鍋爐機(jī)電一體化節(jié)能控制系統(tǒng)初探

彭兆勇

摘 要：在我國國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的環(huán)境下，各個行業(yè)的生產(chǎn)建設(shè)環(huán)節(jié)都面臨著能源危機(jī)的問題，能源浪費(fèi)現(xiàn)象普遍存在，特別是在鍋爐的生產(chǎn)過程中，能源消耗更多，高耗能設(shè)備造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，必須改造鍋爐，保障對污染的有效控制。本文就鍋爐機(jī)電一體化節(jié)能控制系統(tǒng)做簡要探討。

關(guān)鍵詞：鍋爐；機(jī)電一體化；能源控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.15.131

鍋爐在煉油、發(fā)電、化工等領(lǐng)域占據(jù)著不可取代的地位，是工業(yè)生產(chǎn)的重要保障。現(xiàn)階段我國鍋爐具有數(shù)量多、分布廣且耗能大的特征，并且缺乏自動化水平，一旦因?yàn)樨?fù)荷引起變動將很難操控，常常出現(xiàn)系統(tǒng)故障問題。另外，傳統(tǒng)的系統(tǒng)控制方式過于注重燃料燃燒效率的提升，忽視了節(jié)電，因此，系統(tǒng)在節(jié)能方面仍然具有一定的上升空間。下面詳細(xì)介紹鍋爐機(jī)電一體化的節(jié)能控制系統(tǒng)。

1 工藝要求

鍋爐在操作和運(yùn)行的過程中含有較多調(diào)節(jié)對象，工藝交叉影響。因此必須統(tǒng)籌全局考慮比值、串級和前饋等內(nèi)容，通過帶微機(jī)的可編程控制器調(diào)節(jié)使用各種儀器，實(shí)現(xiàn)儀器的規(guī)范化使用，優(yōu)化調(diào)節(jié)方案，以滿足鍋爐正常運(yùn)行的需求。執(zhí)行機(jī)構(gòu)擋板由變壓調(diào)速器取代，降低擋板與閥門的截留壓，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減耗。組合微機(jī)和控制裝置為電機(jī)變壓變頻調(diào)速器，并且組合調(diào)節(jié)器形成閉環(huán)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。鍋爐的控制過程的復(fù)雜性主要體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)燃燒控制系統(tǒng)和汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)兩個方面，鍋爐燃燒系統(tǒng)需要具備熱效率，又需要符合蒸汽的負(fù)荷變化指標(biāo)，因此對其有以下幾點(diǎn)要求：（1）引風(fēng)量和送風(fēng)量完好配合，維持爐膛負(fù)壓不變；（2）燃料量和空氣量比例符合標(biāo)準(zhǔn)，保持良好的燃燒狀態(tài)；（3）調(diào)節(jié)燃料，維持鍋爐蒸汽壓的穩(wěn)定狀態(tài)。汽包水位的調(diào)節(jié)至關(guān)重要，在鍋爐的使用過程中若沒有有效的控制液位，導(dǎo)致水汽分離，一旦帶走一定量的水蒸氣，就會燒壞鍋爐甚至是引起爆炸，因此對汽包水位的調(diào)節(jié)不可小視[1]。

2 控制系統(tǒng)的構(gòu)成分析

變頻器、變壓器、可編程調(diào)節(jié)器以及測量儀表是鍋爐機(jī)電一體節(jié)能控制系統(tǒng)的主要組成部分。測量檢測儀表：維持鍋爐的運(yùn)行參數(shù)在標(biāo)準(zhǔn)信號內(nèi)是使用測量檢測儀表的主要目的，參數(shù)變換成0mA-12mA或者2V-6V。爐膛負(fù)壓參數(shù)、水流量、壓力、汽包水位、蒸汽流量等參數(shù)的檢測可由可控制系統(tǒng)的測量儀表完成；可編程調(diào)節(jié)器的構(gòu)成：以CS-910為例，7位單片機(jī)處理器組成CPU，通信輔助電路、3KRAM、15K的ROM和CPU相互串行使用，串行的主要是儀表總線，通過一根主線將絕大部分的儀表連接，結(jié)合上位機(jī)進(jìn)行通信傳輸，再將上位機(jī)的通信改為內(nèi)部參數(shù)。通過儀表的設(shè)置實(shí)現(xiàn)模擬輸入輸出，從而讓外部信息順利的由CPU接收。還能轉(zhuǎn)換面板顯示器、鍵盤顯示電路和D/A、A/D數(shù)字輸出輸入電路等。通過模塊化的儀表編程方法，促進(jìn)編程方法的簡易化。儀表可以實(shí)現(xiàn)自動編程，能夠直接編寫用戶程序，主要包含調(diào)節(jié)功能和運(yùn)算功能兩個模塊。一臺儀表中包含四個調(diào)節(jié)功能模塊。運(yùn)算功能模塊種類較多，包括計算器、定時器、加減乘除、線現(xiàn)函數(shù)、開方、底限、高限、低選、高選等。

