蒸汽動(dòng)力設(shè)備，有效的提升了煤炭的利用率，減少了污染氣體的排放。而在循環(huán)流化床鍋爐中應(yīng)用DCS控制系統(tǒng)，又可以推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)的集成化、智能化發(fā)展。本文將簡單介紹循環(huán)流化床鍋爐的自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成，分析DCS控制系統(tǒng)在循環(huán)流化床鍋爐中的應(yīng)用，為相關(guān)工作者提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：DCS控制系統(tǒng)；循環(huán)流化床鍋爐；自動(dòng)控制系統(tǒng)

1 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)被應(yīng)用各行各業(yè)當(dāng)中，DCS控制系統(tǒng)也得到了長足的成長和完善。傳統(tǒng)的集中式控制系統(tǒng)，一旦某個(gè)控制臺(tái)發(fā)生問題，將嚴(yán)重影響整個(gè)生產(chǎn)過程的正常運(yùn)行。采用DCS控制系統(tǒng)，不僅可以提升工業(yè)生產(chǎn)的效率，而且推動(dòng)了工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化和智能化發(fā)展。因此，研究分析DCS控制系統(tǒng)在循環(huán)流化床鍋爐中的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 DCS 系統(tǒng)與循環(huán)流化床鍋爐

作為工業(yè)生產(chǎn)的主要?jiǎng)恿υO(shè)備，鍋爐可以為工業(yè)生產(chǎn)提供穩(wěn)定的蒸汽動(dòng)力。在對(duì)鍋爐設(shè)備進(jìn)行控制時(shí)，控制系統(tǒng)需要具備多功能化，可以滿足鍋爐設(shè)備的多輸入、多輸出等要求。DCS系統(tǒng)又稱為集散系統(tǒng)，它以集中式控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，引入了先進(jìn)了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，將其應(yīng)用到循環(huán)流化床鍋爐中，不僅可以減少成本費(fèi)用的支出，而且能夠借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大分析能力，為相關(guān)操作人員提供循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行過程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，包括設(shè)備的啟停記錄、相關(guān)報(bào)表的調(diào)閱和查詢、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的顯示以及故障報(bào)警等功能。

3 循環(huán)流化床鍋爐的自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成

循環(huán)流化床鍋爐在運(yùn)行過程中，不僅要求自身的運(yùn)行穩(wěn)定安全，而且要求最大化的利用煤炭燃燒所產(chǎn)生的熱量，提升鍋爐運(yùn)行的工作效率和經(jīng)濟(jì)性。因此，組成循環(huán)流化床鍋爐（如圖1）的自動(dòng)控制系統(tǒng)包含以下幾個(gè)方面：

3.1 送風(fēng)系統(tǒng)

作為循環(huán)流化床鍋爐最復(fù)雜的部分，送風(fēng)系統(tǒng)主要由兩部分組成，一部分為輸送用風(fēng)，另外一部分為燃燒用風(fēng)；通過送風(fēng)系統(tǒng)對(duì)循環(huán)流化床鍋爐中的含氧量進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而計(jì)算出總風(fēng)量的修正值，并借助變頻的手段實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)的控制調(diào)整，最終達(dá)到提升鍋爐燃燒效率的目的。

3.2 汽水系統(tǒng)

汽水系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，首先利用變 PID 參數(shù)三沖量的串級(jí)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)汽包水位的控制，滿足鍋爐燃燒過程中有足夠的水可以進(jìn)行蒸發(fā)。當(dāng)三沖量控制系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，利用汽水系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)設(shè)定，可以對(duì)汽包液位進(jìn)行快速的恢復(fù)，從而避免影響鍋爐的正常運(yùn)行。在汽水系統(tǒng)中，過熱蒸汽溫度的主要作用是將過熱器的出口溫度控制在系統(tǒng)要求的范圍內(nèi)。它主要參考鍋爐的主蒸汽溫度，并輔助參考減溫器出口蒸汽溫度，形成經(jīng)典的串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)過熱器出口蒸汽溫度進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)，確保過熱器出口蒸汽溫度處于系統(tǒng)要求的范圍之內(nèi)。

3.3 燃燒系統(tǒng)

燃燒系統(tǒng)的穩(wěn)定性，關(guān)系著整個(gè)鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。鍋爐的煤炭燃燒系統(tǒng)，很容易受到煤炭的質(zhì)量、顆粒度大小等因素的影響。所以為了確保鍋爐的穩(wěn)定安全運(yùn)行，在進(jìn)行燃燒控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)將其設(shè)置成一個(gè)多輸入和多輸出的耦合控制系統(tǒng)，例如控制引風(fēng)量、煤炭的使用量等。

4 DCS控制系統(tǒng)在循環(huán)流化床鍋爐中的應(yīng)用

DCS系統(tǒng)可以推動(dòng)循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的自動(dòng)化、智能化水平。因此，在循環(huán)流化床鍋爐中，引入DCS控制系統(tǒng)，借助人機(jī)接口站和分散處理單元的有效結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)循環(huán)流化床鍋爐在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的各項(xiàng)數(shù)據(jù)參數(shù)的采集和分析處理，幫助相關(guān)管理人員更好的掌握循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行情況。

