工业蒸汽锅炉自动化控制探析

摘 要：当前，大多数工业蒸汽锅炉依旧处于生产浪费大、能耗高、环境污染严重等状态，通过自动化控制来降低能耗、提高效率是一项紧迫的工作。下面从工业蒸汽锅炉自动化控制的构成入手，着重探析其特点及内容、燃烧调节系统，旨在为锅炉实现节能降耗提供借鉴。

关键词：工业蒸汽锅炉；自动化控制；系统

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.052

锅炉自动化控制是最近几年开发的新技术之一，是微型计算机、锅炉节能与自动控制等技术的有机结合。随着现代工业技术的不断发展，工业蒸汽锅炉自动化控制得到普遍关注，它需在工业生产中得到广泛应用。

1 工业蒸汽锅炉自动化控制的构成

从使用情况来看，工业蒸汽锅炉自动化控制主要由几个层面构成，各个层面通过相互合作确保锅炉的燃烧效果[1]。一是管理层，它是自动化控制系统的总指挥，负责工业蒸汽锅炉的各个燃烧环节，能通过实用技术及时对锅炉燃烧的报警故障、数据信息等产生调控作用，确保各个环节稳定操作。二是控制层，负责依据标准对自动化控制系统所传输的数据信号进行操作控制，并与智能PID调节仪、模拟量模块等合作，有效提高锅炉调节效果。三是设备层，它是工业蒸汽锅炉实现自动化控制的各种必要设备，主要有交流接触器、断路器、压力变送器等，为真正实现和强化锅炉的自动化控制奠定基础。

2 工业蒸汽锅炉实现自动化控制的特点

工业蒸汽锅炉实现自动化控制的特点主要体现在五个方面：一是直观显示锅炉运行的各个参数。在显示器上，自动化控制系统能同时将运行锅炉的水位、压力、烟气含量、燃煤量、炉膛负压、测点温度等运行参量的给定值、累计值、瞬时值显示出来，快速将机组在启停过程及正常运行中的有用数据计算出来，减少显示仪表的数量，同时利用软件替代复杂的仪表单元，在减少故障率的基础上减少投资。二是工业蒸汽锅炉的自动化控制装置的任务主要是确保锅炉的运行安全、经济、稳定，使操作人员能减轻劳动强度，并设置声光报警、自动连锁停炉，严禁因人为疏忽引发安全事故。三是锅炉辅机系统，包括鼓风机、给水泵、引风机等大功率的电动机，其运转大多时候都不是满负荷的，一般通过阀门、挡板来控制流量，存在巨大的浪费，而应用风机水泵就能实现对锅炉的变频控制，平均可节省30%～40%电能。

3 工业蒸汽锅炉自动化控制系統及燃烧调节系统

3.1 系统内容

（1）自动检测。通过显示仪表、检测元件或其他自动化设备来连续测量并显示工业锅炉自动化控制系统的温度、流量、压力机液位等参量，为值班人员提供监视锅炉生产情况的便利，或为企业实现经济核算提供数据信息，将检测信号提供给锅炉的自动调节、保护，从而对工业蒸汽锅炉的生产进展情况及发展趋势进行监视，指导操作人员安全生产，这是锅炉实现自动化生产的基础、前提。当然，工业企业应按照蒸汽锅炉的生产工艺要求合理设计自动检测点。

（2）自动控制。自动化控制是依据一定的时间、次序、条件等要求来控制工艺系统对象的一种技术，是工业蒸汽锅炉生产环节自动化技术的组成部分之一，主要包括锅炉的启停、正常运行，即启停输煤系统、运行水处理设备等[2]。通过自动化控制，工业蒸汽锅炉的自动化水平得到大幅提升，且操作步骤更简化，使启停机组的速度越来越快，在减少运行操作人员的同时有效避免发生误操作。

（3）自动保护。如果工业蒸汽锅炉在运行中出现异常情况或参数超出允许范围，就能通过自动化控制系统及时将报警及必要的处理动作发出，避免设备出现故障，保护人员安全。在生产运行中，工业蒸汽锅炉自动化控制的自动保护主要包括四种：一是联锁保护，避免锅炉在启停过程中因人员操作次序有误而引发事故，如果操作人员没有完成上一步操作，就不能进行下一步操作；当锅炉处于运行状态，如果辅机出现故障，关联设备要即刻停止或完成相应动作，预防事故扩大。二是限制保护，即运行工业蒸汽锅炉时的蒸发量、变动负荷速度等都能通过自动化控制系统按照实际的运行状态进行控制，同时限制各种调节挡板、调节阀的最小与最大开度。三是紧急保护，如果炉膛熄火或锅炉的水位、蒸汽压力等发生危险工况，自动化控制系统的自动保护装置就会快速投入，给予锅炉紧急保护。四是指示与警报保护，当各个辅机的仪表或指示灯显示有危险工况时，自动化控制系统的保护装置就能自动报警；如果参数超过标准范围，自动保护装置也能传出声光信号，提醒值班人员采取措施加以解决，或自动使机组停止运行，确保锅炉正常生产。

3.2 燃烧调节系统

虽然工业蒸汽锅炉燃烧过程对自动调节系统的选择和供给系统、燃烧的种类、方式以及联结锅炉、负荷的方式等都有关联，但自动调节系统的任务都是统一归纳的，主要有三项：一是使汽压维持恒定。工业蒸汽锅炉汽压的改变代表着负荷耗汽量与锅炉的蒸汽量不适应，应及时改变燃料量，才能使蒸汽量发生相应改变。二是使燃烧过程的经济性更强。当改变了燃料量时，应合理调节送风量，使它能配合燃料量，确保燃烧过程更经济。三是使送风量与引风量相互配合，确保工业蒸汽锅炉的炉膛压力不变。

一般情况下，锅炉燃烧调节系统的被调参数有三个，分别是汽压p、炉膛负压pt以及烟气含氧量a，而调节量一般也有三个，分别是送风量、引风量、燃料量。对燃料量来说，燃烧调节系统的对象要按照不同的燃料种类进行区分，有时是炉排电机，有时是燃料阀，而送风量、引风量的调节对象通常是变频器或挡板执行机构。由此可见，工业蒸汽锅炉自动化控制系统中的燃烧调节系统是一个调节多参数变量的系统，一般被简化成三个相对独立却又相互关联、密切配合的单变量系统来实现调节功能，分别是蒸汽压力调节系统、送风调节系统以及炉膛负压调节系统，它们共同完成对工业蒸汽锅炉燃料的自动化调节和控制，促进工业企业实现节能、降耗、减排的目标。

4 结语

工业蒸汽锅炉自动化控制具备较大的发展空间，投资收益前景良好，它不但能促进蒸汽锅炉实现安全生产，还能通过节能降耗使工业生产变得更环保。总之，工业蒸汽锅炉自动化控制是发展锅炉行业的大势所趋，有必要在工作实践中继续分析和探究。

参考文献：

[1]王兆秀.浅析锅炉给水PLC自动化控制技术应用[J].化工管理，2015（32）：120+122.

[2]孙东升.蒸汽锅炉DCS自动控制技术研究[J].辽宁师专学报（自然科学版），2014（03）：90-94.

作者简介：金婷（1981-），女，安徽金寨人，硕士，研究方向：动力能源、发电设备。