淺談PLC在鍋爐控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

張學(xué)亮 羅海燕

（淄博市能源監(jiān)測(cè)中心，山東 淄博 255023）

一 鍋爐控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀

以前的鍋爐控制是結(jié)合人工常規(guī)儀表監(jiān)控，操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大、環(huán)境污染情況突出、運(yùn)行工況不穩(wěn)定、燃料消耗大、熱效率低也成為重要的制約因素。而該系統(tǒng)是采用簡(jiǎn)單的單元組合儀進(jìn)行控制，因此長(zhǎng)時(shí)間在手動(dòng)運(yùn)行的狀態(tài)之下，這也就給實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)增加了困難。而像鍋爐超壓、超溫、缺水亦或是滿水的一系列異常狀況也無(wú)從查實(shí)，鍋爐運(yùn)行的實(shí)際熱效率也普遍達(dá)不到原設(shè)計(jì)的指標(biāo)，鍋爐的運(yùn)行參數(shù)也不能及時(shí)有效的傳到集中控制室，操作人員也無(wú)法方便快捷的調(diào)節(jié)參數(shù)。這就使得控制手段單調(diào)、精度低，控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)也不能得到充分的發(fā)揮。而工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、環(huán)境污染嚴(yán)重、實(shí)際效率低的問(wèn)題也逐漸暴露出來(lái)，為此必須對(duì)鍋爐控制系統(tǒng)進(jìn)行行之有效的改造，以避免事故處理不當(dāng)可能造成的鍋爐管爆炸從而產(chǎn)生的威脅鍋爐安全運(yùn)行和操作人員人身安全受到傷害的情況發(fā)生。

二 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理

鍋爐燃燒系統(tǒng)是一個(gè)具有多變量輸入、輸出而且具有大慣性、大滯后性的特點(diǎn)的復(fù)雜系統(tǒng)，其在燃燒過(guò)程中相互作用、相互影響。而鍋爐燃燒過(guò)程自動(dòng)控制的目標(biāo)就是使燃料燃燒過(guò)程中提供的熱量能夠適應(yīng)負(fù)荷的需要。為了保證鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，需要進(jìn)行自動(dòng)控制，使鍋爐運(yùn)行能夠處于最佳的燃燒狀態(tài)。

三 鍋爐汽水包水位控制系統(tǒng)

作為影響鍋爐安全運(yùn)行的重要參數(shù)，汽包水位過(guò)高會(huì)破壞其正常工作，導(dǎo)致管壁上的結(jié)垢增加，影響蒸汽的質(zhì)量。在水位處于過(guò)低情況下，就會(huì)破壞水循環(huán)造成水冷壁管的破裂，甚至?xí)鸶慑?，破壞汽包。因此不論其值高于或低于?biāo)準(zhǔn)水位都會(huì)造成重大事故。而且在水沸騰加劇的情況下會(huì)形成大量的氣泡，使水位抬高，從而造成“虛假水位”。維持鍋爐進(jìn)出水量平衡系統(tǒng)的平衡也就達(dá)到了目標(biāo)。將汽包水位維持在相對(duì)平衡的汽水分離界面的附近，從而達(dá)到提高鍋爐的蒸發(fā)效率保障其安全生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)。在鍋爐水位系統(tǒng)處于平衡的狀況下，運(yùn)行中存在的虛假水位現(xiàn)象，在實(shí)際應(yīng)用中采用水位、蒸汽量、給水量三量的控制系統(tǒng)達(dá)到平衡。

四 PLC鍋爐控制系統(tǒng)的功能及應(yīng)用：

為充分保證爐膛的最佳溫度控制在最理想的范圍內(nèi)，對(duì)溫度控制則采用了串級(jí)比例調(diào)節(jié)的方式。

（1）此控制系統(tǒng)采用鍋爐的燃燒系統(tǒng)自動(dòng)控制和水控制相結(jié)合的方法，利用外界負(fù)荷的變化來(lái)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)鼓風(fēng)和給煤量的自動(dòng)化。當(dāng)風(fēng)煤的比例達(dá)到平衡的最佳狀態(tài)下鍋爐也就實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)燃燒。其中包括：蒸汽壓力控制、汽包水位控制、給煤量控制、煙氣含氧量控制等。

