AB（Allen—Bradley）在鍋爐控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

河北鋼鐵集團(tuán)唐鋼微爾自動(dòng)化公司 河北唐山 063000

摘要：鍋爐的主要控制系統(tǒng)有：汽水系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、風(fēng)煙系統(tǒng)和煤氣系統(tǒng)等。主要的控制回路有：鍋爐汽包水位的自動(dòng)控制，過熱蒸汽溫度的自動(dòng)控制，燃燒的自動(dòng)控制，爐膛壓力的自動(dòng)控制，聯(lián)鎖安全保護(hù)控制等。

關(guān)鍵詞：鍋爐；自動(dòng)控制；保護(hù)控制

Abstract：Boiler main control system：soda system，burning system，specific system and gas system，etc. Main control loop are：the boiler steam drum water level automatic control，automatic control of superheated steam temperature，the combustion automatic control，automatic control of furnace pressure，safety interlock protection control and so on.

Key words：boiler，automatic control，protection and control

一、AB的PLC性能

1.1 PLC的控制單元從簡(jiǎn)單的PID控制到時(shí)間滯后補(bǔ)償控制和超前控制都能實(shí)現(xiàn)，還具有豐富的反饋功能。另外，由于具有數(shù)據(jù)運(yùn)算功能，可以進(jìn)行補(bǔ)償運(yùn)算、累積運(yùn)算、設(shè)定值運(yùn)算等，構(gòu)成高效率的控制系統(tǒng)。

1.2 擴(kuò)展性，適用于小規(guī)模到中規(guī)模系統(tǒng)。

1.3 可實(shí)現(xiàn)CRT操作

PLC的操作站能夠滿足用戶對(duì)人機(jī)接口要求的豐富多彩的操作、監(jiān)視功能。

1.4 系統(tǒng)構(gòu)成

根據(jù)對(duì)象過程的特性、規(guī)模，控制單元及操作站可以組成最佳的構(gòu)成和最佳的配置。

1.5 實(shí)現(xiàn)了高度可靠性

控制單元的電源插件、控制用的I/O插件都可以雙重化，并還可以用盤裝儀表作為控制回路的后備。

二、主要控制系統(tǒng)構(gòu)成

2.1鍋爐汽包水位的自動(dòng)控制

汽包水位的穩(wěn)定，是保證鍋爐安全運(yùn)行的重要條件之一。汽包水位波動(dòng)較大會(huì)造成汽包內(nèi)空水或水滿，影響生產(chǎn)。因此，維持汽包水位的穩(wěn)定是極為關(guān)鍵的。影響汽包水位的主要因素有：主蒸汽流量（即蒸汽負(fù)荷）和給水流量。蒸汽流量的增加、減少，汽包水位就要減少、增加，給水流量也要增加、減少，這樣才能保證鍋爐的正常運(yùn)行。為此，組成了串級(jí)加前饋的控制系統(tǒng)，汽包水位作主調(diào)信號(hào)，保證水位的穩(wěn)定，主調(diào)節(jié)器的輸出與主蒸汽流量信號(hào)（前饋）相加后作為付調(diào)節(jié)器的設(shè)定值，克服蒸汽對(duì)水位的擾動(dòng)，即當(dāng)蒸汽負(fù)荷突然發(fā)生變化時(shí)能夠保證蒸汽流量信號(hào)使給水閥一開始就向正確的方向移動(dòng)，抵消由于“虛假水位”引起的反向動(dòng)作因而減小了水位和給水量的波動(dòng)幅度。給水流量信號(hào)作為付調(diào)節(jié)器的輸入信號(hào)，保證給水流量跟上水位的變化，能及時(shí)消除由于水壓的擾動(dòng)使給水量發(fā)生改變對(duì)控制系統(tǒng)的影響。水位過高或過低，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地從自動(dòng)控制轉(zhuǎn)換成手動(dòng)操作，并有報(bào)警提示操作人員，水位嚴(yán)重過高或過低，在聯(lián)鎖的情況下自動(dòng)停爐。

汽包水位控制系統(tǒng)原理圖見下圖

圖1 汽包水位控制系統(tǒng)原理圖

2.2 過熱蒸汽溫度控制

鍋爐運(yùn)行中對(duì)蒸汽溫度的要求很嚴(yán)格，這是因?yàn)闇囟冗^高會(huì)影響過熱器和汽輪機(jī)的安全，過低會(huì)影響蒸汽循環(huán)的熱效率，并將增大汽輪機(jī)排汽溫度而影響汽輪機(jī)安全。因此，維持主汽溫度的穩(wěn)定又是鍋爐正常運(yùn)行的另一重要參數(shù)。實(shí)現(xiàn)控制過熱蒸汽溫度穩(wěn)定的系統(tǒng)是串級(jí)控制系統(tǒng)，即將過熱蒸汽出口的溫度信號(hào)作為主調(diào)信號(hào)，主調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)作為付調(diào)節(jié)器的設(shè)定值，減溫器入口的溫度信號(hào)作為付調(diào)節(jié)信號(hào)，付調(diào)節(jié)器的輸出直接控制減溫水的調(diào)節(jié)門。由于這個(gè)系統(tǒng)存在滯后現(xiàn)象，在PID參數(shù)整定時(shí)，付環(huán)為比例或比例微分調(diào)節(jié)。這個(gè)系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了當(dāng)Ⅱ級(jí)過熱器出口溫度過高或過低時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地從自動(dòng)控制轉(zhuǎn)換成手動(dòng)操作，并有報(bào)警提示操作人員。

圖2 過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)原理圖

2.3 燃燒控制系統(tǒng)

鍋爐燃燒控制系統(tǒng)主要是保證：

①過熱蒸汽壓力的穩(wěn)定，同時(shí)要求燃料跟上負(fù)荷的變化。

②爐膛壓力的穩(wěn)定。

③燃燒的經(jīng)濟(jì)性。

2.3.1過熱蒸汽壓力的控制

為保證過熱蒸汽壓力的穩(wěn)定，把它作為主調(diào)信號(hào)，主調(diào)節(jié)器的輸出作為燃料調(diào)節(jié)器的設(shè)定值，燃料調(diào)節(jié)主要是調(diào)高爐煤氣。

控制順序框圖如下：

圖3 過熱蒸汽控制順序框圖

2.3.2爐膛壓力的控制

爐膛壓力的控制是通過調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)入口擋板的開度來保證爐膛壓力在允許范圍內(nèi)。鍋爐有兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)，這兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)可以同時(shí)投自動(dòng)，也可以一個(gè)投自動(dòng)，另一個(gè)投手動(dòng)。

圖4 爐膛壓力控制系統(tǒng)原理圖

2.3.3 送風(fēng)流量的控制

送風(fēng)流量的控制是通過調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)入口擋板的開度來保證送風(fēng)流量在允許范圍內(nèi)并保證爐膛燃燒的充分性。

2.4聯(lián)鎖控制系統(tǒng)

水位高高（>+295）和低低（<-295）：當(dāng)汽包水位聯(lián)鎖開關(guān)投入，水位LI3005，LI3006，LI3007有兩個(gè)同時(shí)高高報(bào)警或低低報(bào)警，同時(shí)大聯(lián)鎖投入，則聯(lián)鎖停送風(fēng)機(jī)，關(guān)焦煤快關(guān)閥、蝶閥、調(diào)節(jié)閥，關(guān)高煤快關(guān)閥、蝶閥、調(diào)節(jié)閥，關(guān)過熱蒸汽電動(dòng)閥，關(guān)給水調(diào)節(jié)閥，關(guān)減溫水調(diào)節(jié)閥，開向空排氣閥。