锅炉供热信息化自动控制应用实践与研究

中国航发黎明 王廷俊

1 引言

近年来，沈阳黎明动力分公司依托信息化建设，本着结合实际自主开发的原则，根据本单位供热系统的特点，先后对锅炉辅机控制系统、锅炉控制系统、循环泵控制、热网信号、热网调整进行信息化改造，由局部改造发展为整体改造并着力于向全部系统改造推进。现在小范围内的自动控制已实现，供热系统的操作采用自动操作与软手动操作相结合的方法，系统操作人员在控制室就可实现对设备、管网的调整。随着网络技术的普及，分公司建立了强大的局域网，供热系统的参数、报表实现了信息快速上传，在分公司任何一部接入局域网系统的微机上均可实时查看设备的运行工况、系统基本参数，实现了全员管理、信息快速反馈。

图1 监控大厅

2 信息化自动控制应用实践

2.1 锅炉控制系统的信息化建设

2.1.1 变频技术的引入

近几年，动力分公司就开始将变频技术应用到锅炉的辅机系统中，鼓风机、引风机是锅炉控制系统的用电量较大的设备同时也是保证锅炉燃烧的重要辅机。从节约能源和信息化建设的角度出发，动力分公司先后对风机的原有控制箱进行了改造，在不改变主机的前提下投入较少的资金完成了控制系统的改造。风机采用变频技术控制后，为实现实时监测与控制，分公司技术人员运用PLC技术自主开发软件将风机的电流、频率、起停、调节等全部引到了控制室进行监视与操作，实现了数据的实时传输。

2.1.2 视频技术的推广

蒸汽锅炉的水位显示、燃烧设备的排渣工况、排烟情况、现场设备的运行情况，都是操作人员系统调节的依据。几年来，动力分公司引进视频技术，将各设备的实际状况直接在控制室通过显示器显示，使控制人员在几秒内就可完成对上述现场的检查。分公司在生产现场建立的网络化的视频监控系统，实现了既能监控设备运行状态，又能监控运行人员的劳动纪律情况，改变了要了解现场运行状况，就需要到现场巡视查看的落后方式。

2.1.3 DCS控制系统的开发

供暖设备的微调是实现节能、延长设备使用寿命的一项有力措施，但分公司锅炉的炉排转速、给煤机、鼓引风机等设备的调节初建时就用操作盘上的操作按钮来实现，这种操作方式调节范围较大，无法达到精细调节的目的。在无法保证投入大量资金进行系统改造的前提下，分公司组织专业技术人员自主开发并建立锅炉的DCS控制系统，实现了鼓、引风系统、给水系统、燃烧系统的“鼠标式”数字调节，当系统需要进行调整时，运行人员只要轻轻的点击鼠标，就可根据实际需要将运行参数调整到需要的“数字点”。DCS控制系统为运行监控提供了优越的自动报警功能，运行人员根据大气温度、供回水温度等参数要求将炉排速度、鼓引风、循环泵等50项运行参数设定在一个经济、安全的上下界限内，参数一旦超出设定范围，以DCS软件控制系统为平台的远程报警灯就会响起，运行人员会快速做出应急反应，同时，关键参数的报警声引到了办公区，增强了运行人员的工作是紧迫紧迫感。

2.2 热网系统的信息化建设

2.2.1 系统压力的闭环控制

由于动力分公司的供热系统集采暖、空调于一体，因此系统用热量变化频繁、系统压力随热用户设备的起停波动大，为解决这一问题，动力分公司建立了闭环控制系统，将回水压力信号引到中央控制单元中，中央控制单元将上传的信号与设定的压力值对比，根据对比结果将信息传递给补水控制系统，系统根据指令实现自动起停补水泵，这样补水实现了实时控制，系统压力实现了闭环控制，保证了系统运行的稳定性。

2.2.2 终端用户室内温度实时上传

满足用户的要求，就需要了解用户的困难，为用户解决问题，供暖部门就是要保证热用户热量要求，随时了解热用户的供暖品质，对于民用住宅、厂房采暖，关键性问题是保证室内温度，但负责千家万户供暖任务的分公司同所有供暖单位一样不能对所有用户进行走访，更无法实现实时监控，绝大多数用户也不可能对家中的温度进行实时监测并根据监测结果向供暖公司提出要求。为解决无法实时监测供暖品质、满足热用户需求的问题，分公司领导想用户之所想，在所辖热用户中对有代表性的住宅安装了在线温度监测设备，厂内生产车间的厂房、居民小区等住宅中的顶楼、冷山墙住户、供暖终端用户的室内温度可以24小时传入将室内温度信号传至锅炉房，锅炉房运行人员可根据热用户室内温度对系统进行调整，形成快速调节的目的。

