锅炉监控

锅炉监控（精选九篇）

锅炉监控 篇1

为了提高锅炉的热效率，降低耗煤量，采用锅炉的自动控制系统日益广泛。锅炉控制装置的主要任务是保证锅炉的安全、稳定、经济运行，减轻工作人员的劳动强度，同时提高热效率，降低煤、电的消耗量，实现经济运行，便于操作、易于生产管理，而且要采用微计算机控制对锅炉进行过程的自动检测、自动控制等多项功能。

1 锅炉监控系统功能要求[1]

锅炉监控系统作为锅炉控制系统中的一个重要组成部分，要能够及时的、准确的反应锅炉及其附属设备的运行状况，实现对锅炉运行参数的监控和修改，如：注塞泵入口水压、雾化压力、燃油压力、管壁温度、烟气温度等;在出现故障时，系统要能够及时发出报警，并通知处理报警;在锅炉点火时，要能对点火过程进行监控，并能实现对水流量及风量的调节。

2 监控系统的硬件构成[1,2]

监控系统的硬件分为安装于锅炉现场硬件和集控室内硬件两部分。

(1)锅炉现场硬件：安装于现场的硬件包括热电偶、热电阻及各种传感器和压力、压力变送器、电动调节阀等。

(2)集控室硬件：安装于集控室的硬件包括锅炉系统仪表操作台、计算机操作台、工业电视监控站和PLC柜等。仪表操作台上装有与本台锅炉运行相关的主要仪表，包括显示仪表、流量积算仪、手操器、调节器及控制电机的转换开关、起停按钮、指示灯、电机智能监控器远程显示表等。工业电视监视系统用于监控蒸汽锅炉的汽包液位和给煤机的给煤情况。PLC为控制系统的核心，采用总线通讯，完成信号的采集并经处理，以信号通讯方式传给工控机，完成汽包水位、风量调节、给煤调速、鼓风调速、引风调速，电机顺序控制等。

整个锅炉监控系统采用大容量的UPS供电，以确保停电后工控机、PLC及关键检测设备、仪表能够正常工作30分钟。

3 P LC的监控功能

智能数显仪表本身已具有监控功能，利用这些监控仪表可以进行锅炉常规的监视和控制;PLC能够完成燃烧系统等较复杂的系统调节任务，它与数显仪表的结合设计，更加提高了系统运行的可靠性，能够实时显示系统设备的运行状态和超限报警，显示实时数据和历史数据等。

(1)控制系统主画面如图2。

(2)控制流程图画面如图3。

(3)实时数据、历史数据显示画面如图4。

(4)变频器控制显示画面如图5。

(5)多终端监视功能：用户可根据需要，将本系统接入到公司办公网络，实现主管领导及调度等管理人员的远程监视。

4 监控系统的控制功能

锅炉监控系统由测量报警系统、自动保护系统、自动调节系统和语音报警系统组成。

4.1 测量报警系统

为了全面反应锅炉的运行状态，系统对与锅炉运行相关的各种参数全部或部分进行检测，不仅测量锅炉的温度、压力等热工信号，还测量变送器、电机运行的电量信号及电机运行状态信号。

被测量的参数在操作台上由数显仪表分别显示，对需要报警的参数设有声、光报警功能，由计算机完成数据的存储、记录、报警、打印及分析处理。

4.2 自动保护系统

热工保护包括汽包水位超低联锁保护、蒸汽压力超高联锁保护及锅炉出口水温超高联锁保护。当锅炉出现汽包水位超低、蒸汽压力超高或出口水温超高时，系统在发出警报的同时，使锅炉自动联锁停炉，避免事故的发生。

电动机的保护由电机综合监视器对电机进行全面保护，具有过流、缺相、相不平衡、欠压、反序、漏电等保护功能，当电机在运行中有故障时，可迅速切断控制回路，避免烧毁电机。

4.3 自动调节系统

(1)给水压力自动调节：给水压力恒压控制系统由变频器、可编程控制器、智能数显调节仪、压力传感器等组成。压力传感器检测给水管的压力;智能数显调节仪显示给水管的压力，并与压力设定值比较输出控制信号控制变频器的输出频率，进而改变水泵电机转速，保证给水管压力保持恒定;可编程控制器控制电机的起停切换。

(2)汽包水位自动调节：汽包水信号由双室平衡器、差压变送器、磁翻板远传信号获得，智能仪表根据水位设定值调节电动调节阀的开度，从而实现对汽包水位的控制。汽包水位调节采用三冲量调节方法，以克服蒸汽负荷变化产生的虚假水位现象带来的给水调节阀的误动作。

(3)蒸汽压力调节：蒸汽压力自动调节是燃烧调节系统的组成部分，通过调节进入炉膛的煤量和风量达到最佳风煤比，以提高炉膛的发热量，保证锅炉的蒸汽压力，与供热量相对平衡。

当锅炉蒸汽负荷变化时，蒸汽压力发生变化。通过调节给煤机速度增加给煤量，保证炉膛发热量，随着燃料供给量的变化，鼓风量也必须做出相应的调整，才能获得锅炉烟气中的最佳氧含量，保证燃煤尽可能充分燃烧，并且使燃料量与鼓风量成适当的比例关系。