4.1 DCS人機(jī)界面

利用DCS系統(tǒng)的人機(jī)界面，可以幫助相關(guān)操作人員掌握循環(huán)流化床鍋的運(yùn)行情況以及歷史運(yùn)行趨勢(shì)，并借助人機(jī)界面可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的手動(dòng)、自動(dòng)調(diào)節(jié)，包括不限于引風(fēng)、一次風(fēng)、二次風(fēng)等的調(diào)節(jié)和操作。其主要界面包含以下幾個(gè)方面：

①主菜單：通過不同的功能和流程操作界面，相關(guān)操作人員可以實(shí)現(xiàn)對(duì)循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)趨勢(shì)進(jìn)行調(diào)閱和對(duì)比；②主畫面：主要是對(duì)循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的主要參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，并對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行報(bào)警閃爍；③分畫面：顯示各調(diào)節(jié)系統(tǒng)的畫面，包含報(bào)警信息、相關(guān)控制流程圖以及數(shù)據(jù)參數(shù)的設(shè)定等信息；④報(bào)警畫面：當(dāng)循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行過程中，某項(xiàng)參數(shù)超過了系統(tǒng)的設(shè)定要求，會(huì)對(duì)其進(jìn)行聲光報(bào)警，提醒相關(guān)工作人員進(jìn)行查看和檢修。

4.2 鍋爐安全保護(hù)功能

通過DCS控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的安全保護(hù)，包括不限于燃料安全、燃燒器管理、燃燒控制以及爐膛安全保護(hù)等。同時(shí)為了避免在系統(tǒng)操作過程中，因?yàn)槿藶榈牟僮鞔胧?dǎo)致鍋爐出現(xiàn)運(yùn)行異常，還可以通過在系統(tǒng)中設(shè)置多個(gè)安全級(jí)別，并對(duì)每個(gè)級(jí)別設(shè)置不用的權(quán)限。

①燃料安全的聯(lián)鎖保護(hù)：當(dāng)循環(huán)流化床鍋爐在點(diǎn)火運(yùn)行后，燃燒系統(tǒng)通過對(duì)引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)以及二次風(fēng)機(jī)的控制，實(shí)現(xiàn)鍋爐的正常運(yùn)行，如果當(dāng)其中一臺(tái)設(shè)備存在故障，無法運(yùn)行時(shí)，利用DCS控制系統(tǒng)的燃料安全的聯(lián)鎖保護(hù)功能，可以立刻將無法運(yùn)行設(shè)備與其他電機(jī)之間的聯(lián)鎖中斷，避免其影響其他設(shè)備的正常運(yùn)行。

②燃燒控制系統(tǒng)的安全保護(hù)：借助DCS控制系統(tǒng)的燃燒控制系統(tǒng)的安全保護(hù)，可以有效的監(jiān)測(cè)汽包水位的高度，如果它低于系統(tǒng)設(shè)定的下限時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生報(bào)警，并自動(dòng)停止鍋爐的燃燒，避免出現(xiàn)干鍋引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。

4.3 模擬量控制系統(tǒng)

通過DCS控制系統(tǒng)的模擬量控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)循環(huán)流化床鍋爐在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的各種參數(shù)、順序控制以及高級(jí)控制進(jìn)行操作和監(jiān)視。在循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行過程中，重點(diǎn)在于對(duì)燃燒系統(tǒng)的有效控制。

4.4 日志管理功能

顧名思義，所謂DCS控制系統(tǒng)的日志管理功能，就是利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行過程中產(chǎn)生的各項(xiàng)數(shù)據(jù)、報(bào)警記錄進(jìn)行記錄，形成信息管理體系，方便相關(guān)管理人員和檢修人員對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的歷史運(yùn)行情況進(jìn)行查詢。提升企業(yè)的管理水平。

4.5 事故追蹤功能

當(dāng)循環(huán)流化床鍋爐在運(yùn)行過程中，出現(xiàn)故障時(shí)，借助DCS控制系統(tǒng)的事故追蹤功能，可以對(duì)發(fā)生故障的位置、時(shí)間以及報(bào)警相關(guān)信息進(jìn)行查閱，便于相關(guān)技術(shù)人員快速的定位鍋爐故障的位置，提升檢修效率。

5 結(jié)束語

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，越來越多的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)應(yīng)用到各行各業(yè)當(dāng)中，推動(dòng)了行業(yè)的自動(dòng)化和智能化發(fā)展。本文通過對(duì)DCS 控制系統(tǒng)在循環(huán)流化床鍋爐中的應(yīng)用分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行過程中相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集和實(shí)時(shí)處理，提高了煤炭燃料的利用率，降低了循環(huán)流化床鍋爐的故障率，實(shí)現(xiàn)了社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的雙豐收。因此，相關(guān)企業(yè)應(yīng)當(dāng)重視DCS控制系統(tǒng)的研究和分析，合理的利用它實(shí)現(xiàn)對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的自動(dòng)化、智能化控制，推動(dòng)我國工業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。

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作者簡介：

肖明其（1963- ），男，大學(xué)本科，主要從事電氣自動(dòng)化方面工作。