（2）熱工及電氣的保護(hù)功能

熱工保護(hù)及電氣保護(hù)的功能主要就是對(duì)重要參數(shù)進(jìn)行限位，使機(jī)泵過(guò)負(fù)荷、設(shè)備故障等聲光報(bào)警和故障自動(dòng)處理的功能達(dá)到要求。

PLC 控制系統(tǒng)是根據(jù)工藝要求設(shè)置的高壓力極限、引風(fēng)機(jī)自動(dòng)跳閘連鎖電氣保護(hù)和汽包低水位熱工保護(hù)，使之能夠在最大程度上保證鍋爐的安全生產(chǎn)，也給鍋爐操作人員以人身安全的保證。PLC鍋爐控制系統(tǒng)應(yīng)用變頻多泵切換技術(shù)保證母管水壓控制在最佳的范圍之內(nèi)，從而保證了節(jié)電運(yùn)行的順利進(jìn)行。

熱工保護(hù)指的是蒸汽壓力的保護(hù)程度高、汽包水位的保護(hù)程度低，電力保護(hù)指引風(fēng)機(jī)會(huì)連鎖跳閘、給水泵會(huì)自動(dòng)跳閘報(bào)警。

（3）快捷的操作系統(tǒng)、強(qiáng)大的顯示功能

PLC的應(yīng)用為保證控制臺(tái)的集中操作以及提供安全方便快捷的操作方法的設(shè)置提供及時(shí)有效的運(yùn)行、快速的報(bào)警顯示。這個(gè)保護(hù)系統(tǒng)高度的完善性和強(qiáng)大的鎖定性防止了操作過(guò)程中可能出現(xiàn)的失誤。

（4）PLC的運(yùn)用使鍋爐實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)點(diǎn)火、停爐的自動(dòng)化。

（5）PLC的運(yùn)用使之達(dá)到了參數(shù)在線工人設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)。

（6）PLC的運(yùn)用使之能夠脫離上位機(jī)的獨(dú)立運(yùn)行，為其自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)提供了不可忽視的重要作用。

（7）監(jiān)控功能：該系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中，通過(guò)對(duì)上機(jī)位的分析和判斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)溫度、流量、煙氣含氧量等的模擬動(dòng)態(tài)顯示。使系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)儀表、電氣設(shè)備的結(jié)合達(dá)到閉環(huán)調(diào)節(jié)和連鎖控制的目標(biāo)。

（8）密碼功能：為了防止隨意改動(dòng)參數(shù)造成鍋爐操作誤動(dòng)作的發(fā)生，PLC系統(tǒng)為之配備了操作員的獨(dú)立密碼，操作員可以通過(guò)這個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)符和口令進(jìn)入從而修改參數(shù)。

五 結(jié)束語(yǔ)

PLC鍋爐控制系統(tǒng)的完成使用帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，受到了廣大人民的青睞。采用PLC系統(tǒng)功能完善，先進(jìn)合理的結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展靈活便于維護(hù)，而且具有很高的可靠性使之得到了更為廣闊的前景。利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，鍋爐燃燒處于自動(dòng)化的狀態(tài)之下既達(dá)到了經(jīng)濟(jì)燃燒、節(jié)能效果顯著的狀態(tài)，也使得煙氣含氧量和爐渣含碳量顯著降低從而減少了環(huán)境污染。使用變頻技術(shù)也減少了設(shè)備啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，不僅提高了電機(jī)的機(jī)械特性，而且也延長(zhǎng)了電機(jī)等系列設(shè)備的使用年限，這就大大減少了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)和人工費(fèi)。PLC技術(shù)除了具有如此高的經(jīng)濟(jì)效益，而且具有顯著的社會(huì)效益。這大大減少了排放的煙氣、塵埃等的污染。而電機(jī)在變頻的情況下噪聲大大減輕，鍋房的環(huán)境得到大大的改善。在倡導(dǎo)以人為本可持續(xù)發(fā)展的今天，具有深刻而重要的意義。

[1]孫欣.PLC 在鍋爐控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)量,2006(02).

[2]孫欣.PLC 在鍋爐控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].節(jié)能與環(huán)保,2006(09).

[3]姚會(huì)民. PLC 應(yīng)用及使用中應(yīng)注意的問(wèn)題[J].當(dāng)代農(nóng)機(jī),2008(11).