(4)炉膛负压调节：炉膛负压自动调节是燃烧调节系统的组成部分，随着蒸汽压力调节系统对送风量的调节，自动调节引风量，从而维持炉膛负压恒定，以保证锅炉安全运行。

(5)除氧罐水位自动调节：除氧罐水位自动调节系统由变频器、可编程序控制器、智能数显调节仪、差压变送器等组成。差压变送器检测除氧罐的水位;智能数显调节仪显示除氧罐水位，并与水位设定置比较输出控制信号控制变频器的输出频率，进而改变除氧泵电机转速，保证除氧罐水位怛定;可编程控制器控制电机的起停切换。

一台变频器以一拖三的方式控制除氧泵，当除氧泵运行时，若一台泵不能满足要求，系统自动将该除氧泵电机切入工频，同时变频启动下一台，直到满足供水的要求。三台除氧泵电机定时轮流切换，使各台除氧泵电机工作时间均衡。

(6)除氧罐水温自动调节：除氧罐水温自动调节系统采用单回路调节。以除氧罐水位设定值为目标值，通过安装在除氧蒸汽管道上的电动调节阀，自动调节蒸汽流量维持除氧罐水位恒定，以保证除氧效果。

(7)热水循环管网变频恒压补水自动调节：热水循环管网变频恒压补水自动调节系统由变频器、可编程序控制器、智能数显调节仪、压力变送器等组成。一台变频器以一拖二的方式控制两台补水泵，当热水循环管网的压力与设定值有偏差时，一台补水泵自动起动，并且电机转速不断变化，保持热水循环管网压力的恒定，若一台泵不能满足要求，系统自动将该电机切入工频，同时变频启动下台，直到满足补水需求，两台补水泵电机定时轮流切换，使各台水泵电机工作时间均衡。

4.4 语音报警系统

通过计算机操作站设定各检测量的上下限报警值,当锅炉运行中出现参数超限时,由计算机(控制报警音响发出语音提示。

5 结论

本文对三废混燃炉进行了监控系统的设计，实现了锅炉温度、压力、流量、汽包液位等参数的测量及报警，及给水压力、汽包水位、蒸汽压力、炉膛负压、除氧罐水位、除氧罐水温、热水循环管网变频恒压补水的自动调节，并对汽包液位超低、蒸汽压力超高及出口水温超高进行了自动联锁保护，实现了锅炉设备运行状态、运行参数的全面监控，提高了热效率，降低了煤、电的消耗量。

摘要：锅炉的监控系统由硬件和PLC两部分组成。利用PLC的记录、报警、分析及控制功能,对锅炉温度、压力、汽包液位等参数进行了测量、报警及自动调节,并对汽包液位超低、蒸汽压力超高及出口水温超高进行了自动联锁保护,实现了对锅炉运行状态的全面监控,确保了锅炉设备的安全运行。

关键词：锅炉,监控系统,PLC,安全运行

参考文献

[1]贾云婷.人机界面在锅炉监控系统中的应用.制造业自动化,2010.2,32(2):126～128.

[2]林德树等.锅炉监控系统的开发研究.科技信息,2006.9:156～157.

[3]樊玮等.基于InTouch的工业锅炉监控系统.航空计算技术,2003.12,33(4):102～108.

[4]张云等.锅炉复杂热工过程两层结构监控系统设计方法.系统仿真学报,2007.6,19(12):2836～2840.

[5]姚晓峰等.一种锅炉现场总线监控系统的设计与研究.微计算机信息,2003,19(3).

锅炉监控 篇2

稠油由于粘度较高，其开采方式不同于稀油。开采稠油比较成熟和经济有效的方法为热力采油，它是依靠注汽站的油田注汽锅炉产生的高温、高压饱和湿蒸汽注入油层降低稠油粘度来提高稠油采收率。

随着稠油开采的规模在不断扩大，供热站的数量也在急剧膨胀目前为满足稠油不同开发单元的热采要求，建成了分散型的注汽站，站内的几台注汽锅炉都采用人工监控，锅炉出现故障隐患时操作工人难以及时发现，待故障报警停炉后，才能发现问题处理故障，影响了设备运行时率和注汽质量，同时由于熟练技术员工的缺乏，注汽站面临严重的人员不足。

伴随着计算机网络技术和数据通讯技术的飞速发展和新疆油田建设数字化油田战略的实施，应用网络技术和数据远传技术实施远程监控，提高锅炉事故分析水平和深度，已成为注汽系统追求的又一个目标。对于注汽站点跨越地域大、检测点分散的监控系统，与其它常用的方式相比较，采用无线网络是一个理想的远程监控解决方法。

二、注汽站远程控制网络系统结构简介

注汽站远程控制网络系统分三层结构：

第一层，现场监控层，由各类控制器、执行器、监测器等组成，所采用的信号形式以模拟信号为主，对少量的二次仪器仪表，也可采用数字信号进行通信。在系统中，燃气锅炉、软化器、水质硬度在线监测、锅炉蒸汽自动控制、以及生产环境监测等单元都属于这一层次。

第二层，车间级监控层，由工业计算机和各类智能控制器组成，以工业现场总线为信息传递通道，完全采用数字信号进行通讯。在这一层次，可实现一定范围的集中管理，对生产进行实时监测，并可对各种生产异常做出快速反应和协调。

第三层，单位级监控层，建立在以太网基础之上，网络上各个节点之间的通讯采用统一的TCP / IP网络协议，信息传输速度快，满足图像实时监控对网络带宽的要求。系统中的工业计算机，网络摄像头等都属于这一层次。