3 鍋爐機(jī)電一體化節(jié)能控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)分、保護(hù)控公共設(shè)備控制以及和鍋爐運(yùn)行；鍋爐控制系統(tǒng)有自動控制和手動控制。前者是通過設(shè)置開關(guān)柜的按鈕從而實(shí)現(xiàn)執(zhí)行操作的；后者則是獨(dú)立雙線制能切換，可以通過編制控制程序?qū)崿F(xiàn)自動控制的要求，程序的控制和編制也可以通過鍵盤與鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)，整個控制過程可以在鍋爐房內(nèi)進(jìn)行。集中控制法為自動控制系統(tǒng)的主要執(zhí)行方法，運(yùn)用智能控制法操控引風(fēng)、鼓風(fēng)以及水泵。并且其之間獨(dú)立協(xié)調(diào)。詳細(xì)控制方案如下：

鍋爐機(jī)電一體化燃燒控制系統(tǒng)的運(yùn)行需要借助引風(fēng)，需要控制煤量和風(fēng)量的需求量，這個過程涉及到PID運(yùn)算工程、自動調(diào)節(jié)儀表和變頻技術(shù)，從而保持鍋爐的氣壓值在-30～30Pa區(qū)間之內(nèi)。另外，能夠在壓力的作用下調(diào)節(jié)鍋爐燃燒系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)鼓風(fēng)的降低，維持鍋爐燃燒的最佳狀態(tài)。以自動化理念為基礎(chǔ)實(shí)行對控制系統(tǒng)的操作，調(diào)控鍋爐燃燒和煤量對膛負(fù)值進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)自動化，最大程度上減少人工干預(yù)，僅需要操作人員按時查看鍋爐燃燒質(zhì)量和控制煤量，維持鍋爐運(yùn)行的最佳狀態(tài)。

汽包水位控制。借助恒頻控制系統(tǒng)技術(shù)，使用最新PID模糊控制理論開發(fā)新產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)自動獲取爐內(nèi)電平信號，并且將所獲信號轉(zhuǎn)為延遲補(bǔ)償器和標(biāo)準(zhǔn)PID運(yùn)算公式，在此過程中能產(chǎn)生新信號，調(diào)節(jié)控制泵運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，PID調(diào)節(jié)器能夠自動調(diào)節(jié)增長的泵，一旦高于水平高度，泵的運(yùn)行速度可以通過PID控制器降低，從未有效的控制水量，將水量維持在一個恒定的狀態(tài)。在變頻器發(fā)生故障時，系統(tǒng)便會通過控制頻率實(shí)現(xiàn)原有頻率模式的切回。對水池液位的控制需要檢查水池的具體水位，水位過高或過低都會發(fā)出警報，保證水位在標(biāo)準(zhǔn)范圍。上位控制系統(tǒng)需要能夠顯示總機(jī)狀態(tài)，并且能夠參數(shù)設(shè)定、報告顯示、參數(shù)顯示、分組顯示、故障報警顯示和電動屏幕顯示等；鍋爐機(jī)電一體化上位控制系統(tǒng)能夠自動打印參數(shù)報告；使用TPC/IP協(xié)議遠(yuǎn)程監(jiān)控計算機(jī)通信實(shí)現(xiàn)集成訪問端口信息平臺，控制室內(nèi)聯(lián)網(wǎng)，使得控制中心技術(shù)接收到鍋爐操作信息；設(shè)置權(quán)限系統(tǒng)注冊表，明確操作人員職責(zé)。

4 結(jié)束語

伴隨著我國資源的不斷開發(fā)和人口增長，我國已經(jīng)出現(xiàn)的資源短缺的現(xiàn)象。由此，我國倡導(dǎo)保護(hù)生態(tài)環(huán)境和合理開發(fā)使用資源的策略方針，節(jié)能環(huán)保已經(jīng)成為了我國絕大部分企業(yè)的重要轉(zhuǎn)型方向。鍋爐機(jī)電一體化控制是有效降低鍋爐耗能的主要措施。鍋爐機(jī)電一體化控制系統(tǒng)能夠在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能的同時減少能源的浪費(fèi)，為我國的可持續(xù)性發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]侯春立.星輪調(diào)速節(jié)能技術(shù)在電廠鍋爐送風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用[J].石油石化節(jié)能，2018，8（07）：12-13+8.

[2]劉偉.熱電廠鍋爐節(jié)能減排與戰(zhàn)略性發(fā)展[J].電子制作，2018（Z2）：134-135+139.