PLC在工業(yè)鍋爐自動控制中的應用
1 引言
鍋爐是發(fā)電廠及其它工業(yè)企業(yè)中最普遍的動力設備之一，它的功能是把燃料中的貯能，通過燃燒轉化成熱能，以蒸汽或熱水的形式輸向各種設備。目前，國內大多數(shù)工業(yè)鍋爐都是人工控制的，或簡單的儀表單回路調節(jié)系統(tǒng)，燃料浪費很大。工業(yè)鍋爐作為一個設備總體，有許多被控制量與控制量，擾動因數(shù)也很多，許多參數(shù)之間明顯地存在著復雜的耦合關系。對于工業(yè)鍋爐這個復雜的系統(tǒng)，由于其內部能量轉換機理過于復雜，采用常規(guī)的方式進行控制，難以達到理想的控制效果，因此，必須采用智能控制方式控制，才能獲得最佳控制效果。
2 系統(tǒng)的組成
系統(tǒng)運行的示意圖如圖1所示。
由圖1可知，燃料和空氣按一定比例進入燃燒室燃燒，產(chǎn)生的熱量傳遞給蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，產(chǎn)生飽和蒸汽，經(jīng)負荷設備調節(jié)閥供給負荷設備使用。與此同時，燃燒過程中產(chǎn)生的煙氣，除將飽和蒸汽變成過熱蒸汽外，還經(jīng)省煤器預熱鍋爐給水和空氣預熱器預熱空氣，最后經(jīng)引風機送往煙囪排入大氣。
鍋爐是個較復雜的調節(jié)對象，為保證提供合格的蒸汽以適應負荷的需要，生產(chǎn)過程各主要工藝參數(shù)必須加以嚴格控制。主要調節(jié)項目有;負荷、鍋爐給水、燃燒量、減溫水、送風等。主要輸出量是：汽包水位、蒸汽壓力、過熱蒸汽溫度、爐膛負壓、過?？諝獾取＿@些輸入量與輸出量之間是互相制約的，例如，蒸汽負荷變化時，必然會引起汽包水位、蒸汽壓力和過熱蒸汽溫度的變化;燃料量的變化不僅影響蒸汽壓力，同時還會影響汽包水位、過熱蒸汽溫度、空氣量和爐膛負壓等。對于這樣復雜的對象，工程處理上作了一些簡化，將鍋爐控制系統(tǒng)劃分為若干個調節(jié)系統(tǒng)。主要的調節(jié)系統(tǒng)有：
?。?） 汽包水位調節(jié)系統(tǒng)
被調量是汽包水位，調節(jié)量是給水流量，它主要考慮汽包內部物料平衡，使給水量適應鍋爐的蒸發(fā)量，維持汽包水位在工藝允許范圍內。
?。?） 過熱蒸汽溫度調節(jié)系統(tǒng)
維持過熱器出口溫度在允許范圍之內，并保證管壁溫度不超過允許工作溫度。
（3） 燃燒調節(jié)系統(tǒng)
使燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量適應蒸汽負荷的需要;使燃料量與空氣量之間保持一定比例，以保證經(jīng)濟燃燒;使引風量與送風量相適應，以保持爐膛負壓穩(wěn)定。
這里將討論鍋爐汽包水位調節(jié)系統(tǒng)、燃燒調節(jié)系統(tǒng)及蒸汽溫度調節(jié)系統(tǒng)。
2.1 系統(tǒng)的檢測信號及鍋爐的控制任務
鍋爐設備的檢測信號包括：蒸汽流量、汽包水位、汽包蒸汽壓力、加水量、爐膛負壓、鼓風量、煙氣含氧量、當已知檢測信號的情況下，鍋爐的控制任務是：在用戶蒸汽機需要的情況下，plc控制加水閥、輸煤量、鼓風量與引風量，使保持鍋爐汽包水位穩(wěn)定，蒸汽壓力穩(wěn)定，爐膛負壓穩(wěn)定，煙氣穩(wěn)定，使燃料能量最充分地燃燒，以取得最大的熱效率。
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