三、三层网络体系结构的特点

1、各个生产环节的自动控制和监测靠各个现场控制单元来完成，不会因为上层网络的硬件故障(节点故障和通道故障)造成生产瘫痪，保证了系统的安全性。

2、系统的稳定性强。系统的影响力由下而上，同级网络节点间互不干扰，且某一节点的故障不会造成整个系统的异常。

3、系统具有良好的开放性。在系统的各个层面进行网络节点的增加和减少，不会改变系统原有的体系结构，而且由于引入无线网络环节，使得网络的扩展不受地域的限制。

四、基于无线网桥的远程通讯技术 4.1无线网络的优势

1、有线局域网的限制：通常的有线局域网的传输媒介主要依靠双绞线、同轴电缆和光缆，但在很多场合受到布线限制：布线、改线工程量大；线路容易损坏；节点进入网络受地理位置限制，灵活性差。特别是当把相距较远的节点联接起来时，敷设专用通讯电缆的布线施工难度大，费用高，耗时长，对于网络的扩展需求形成了严重的瓶颈阻塞。

2、无线局域网的优势：无线局域网是计算机网络与无线通讯技术相结合的产物，它不受电缆束缚，实现计算机局域联网、远端输入、图文传真等多种功能，具备很强的灵活性和高度的弹性，网络上的各个节点可以根据需求，轻易地脱离或进入网络，使网络各节点的变动不受地理位置的限制。

3、结合实际情况，做出选择。重油公司19#供热站与18#供热站相距3公里，且构成“托管”工作模式，需要在18#站对19#站的所有生产设备进行实时监控，另外还需要对19#站的关键生产工作场所进行实时视频监控。

为了满足大数据量远程可靠传输，以及考虑到建设和运行成本，在18#站、19#站分别建立有线以太网，然后用电讯级无线网桥联接两个有线网络，形成扩展以太网络。其特点是全天候防水、防尘密封设计，拥有超强免维护功能，特别适合在恶劣环境条件下工作。4.2以无线网桥为中心构建的扩展以太网的拓扑结构

1、无中心的分布对等方式

2、有中心的集中控制方式

3、第三种方式是前两种方式的组合 4.3扩展以太网的管理及应用

WLAN Management System 是基于Windows的SNMP管理工具，它允许网络管理者远程管理无线设备并进行监控。一旦无线设备被接入一个以太网，网络管理员就可在任何一台与无线设备在同一网络内的PC上使用WLAN Management System访问无线设备，对其进行配置和管理。

在扩展以太网络硬件平台搭建好后，在中控室集中监控程序中完成从工业现场控制通讯协议到TCP /IP协议的转换，使整个网络的数据通讯建立在基于TCP/IP协议的扩展以太网基础之上，从而实现远程数据监控和远程视频监控。

五、远程监控系统的功能设计

锅炉监控 篇3

关键词： 电站锅炉； 煤粉参数； 远程监控； 软件设计与实现； 多线程

中图分类号： TK 31；TH 89 文献标志码： A

Design and implementation of remote monitoring software for

pulverized coal parameters in power station boiler

HU Changmei1， HE Yuan2， YANG Bin2， CAI Xiaoshu2

（1.Shajiao ‘C Power Station of Guangdong Yuedian Group Co. ， Ltd. ， Dongguan 523936， China；

2.Institute of Particle and Twophase Flow Measurement/Shanghai Key Laboratory of

Multiphase Flow and Heat Transfer in Power Engineering， University of

Shanghai for Science and Technology， Shanghai 200093， China）

Abstract： Online monitoring of pulverized coal in boiler provides the importance reference for optimal control of power station boiler.In order to realize the remote monitoring of particle size，concentration，and velocity of pulverized coal，the uppercomputer software of data acquisition system was designed by using modular program design method.This software could realize the system configuration，realtime curve and histogram displaying，data storage，and so on.Each data acquisition and processing channel with 1 MHz sampling frequency was achieved by using multithread technology and automatic allocation simultaneously.The capability of realtime communication with the Distributed Control System （DCS） based on the Modbus communication protocol was achieved.The practical runs shown high stability and reliability of this software.And it could meet the demands of operation and optimizing control of boiler well.

Keywords： power station boiler； pulverized coal parameters； remote monitoring； software design and implementation； multithread

煤粉炉采用直吹式制粉系统将煤粉燃料与空气混合后一同送入炉膛内进行燃烧，具有燃烧迅速、完全、效率高等优点而广泛用于火力发电[1].煤粉管道中内煤粉颗粒细度、浓度、速度对锅炉燃烧有重要影响[2-6].煤粉细度过大，燃烧不充分，不完全燃烧损失增加，机组飞灰可燃物增加；细度过小则导致除尘效率降低且制粉系统耗能增加.而对于不同管道中煤粉浓度的差异失调，将导致燃烧不稳定，炉膛火焰中心偏移，甚至引起煤粉管道堵塞，严重影响锅炉安全运行.煤粉速度过低，煤粉气相输运能力降低，火焰燃烧强度减弱，且火焰将靠近燃烧器从而造成燃烧器损坏；煤粉速度过高，造成着火延时，甚至引起脱火从而导致燃烧器火焰熄灭.因此，煤粉颗粒细度、浓度、速度的实时在线监控是电站锅炉燃烧优化控制的关键问题和难点之一[7].

