PLC在工业锅炉自动控制中的运用

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1、PLC在工业锅炉111动控制中的运用1弓［言务窈户是发电厂及其它工业企业中最普遍的动力设备Z—，它的功能是把燃料中的贮能，通过燃烧转化成热能，以蒸汽或热水的形式输向各种设备。目前，国内大多数工业锅炉都是人工控制的，或简单的仪表单冋路调节系统，燃料浪费很大。工业锅炉作为一个设备总体，有许多被控制量与控制量，扰动因数也很多，许多参数之间明显地存在着复杂的耦合关系。对于工业锅炉这个复杂的系统，由于其内部能量转换机理过于复杂，采用常规的方式进行控制，难以达到理想的控制效果，因此，必须采用智能控制方式控制，才能获得最佳控制效果。2系统的组成由图1可知，燃料和空气按一定比例进入燃烧室燃烧，产生的热量传

2、递给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽，经负荷设备调节阀供给负荷设备使用。与此同时，燃烧过程屮产生的烟气，除将饱和蒸汽变成过热蒸汽外，还经省煤器预热锅炉给水和空气预热器预热空气，最后经引风机送往烟囱排入大气。锅炉是个较复杂的调节对象，为保证提供合格的蒸汽以适应负荷的需要，生产过程各主要工艺参数必须加以严格控制。主要调节项目有;负荷、锅炉给水、燃烧量、减温水、送风等。主要输出量是:汽包水位、蒸汽压力、过热蒸汽温度、炉膛负压、过剩空气等。这些输入量与输出量之间是互相制约的，例如，蒸汽负荷变化时，必然会引起汽包水位、蒸汽压力和过热蒸汽温度的变化;燃料量的变化不仅彩响蒸汽压力，同时述会影响汽包水位、过热蒸

3、汽温度、空气量和炉膛负压等。对于这样复杂的对象，工程处理上作了一些简化，将锅炉控制系统划分为若干个调节系统。主要的调节系统有：(1)汽包水位调节系统被调量是汽包水位，调节量是给水流量，它主耍考虑汽包内部物料平衡，使给水量适应锅炉的蒸发量，维持汽包水位在工艺允许范围内。(2)过热蒸汽温度调节系统维持过热器出口温度在允许范围之内，并保证管壁温度不超过允许工作温度。(1)燃烧调节系统使燃料燃烧所产生的热量适应蒸汽负荷的需要;使燃料量与空气量Z间保持一定比例，以保证经济燃烧;使引风量与送风量相适应，以保持炉膛负压稳定。这里将讨论锅炉汽包水位调节系统、燃烧调节系统及蒸汽温度调节系统。2.1系统的检测

4、信号及锅炉的控制任务锅炉设备的检测信号包扌舌:蒸汽流量、汽包水位、汽包蒸汽压力、加水量、炉膛负压、鼓风量、烟气含氧量、当已知检测信号的情况下，锅炉的控制任务是:在用户蒸汽机需要的情况下，PLC控制加水阀、输煤量、鼓风量与引风量，使保持锅炉汽包水位稳定，蒸汽压力稳定，炉膛负压稳定，烟气稳定，使燃料能量最充分地燃烧，以取得最大的热效率。2.2锅炉的主要控制流程(1)锅炉水位控制流程水位自动控制的主信号为水位差压变送器输出的信号。前馈信号可以取水压力的变化，以补偿给水母管的压力波动;取蒸汽流量的变化，以补偿负荷的波动。其控制框图如图2所示。(2)蒸汽温度控制系统为控制过热蒸汽的出口温度，设冇表而

5、式或喷水式减温器。增加进入减温器的水量即降低主蒸汽温度。该回路的主要信号是主蒸汽温度。询馈信号可以取减温器询的蒸汽温度，还可以取给水流量。对表面式减温器，主蒸汽温度的变化和经过减温器的给水量有关，因而与水位控制有耦合作用，即水位波动而调节给水阀时会影响到主蒸汽温度。因主蒸汽温度变化而调节减压阀也影响到水位。为此，设冇分配阀由此可知，给水阀、减压阀的分配控制是耦合的，要采取解耦措施才可以使水位和蒸汽温度能控制在允许的偏差范围内。蒸汽温度的控制流程图见图3所示。••••••••••••W(1)锅炉燃烧过程控制对抛煤机倒转链条炉来说，燃烧自动控制包插控制主蒸汽压力和最佳的燃烧工况。通常根据主蒸汽

6、压力的变化控制给煤量并控制炉排转速来控制煤在炉膛屮的燃烧时间，当给煤量变化时，要相应地改变一次风和二次风，使不完全燃烧损失和排烟损失Z和为最小，即锅炉燃烧效率为最高。氧化镐可用來测量烟气中含氧量。可由含氧量来判断燃烧工况是否处丁•最佳状态。另一种方法为根据该炉实际燃烧的情况，找出煤量和风量在不同负荷下的关系曲线，把它存在计算机中，按这一经验曲线进行燃烧自动控制，当煤种或运行工况有较大变化吋，可重新设置这一曲线。另外口J按智能控制和专家控制的方法自动寻找最佳的燃烧工况。锅炉燃烧过程控制的流程图见图4o该系统根据主蒸汽压力來控制给煤量，并取蒸汽和汽鼓压力的变化为前馈量。PLC输出到给煤机的信号

7、作为炉排转速的控制信号，并作为一次风的前馈信号。一次风的控制算法有三种：•一种是按氧量仪进行控制；•威另一种按风煤比的关系曲线进行控制；•第三种为按智能控制算法进行自寻优控制。PLC输岀给一次风执行器的信号也作为二次是按风的控制信号及引风控制的前馈信号。引风门的控制可使炉膛负压控制在微负压状态，既不使炉膛内的烟灰喷出炉外，又不使大量冷空气漏入炉内，影响锅炉效率。3PLC控制系统结构3.1PLC控制系统的组成PLC控制的结