2.3 监控管理系统的信息化建设

2.3.1 参数微机显示，信息实时上传

参数微机显示使运行人员从模糊的监测状态上升到清晰直观的数字式监测水平，同时由微机实时记录数值并自动形成运行曲线，使运行人员对系统运行状态、运行趋势一目了然，随时根据运行趋势有方向、有目标的进行设备调整，在根本上将故障抢修提升到隐患预防的管理高度上来。蒸汽锅炉的水位自动监视，使运行人员在电脑前就可清楚了解水位情况，当水位超出规定界限时，系统还将以警铃方式报警提示运行人员，保障了水位实时被控制在规定范围，降低了由于人员疏忽而造成的运行故障。

图2 DCS控制系统界面

2.3.2 数据微机记录、信息快速查询

按照传统运行记录管理模式，交接班记录、设备运行记录等全部需抄写在记录本上，造成数据查找困难，保存的纸张随时间推移有遗失的可能性，信息传递时间滞后，数据显示只能局限于“点”，很难拓展到“面”，这种记录方式不利于系统调整的快速反应。通过几年的努力，分公司的运行记录、设备参数全部进入分公司的局域网，各种信息实现了集散式的实时发布，包括运行工作日志、生产例会纪要、生产任务和进度、设备运行故障及连续运行台时等内容都实现了网络上实时更新与发布，设备的“运行、备用、检修或故障修理”状态全部网上动态显示，为生产指挥提供了即时的数据信息，强化了生产指挥的科学性与全局性。特别是生产运行参数的网上填写及自动化考核，使生产运行质量完全处于实时、透明的监控状态。这种自动考核主要是在运行参数网络记录的基础上，通过设定各项参数的上、下界限、填写时间来考核运行参数填写的及时性与准确性。如参数超出规定界限，参数值就会自动报警变为红色，如果参数迟填，参数值就会变成粉色，如果超出规定的时间上限，参数将无法填写。

2.3.3 鼓励员工自主开发软件加速信息化建设

为提高供暖品质，降低员工劳动强度，分公司鼓励技术人员自主开发DCS控制系统，通过几年的努力，分公司技术人员在外单位提供基础平台的条件下，独立开发锅炉运行系统DCS软件，锅炉定期排污系统DCS软件，这些软件为运行参数的自动监控、设备运行状态的实时分析提供了可靠的技术手段。特别是锅炉定期排污自动控制系统的开发，解决了过去操作人员到现场人工排污，排污时间控制不准，夜班排污不及时造成锅炉水循环良化的问题，定期排污的控制了解决了锅炉排污管易结垢的问题，延长了锅炉的使用寿命，提高了蒸汽锅炉蒸汽品质，实现了排污操作、排污时间的自动控制。

2.3.4 实时信息化数据分析

“用数据说话”是分析任何问题的一条基本准则，过去，在动力运行系统中，出现运行故障时由于没有实时的运行记录与运行参数辅助分析，员工们不得不凭经验猜测、揣摩故障原因，因此故障分析只能做到“有理”而不能做到“有据”，不利于快速发现并解决问题，影响运行效率。而目前的动力控制系统，网络化参数管理形成了强大的实时数据资源及参数曲线，故障发生后，按照故障发生时间直接到电脑上查找当时的运行参数，故障谜底便会“一触”即开。如锅炉运行中由于引风机跳闸造成设备停运，技术人员通过锅炉及风机运行参数的微机化监控所形成的实时记录，仅用了5分钟的时间就查到了故障根源，使问题在1小时之内就得到了处理，恢复运行。若按以往经验分析方式，人们通常会对各个辅机进行排查进行原因分析，甚至会拆解设备检查运行部件，这样不计处理问题的时间，只是查找问题就会影响系统的正常运行。以微机网络化为基础的故障数据记录与分析方式，为高效维护与维修创造了良好条件，大大缩短了停运时间，减少了停运损失。目前，在动力能源供应系统已全部实现了故障的数据化分析。

3 小结

通过几年的努力，分公司循序渐进、自主开发、由点及面，灵活运用网络技术、DCS技术、PLC技术，结合供热系统的特点，实现了系统的自动化控制，提高了供暖品质。现在，以锅炉房为中心的七个换热站的供热参数均以不同的方式回传至中央锅炉控制室内并通过局域网将重要参数上传到各台微机上，随着换热站的不断增加，系统的整体调整将作为下一步的重点，也是信息建设推进的一个关键点，实现全部系统的自动化控制水平将动力分公司的最终目标。

图3 运行参数微机显示界面

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