光脉动（Light Transmission Fluctuation，LTF）法利用透射光强的随机变化规律结合光散射理论实现煤粉细度和浓度的在线测量，同时利用双光束透射光强互相关测速原理实现速度的同时在线测量，并且具有结构简单、对测量环境要求低、长时间运行可靠等优点，适合应用于电站锅炉煤粉参数的在线监测[8-12].本文针对光脉动法煤粉参数测量装置需求，开展电站锅炉煤粉参数远程监控系统的软件设计，并实现与DCS（Distributed Control System）的即时通讯，为电站锅炉燃烧优化提供重要数据参考.

1 测量原理与软件需求

1.1 光脉动法煤粉参数测量原理

煤粉参数测量原理示意图如图1所示，图中：PD为光电探测器；ut为颗粒流动速度.光脉动法利用两束平行光束穿越含有颗粒的介质，由于颗粒的宏观运动，不同时刻光束照亮体积内的颗粒数是不同的，由此测量到的透射光强也是随时间变化的.依据光强随机衰减规律结合光散射理论建立颗粒细度、浓度和透射光强之间的关系，以实现煤粉细度、浓度的在线测量；同时通过分析两束光透射光强的互相关性，计算得到两光束信号间的时滞，从而实现速度的同时测量.

图1 煤粉参数测量原理示意图

Fig.1 Schematic diagram of pulverized coal

parameter measurement

1.2 系统软件需求分析

该软件目的在于实时获取和处理光脉动信号，同时将处理结果同步显示并送入DCS通讯.为了对在线测量数据进行分析，需要软件对于历史测量数据进行存储.不但如此，还要求该软件可高效、准确、长时间可靠运行等.

针对上述要求，系统软件应具有数据采集与处理功能、数据存储功能、数据通讯功能、日常使用功能.

数据采集与处理功能主要要求数据采集速率大，同时要求基于LTF法及互相关法的运行处理迅速；数据存储功能能够对不同时间、不同管道的处理结果进行保存，并提供历史数据的调用与查询；数据通讯功能在于实现计算机与DCS系统之间的通讯；日常使用功能则是实时数据显示、用户管理.

2 系统结构

系统采用基于PCI总线板卡的架构，采用的PCI总线采集卡支持即插即用，是一款12位高速存储式A/D板，其转换频率为1 000 K，输入通道建立时间小于1 μs；板上RAM容量为1 M×16 bit，即1 M采样点.它有32路单端模拟输入、24路可编程开关量（3个8位口）、采集转换支持多种触发形式.软件系统线程如图2所示，主要分为主线程、采集线程和串口线程三部分.对于主线程，能够显示数据处理结果，同时可进行一定功能设置，包括串口通讯设置，Modbus站地址、Modbus寄存器地址和磨通道以及对应参数设置，数据处理结果的实时显示和启动其它线程设置.采集线程是完成采集卡初始化，能够从PCI卡中获取数据并进行分析处理，填充数据缓存区，发送数据更新事件.对于串口线程，其通讯流程如图3所示.串口事件首先发生，接着在Modbus地址、命令、CRC校验正常之后，需根据数据缓冲区映射填充发送数据，然后进行数据CRC校验，在结束校验后发送数据.三者之间需要能够交换数据信息，实现实时数据缓冲区与地址映射，包括Modbus地址、磨通道以及对应参数.

图2 软件系统线程

Fig.2 Flow chart of software

图3 串口通讯流程

Fig.3 Flow chart of serial port communication

3 软件设计与实现

VB.NET支持面向对象编程、多线程处理、结构化异常处理等技术，能有效保证软件的稳定性和高效性，因此，软件开发选用2010 VB.NET开发环境.软件主界面如图4所示，包括功能按钮、系统参数设置、数据采集和发送、数据实时显示、粒度分布实时测量等功能.其中，数据采集和发送是基于1 MHz 12位高速存储式A/D板开发，实现对光强信号的4线程高速采集，具体配置参数如图5所示，包括卡件号、通道号、数据点名称、Modbus地址、DCS地址、测量初始参数、量程与单位等.系统完成配置后，开始数据采集，调用结果处理的动态链接库得到煤粉参数测量结果，并将结果显示于主界面中，同时发送至DCS供电厂运行人员参考.

图4 软件主界面

Fig.4 Software interface

图5 系统配置界面

Fig.5 Interface of system configuration

由于电厂煤粉细度参数采用筛分数据作为依据，而光脉动法煤粉细度测量依据光散射理论获得索太尔直径.为满足电站运行需要，通过煤粉粒度分布反演实时得到煤粉粒度分布，从而获得筛分特征测量值结果，如图6所示.

正常运行该系统1 h后，煤粉参数测量结果如图7所示，可看出，在该负荷下煤粉速度在25 m · s-1左右，煤粉浓度在0.5 kg · m-3、煤粉细度在15 μm左右的较小范围波动，1 h内运行状态稳定，这表明所设计的电站锅炉煤粉参数远程监控软件在电站实际投入运行中具有良好的稳定性与可靠性，各项功能均满足锅炉运行与优化控制要求.

