基于PLC的熱風(fēng)爐煙氣自動調(diào)節(jié)

郭凱++顧韜

摘要：針對重油熱風(fēng)爐在運(yùn)行過程中會出現(xiàn)燃料供應(yīng)困難，煙氣量及煙氣溫度出現(xiàn)較大波動等問題。本文使用重油溫度自動控制、爐溫溫度串級系統(tǒng)[1]、系統(tǒng)風(fēng)量自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)、安全聯(lián)鎖等綜合調(diào)節(jié)系統(tǒng)，保證熱風(fēng)爐在運(yùn)行過程中持續(xù)輸出滿足后續(xù)工況的熱煙氣。

關(guān)鍵詞：重油；熱風(fēng)爐；爐尾溫度串極系統(tǒng)

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）12-0005-01

本系統(tǒng)采用SIEMENS 200 SMART系列PLC，共配置1塊CPUSR60、2塊EM AE08、2塊EM AQ04[2]、1塊WEINVIEW 12”觸摸屏構(gòu)成獨(dú)立控制系統(tǒng)，使用CPU本體上的串口，利用MODBUS-RTU協(xié)議將系統(tǒng)內(nèi)各種儀表的參數(shù)通訊至DCS進(jìn)行監(jiān)控。熱風(fēng)爐系統(tǒng)共由燃料供應(yīng)系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、煙氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)、安全聯(lián)鎖系統(tǒng)四大塊組成，系統(tǒng)內(nèi)所有的切斷閥、調(diào)節(jié)閥、壓力變送器、流量計、熱電偶等儀表均連接至PLC內(nèi)各個模塊進(jìn)行調(diào)節(jié)。

1 燃料供應(yīng)系統(tǒng)

因為重油的特殊性，必須使重溫始終維持在一定范圍內(nèi)時，才能保證油的粘度等特性滿足燃燒要求。如圖1所示。燃料供應(yīng)系統(tǒng)由輸送泵系統(tǒng)、加熱器系統(tǒng)、管路儀表組成。輸送泵系統(tǒng)配置兩臺油泵，由一臺油泵控制柜控制，并能接收PLC信號。兩臺油泵一用一備，一臺油泵故障，另一臺油泵迅速自動啟動，保證燃油正常供應(yīng)。加熱器系統(tǒng)由加熱器、加熱器控制柜、加熱器內(nèi)部熱電阻，加熱器出口熱電阻組成，并能接收PLC信號。PLC通過加熱器出口油溫及加熱器內(nèi)部溫度計算后，取得需要參數(shù)，通過PID回路設(shè)定輸出溫度，然后加熱器控制柜收到溫度信號后由控制器控制輸出電流大小，最終調(diào)節(jié)加熱器的加熱量來控制油溫。系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置油溫的高限、高高限；底限、低低限。在PID調(diào)節(jié)不能滿足油溫要求時，及時的報警，并啟動，停止加熱器。

2 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)

熱風(fēng)爐的最終目的是輸出一定溫度及流量的熱煙氣。所以溫度調(diào)節(jié)尤為重要。因為煙氣旋流的作用，所以爐尾共設(shè)置3只熱電偶，交叉放置，測得數(shù)據(jù)取平均值，與燃油流量組成串極系統(tǒng)，同時燃燒所用助燃風(fēng)與燃油流量組成串極系統(tǒng)。采集到的溫度數(shù)據(jù)通過PLC內(nèi)部轉(zhuǎn)換后與燃油流量組成PID調(diào)節(jié)，控制燃油調(diào)節(jié)閥的開度，最終調(diào)節(jié)燃油的流量。燃油流量計測得實時燃油流量后乘以空燃比，取一定比例系數(shù)后得到燃燒所需助燃風(fēng)流量。PLC內(nèi)部通過助燃風(fēng)流量計、助燃風(fēng)機(jī)變頻器做成PID回路，控制助燃風(fēng)配風(fēng)的輸出。通過上述燃油量及配風(fēng)的增減，可以迅速準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)熱煙氣的溫度。

3 煙氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)

常規(guī)的煙氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)均為保證爐膛冷卻風(fēng)的風(fēng)量，而忽略了助燃風(fēng)在燃料量改變時的變化，從而造成了輸出煙氣總量的變化。這些微小的變化往往后導(dǎo)致后續(xù)工況需加熱介質(zhì)溫度波動范圍變大。所以在設(shè)計煙氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)時，我們用用戶設(shè)定的需要煙氣量減去實時測到的助燃風(fēng)量來調(diào)節(jié)冷卻風(fēng)機(jī)風(fēng)量。冷卻風(fēng)機(jī)使用變頻器控制，PLC內(nèi)部通過計算得來的冷卻風(fēng)量，風(fēng)流量計、冷卻風(fēng)機(jī)變頻器做成PID回路，控制冷卻風(fēng)的輸出。

4 安全聯(lián)鎖系統(tǒng)

熱風(fēng)爐在點(diǎn)火及運(yùn)行過程中，很多設(shè)備的波動及工人的疏忽，均會造成較大的事故，造成經(jīng)濟(jì)損失，甚至是人員傷亡，所以安全聯(lián)鎖及其重要。如圖2所示。本系統(tǒng)共設(shè)置燃油壓力低聯(lián)鎖、火焰檢測聯(lián)鎖、泵運(yùn)行聯(lián)鎖、爐尾溫度聯(lián)鎖、爐膛吹掃、DCS聯(lián)鎖停車。保證在油壓意外降低，火焰突然熄滅，泵意外跳停，爐溫溫度過高等危險工況下及時將熱風(fēng)爐系統(tǒng)跳停。爐膛吹掃保證啟動點(diǎn)火時，避免因爐內(nèi)或后續(xù)管道中殘留可燃物而導(dǎo)致的爆炸。系統(tǒng)接收DCS聯(lián)鎖停車信號，按中控要求及時跳停系統(tǒng)。

5 結(jié)語

熱風(fēng)爐系統(tǒng)以S7-200 SMART PLC為平臺，采用PLC控制技術(shù)，對熱風(fēng)爐出口煙氣溫度，煙氣流量、重油溫度、重油流量等進(jìn)行設(shè)定，解決以往煙氣溫度、流量不穩(wěn)定等問題。保證后續(xù)產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，降低了能耗。系統(tǒng)具有較好的經(jīng)濟(jì)效益、實用價值和借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

[1]王秉銓.工業(yè)爐設(shè)計手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[2]韓相爭.西門子S7-200SMART PLC編程技巧與案例[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2017.

Abstract：For fuel supply difficulties will appear in heavy oil hot blast stove ， big fluctuations will crop up on flow of the heat smoke and the temperature.We use the heavy oil temperature automatic control system， safety interlock system，furnace temperature cascade system[1]，air flow automatic adjustment system， to guarantee that the hot blast stove will continuous supply the heat smoke to meet the requirements of subsequent working conditions.

Key words：heavy oil；hot blast stove；furnace temperature cascade systemendprint