图6 粒度分布实时测量结果

Fig.6 Realtime measurement result of pulverized coal

size distribution

图7 煤粉参数实时监测结果

Fig.7 Realtime monitoring result of pulverized

coal parameter

4 结 论

（1） 通过自定义控件实现了电站锅炉煤粉参数远程监控软件数据成组文本、棒状图、实时曲线显示、测量参数相关信息组态和保存等功能.同时利用多线程和通道自动分配方法实现了单通道采样频率达1 MHz的数据快速采集与处理，并基于Modbus通讯协议实现了与DCS的即时通讯.

（2） 所设计的电站锅炉煤粉参数远程监控软件在电站长时间实际投入运行结果表明，其具有良好的稳定性与可靠性，各项功能均满足锅炉运行与优化控制要求.

参考文献：

[1] 陈刚.锅炉原理[M]. 武汉：华中科技大学出版社，2012.

[2] 鄢晓忠，陈冬林，刘亮，等.煤粉细度对燃烧特性影响的实验研究[J].动力工程，2007，27（5）：682-686.

[3] 赵渝渝，陈冬林，陈荐，等.燃煤锅炉煤粉细度的选择与分析[J].武汉大学学报：工学版，2001，34（2）：66-69.

[4] 阎维平，徐通模，许晋源.煤粉气流着火存在最佳煤粉浓度的试验研究[J].动力工程，1994，14（4）：28-32.

[5] 刘忠，阎维平，高正阳，等.超细煤粉的细度对再燃还原NO的影响[J].中国电机工程学报，2003，23（10）：204-208.

[6] 孔亮，张毅，丁艳军，等.电站锅炉燃烧优化控制技术综述[J].电力设备，2006，7（2）：19-22.

[7] 张琮昌.煤粉颗粒多参数测量的试验研究[D].杭州：浙江大学，2013.

[8] 蔡小舒，潘咏志，吴伟亮，等.电厂煤粉粒径、浓度和速度的在线测量技术研究[J].动力工程，1999，19（6）：466-470.

[9] 吴伟亮.气固两相流测量技术及在电厂煤粉管道在线监测应用的研究[D].上海：上海理工大学，1999.

[10] CAI X S，LI J F，OUYANG X，et al.Inline measurement of pneumatically conveyed particles by a light transmission fluctuation method[J].Flow Measurement and Instrumentation，2005，16（5）：315-320.

[11] QIN S X，CAI X S.Indirect measurement of the intensity of incident light by the light transmission fluctuation method[J].Optics Letters，2011，36（20）：4068-4070.

锅炉节能安全环保监控网的研究 篇4

随着我国社会经济和现代化建设的飞速发展,锅炉的使用日益增加。据国家特种设备局统计,至2007年底,我国在用锅炉总台数已达53.41万台,成为国民生产和人民生活中必不可少的工业设备。同时,锅炉又是我国的重点耗能设备,2007年我国煤炭产量25.5亿吨,锅炉用煤达到22亿吨,锅炉用煤占煤炭总产量的85%。但由于锅炉运行过程承受一定的温度和压力,加上遭受介质的侵蚀和飞灰的磨损,而且又经常在启动、停炉及负荷频繁波动的情况下工作,如果使用管理不当,如污垢沉积、缺水、超压、超温、爆管等会造成重大的经济损失,严重的还会造成重大的人身伤亡事故。更重要的是,造成事故的这些隐患在锅炉的工作过程中有时是人为较难实时检测的。所以,必须建立一个锅炉节能安全环保监控网,智能化地记录和远程监控锅炉的运行情况,准确反映锅炉的使用状态,及时发现有关的节能、安全、环保参数的异常,并自动无线报警,使用户能及时采取措施排除故障,杜绝锅炉的带病运行,预防事故的发生,达到节能安全环保的目的,保证锅炉节能、安全、经济运行。

2 设计目标

1)开发出锅炉运行记录仪,自动记录锅炉工作过程中的主要指标参数(出力、蒸汽温度、压力、水位、流量等),以及能耗指标(烟气温度、燃料消耗、送风温度、给水温度及压力等),并对其进行统计分析。

2)开发出锅炉异常情况判断和报警软件,根据采集的锅炉运行记录数据判断锅炉运行状况是否正常,如发生异常情况立即自动通过手机短信和GPRS无线网络报警。

3)开发出网络远程安全监控系统平台,对管辖区内的锅炉实施整体远程监控,并可与现已推广使用的电梯运行记录仪网络平台联网,实施主要特种设备的联合监控。

3 设计主要内容

1)开发出终端设备———能够对锅炉的有关参数指标准确记录、存取,并将规定的相应参数通过GPRS自动发送给网络平台和有关人员。

2)开发出锅炉运行记录仪控制软件———能够根据采集的锅炉运行记录数据判断锅炉运行状况是否正常,对锅炉的异常情况进行准确判断,并立即自动通过手机短信和GPRS无线网络报警。

3)开发出网络平台软件———能够接受、存储终端设备的数据,具备选择性的列表显示、统计、分析、报警等功能。

4)与现已推广使用的电梯运行记录仪网络平台联网———实施主要特种设备的联合监控。

4 监控网主要功能

1)锅炉节能安全环保参数异常监控

系统通过监控终端,实时不间断地监视锅炉运行状态,监测到故障和异常状态时自动发报及传送故障信息。中心对监控锅炉的信息进行记录、统计和分析。

2)异常情况快速反应

系统通过锅炉节能安全环保参数自动检测,减少了以往要管理人员去现场的时间。中心在收到锅炉节能安全环保参数异常信息时,用手机短信的方式发送到锅炉维保人员的手机上,通知其即时前来处理;通过指挥系统,向对应维保公司发送锅炉位置和故障信息。使得在发生锅炉故障后,能在最短时间内指派人员到场,实现了故障的快速反应。

3)救援指挥及紧急救援

系统数据库管理所有锅炉信息及对应的维保公司,当出现故障时及时向故障锅炉的对应维保公司发送故障信息。如果维保公司不能及时回复出动确认,或者不能及时到场,指挥中心将按紧急救援处理,指派距离最近的联动保养点出动救援,在第一时间处理锅炉异常情况。

4)对锅炉维护保养情况进行的监督管理

通过数据库记录锅炉运行数据及故障数据,建立锅炉数据档案。对数据进行分类统计,对故障率高的锅炉责成维保公司进行整改。对不能保证节能安全环保运行的锅炉,要求进行改造升级或更换。根据锅炉的统计数据,客观评价维保公司的质量,保障使用锅炉的安全。

5 监控网的系统组成

锅炉远程监控网主要分为三个部分:信号采集系统、信号传送系统和监控指挥中心。如图1所示。

1)信号采集系统

信号采集系统与锅炉直接联接,通过采集器采集锅炉运行中的各种信号,通过远程数据发送系统传送数据到远程监控中心。

2)信号传送系统

信号传送系统把采集到的信号传送到后台进行处理,其主要方式有局域网、电话拨号、互联网、无线网等。

3)监控指挥中心

监控指挥中心对信号进行分析处理,主要由远程数据接入系统和计算机管理系统等组成

6 锅炉监控网后台控制系统设计

1)执行国家标准GB8567-88《软件开发规范》,遵照软件设计要求,系统设计合理,有较好的可读性、易维护性及功能的扩展性。网络传送采用合适的网络连接方式,保证数据传送的正确和稳定。

2)人机界面采用图形操作界面,以易编写、易学习、易使用、易维护为出发点,操作界面一目了然,功能及菜单操作简便,系统参数设置清晰快捷。

3)采用结构化程序设计、面向对象编程技术,提高软件设计质量,并充分考虑到程序的可扩展性。

4)采用模块化结构,每一个子功能均分解为独立的模块,减少模块间相互联系的复杂性,同时便于查错、功能扩充和简化编程。

5)采用多级多用户管理,不同用户拥有不同的权限,如监控范围、系统设置、锅炉参数设置和初始化、锅炉运行和故障信息查询,以及各种统计分析报表等。

6)系统具备实时监测功能,能实时显示锅炉的运行状态和故障信息等。

7)每日运行记录查询系统,可以查询每台锅炉每日的运行情况,包括节能参数异常、安全报警、环保参数异常等。

8)安全性。防止误操作能力强;具有多种方式的数据。

9)故障信息统计分析系统,能对发生的故障信息进行统计分析,包括按时间段分类统计故障发生的次数、最后一次同类故障发生至今的时间、故障发生的频率等,并且根据统计结果生成各类图形和报表,便于用户了解每一台锅炉的运行情况。维修保养单位可据此了解各种类型锅炉的故障规律,及时预防相似故障的出现。还可为上级安全管理部门了解各个厂家各种类型号的锅炉故障情况提供参考,为锅炉的科学管理提供可靠手段。

7 结束语

监控中心主要起监控、指挥和紧急援救的职能,当发现锅炉故障时系统自动通过传真、数字传呼机、短信息等方式自动发送到相关保养单位。如果与保养单位建立了联网子系统,则自动进行数据传输,在子系统直接显示故障锅炉的位置和故障情况、以及相关状态记录。如果没有收到对应单位的确认,中心将派紧急援助人员出动,及时解决锅炉参数异常情况,确保锅炉节能安全经济运行。并对各锅炉异常的情况记录在案,作为各锅炉的统计分析依据。

摘要：根据目前锅炉使用的实际情况,提出锅炉节能安全环保监控网总体设计的设想,智能化地记录和远程监控锅炉的运行情况,准确反映锅炉的使用状态,及时发现有关的节能、安全、环保参数的异常,并自动无线报警,使用户能及时采取措施排除故障,达到节能、安全、环保的目的。

锅炉炉膛安全监控系统的应用探讨 篇5

一、FSSS的硬件配置

FSSS系统的现场检测和执行元件主要有:炉膛压力检测系统、汽包水位检测系统、火焰检测系统、阀门系统。

火焰检测系统主要在灭火保护中, 是FSSS的核心部分。依据不同的燃料进行燃烧之后产生的火焰不同, 研制了火焰检测系统。主要是采用紫外光火检和可见光火检进行检测。油燃烧器使用可见光式火检, 气燃烧器使用UV紫外式火检。

炉膛压力检测系统。很多的锅炉都配合了1台压力变送器和8台压力开关。在8台压力开关中, 使用了3台来进行炉压高高值的测定, 3台进行炉压低压值的测定, 2台用在了炉压高低报警值检测中。低低值和高高值都是进行三取二的逻辑, 压力变送器监控炉膛压力变化数值。

阀门系统。阀门系统主要有燃气燃油的主管路系统, 气管都是独立压力开关, 能够实现实时检测燃料压力。若是燃料管路的压力太低的时候, 就会迅速关闭阀门。

汽包水位检测系统。主要是通过液位检测传感器把水中收集的信号传送到FSSS, 进行一些压力补偿和汽包温度, 从而获取精准的水位值。

二、FSSS系统的应用功能

FSSS系统建立在DCS系统之上, 在火电厂机组锅炉中发挥着重要的作用。FSSS系统同时有燃烧器控制功能和锅炉保护功能, 主要分为炉膛安全系统和燃烧器管理系统。FSSS系统独立于其他的系统, 本身就有电源, 输入输出系统都是独立的, 算法控制逻辑也是独立的。FSSS主要目标是在锅炉开启停止的时候, 对参数进行连续的、实时的控制, 给出相应的逻辑运算和逻辑判断, 经过联锁装置和相关设备, 将算法逻辑和算法程序完成, 进行紧急情况下的故障处理。能够有效的监控在锅炉中混入的空气混合物堆积现象, 对锅炉的爆炸具有很好的避免作用, 能够有效的帮助锅炉进行正常的运行。

电厂燃烧系统要有很好的运行标准和安全规则, FSSS系统就是通过控制这些标准和规则, 从而实现控制锅炉的安全运行。在电厂中为了完成锅炉的保护性操作, 特意使用BMS系统进行自动化完成。在紧急情况发生的时候, 为了把燃料制作过程和燃料设备开启或者停止, 要能够进行触动跳闸动作或者燃料系统切断动作, 有效避免在人工操作中可能出现的误差动作。通过上述论述可以得出, 燃烧器通过控制BMS从而控制热电锅炉炉膛的安全运行。BMS快速、高效的完成动作, 减少了人工操作中对锅炉造成的损伤, 保证系统能够顺畅的运行。燃烧器控制BMS主要有主燃料跳闸系统、联锁系统、主燃烧器子系统、点火子系统、主燃料跳闸继电器、火焰监视系统等。

1. 炉膛吹扫与火焰检测

为了将炉膛中的可燃物清除干净, 预防锅炉点火的时候可能发生爆炸, 通常要进行炉膛吹扫。主要是在停炉之后和点火之前进行炉膛吹扫。在进行炉膛吹扫的时候, 要严格控制满足的条件, 这样可以有效保证在烟道中和炉膛内不会聚集可燃物。在进行炉膛吹扫的时候, 要进行最少5分钟的吹扫, 在额定空气的四分之一以上的通风量的环境下进行。首先保证炉膛已经切断, 不会有可燃燃料进入到炉膛中。在实际工作中, 有的电厂使用的是有泄露检验的油系统, 在开始的时候, 首先确保在系统中没有任何的燃料泄漏, 得到精确的检验之后, 就可以进行吹扫, 这种系统的吹扫也要在5分钟以上。若是吹扫条件不能满足以上要求, 那么证明本次吹扫不能成功, 要进行相关的检查之后, 再次进行吹扫。

炉膛火焰检测有:第一, 煤燃烧器或者油枪的单个燃烧器的火焰检测, 主要是检验火焰的脉动频率和火焰的强度。第二, “火球”火焰检测, 在这种检验中只需要进行火焰强度的检验就可以完成。

2. 磨煤机、给煤机和磨煤机组启停保护逻辑

在满足了投煤粉的许可条件之后, 操作人员可以在控制器中手动的进行有关设备的启动和停止。操作人员在控制室中, 直接按照相关的设定程序, 进行磨煤机、给煤机、磨煤机组的开启或者停止工作, 能够有效的保护相关设备的安全运行。

3. 主燃料跳闸

FSSS系统主要监控环节就是主燃料跳闸系统, 能够按照之前预定的运行条件进行连续的监视。一旦在运行过程中出现了锅炉运行危险现象, 主燃料跳闸就能够迅速的将通往锅炉炉膛的染料进行切除, 能够有效的避免安全事故的扩散。若是机组在进行工作的时候出现了特殊的状况, 能够将锅炉从全负荷或者高负荷的状态回归到低负荷的状态, 从而保护锅炉炉膛的安全。很多锅炉的生产厂商主要是通过建立完善的监控系统来延长锅炉的使用寿命, 这样也能够保证使用安全和锅炉的正常运转。在锅炉安全运行中, 锅炉炉膛安全监控系统具有很高的地位, 所以得到了越来越高的重视。在进行锅炉炉膛安全监控的时候, 非常关注主燃料跳闸系统的管理工作, 定期进行维修, 随时进行监测, 保证锅炉可以正常的运行。

三、总结

在实际工作中, 锅炉炉膛的安全监控占据着重要的地位, 直接关系到锅炉是否能够安全正常的运转。在进行锅炉炉膛安全监控设计的时候, 要充分考虑工作的环境和配套的相关仪器都可以进行正常的工作。在FSSS运行以后, 操作人员要认真检查相关系统设备的工作情况, 定期进行维护和检修工作, 保证FSSS系统在运行的时候可以正常工作。在锅炉炉膛出现了意外事故的时候, FSSS能够及时反映相关的情况, 做出迅速的反应, 保证锅炉的安全, 避免发生重大的爆炸现象。

摘要：锅炉炉膛安全监控系统是煤粉锅炉安全运行的关键, 是整个燃烧器管理的核心系统。锅炉炉膛安全监控系统 (FSSS) 在锅炉停止运行或者正常启动的情况下, 监控燃烧系统的参数, 能够对得到的数据进行运算和逻辑分析, 在连锁装置的帮助下, 指示燃烧设备中的有关部件, 能够对安全事故或者未遂性的事故进行处理。FSSS系统对于锅炉炉膛和燃烧系统的正常工作具有重要的意义。

关键词：锅炉炉膛,安全监控系统,应用探究

参考文献

[1]尹泽.锅炉炉膛安全监控系统及其应用[J].科学与财富, 2013, (11) :52-53.

[2]叶晓燕.锅炉炉膛安全监控系统FSSS的应用[J].科技传播, 2012, (3) :27-28.

锅炉监控 篇6

本文以某公司为例, 该公司应用热电联产工程2×220t/h煤粉锅炉FSSS, 在煤粉锅炉每层的四个角各有一个喷燃器, 而全炉膛的煤燃烧层有两个, 油燃烧层有1个, 为四角切向喷燃方式燃烧, 总计有3个燃烧层, 12个喷燃器, DCS系统主要功能是判断, 即盘算角火焰的丢失情况、层火焰丢失情况以及全炉膛火焰和临界火焰等状态进行判断, DCS主要是通过检测器来对每个火嘴的燃烧情况进行监视进而判断, 用FIR-EYE 95IRS1型红外动态火焰作为检测器, 共有12个探头, 探头的目的是将火焰有无的开关信号反馈给DCS, DCS依据此信息进行判断, 如果在检测过程中发现一定位置、一定数量的火嘴火焰出现丢失的情况, 而且大于等于临界条件时, 是对锅炉的安全问题做出警告, 出现这种现象的原因是煤粉中的大量可燃物没有完全燃烧, CO浓度比较高, 与落下的炽热灰渣相碰时会导致爆炸, 这时FSSS系统便会发挥作用。FSSS系统是控制DCS系统的主要部分, 该公司的煤粉锅炉FSSS由两对冗余CP60控制器组成, 采用FOXBORO I/A DCS系统, 当出现上述危险状况时, FSSS系统将出现联锁动作来阻止, FSSS系统会以最快速度将所有进入炉膛的燃料切断, 通过这样的方式来保障锅炉安全, 防止炉膛爆炸的现象发生。

2 FSSS的组成和配置情况介绍

FSSS系统主要由六个部分构成的, 分别是主控单元、监控单元、就地控制单元、就地执行机构、就地检测单元以及软件, 其中主控单元也成为程控单元主要由I/O接口及继电器柜和主电源柜组成, 监控单元由DCS及其相关外设组成, 就地控制单元由炉膛压力开关箱、就地点火控制柜、以及风机控制柜组成, 就地执行机构由推进器、油母管快关阀、高能点火器、火检探头冷却风机、回油母管快关阀、角吹扫阀、油枪、角油阀、点火枪等组成, 就地检测单元由冷却风系统检测开关、专用电缆、炉膛正负压力开关、火检探头及其处理箱组成, 软件包括DCS系统以及程控部分编程软件等, 各组成部分各施其力, 通力合作, 保障锅炉的安全。

3 FSSS系统的功能介绍

FSSS系统是控制DCS系统的主要部分, 也是保障锅炉安全的重要系统, 在锅炉点火前, FSSS对其进行吹扫, 可以实现点火和熄火程序控制以及就地手动控制, 在DCS系统判断火焰情况前, FSSS系统对火焰进行监视, 并及时报告出准确信息, 对主燃料跳闸情况敏感, 而且可以对发出跳闸的原因进行首出记录, 不仅如此, FSSS系统可以做油循环试验, 是实现炉膛灭火保护的重要系统, 锅炉炉膛安全监控系统FSSS可以对火检探头冷却风系统进行管理, 还具有自诊断和联锁与报警功能。

4 FSSS的联锁逻辑

锅炉的安全联锁保护主要分为很多方面, 包括主燃料跳闸、锅炉吹扫、燃油泄漏实验、程控点火、锅炉吹扫、火焰检测控制以及制粉系统程控等, 如下通过各个方面对FSSS的联锁逻辑进行分析和介绍。

4.1 联锁逻辑分析之一——主燃料跳闸 (MFT)

主燃料跳闸, 也称MFT, 在锅炉安全保护中, 主燃料跳闸是很重要也很核心的内容, 其安全功能在FSSS系统中占有举足轻重的作用, 一旦有任何危机锅炉安全运行的危险情况发生时, MFT第一时间将所有进入炉膛的燃料切断, 切断后也就是说煤、油等燃料不会继续输入到锅炉中, 通过这样的方式来保障锅炉的安全运行, 及时对危险作出制止, 很大程度的避免了事故的发生, 将事故发生的概率以及事故发生后的危害降到最低。

4.2 联锁逻辑分析之二——锅炉吹扫

在锅炉点火之前还需要做一系列的准备工作, 才能防止锅炉爆炸, 在锅炉点火之前, 先对炉膛进行吹扫是一个很重要的环节, 也是防爆规程中严格要求的、最基本的防爆保护措施。由于工作人员的疏忽等问题, 在锅炉的炉膛、通风管道以及烟道等处可能的会聚集一些可燃物, 一旦这些大量的混合可燃物同时被点燃, 会有爆炸的现象发生, 这种现象也称为爆燃, 爆燃现象严重可发生爆炸, 由于炉膛的压力不断增大, 每一个炉膛结构都有最大承受压力, 当超过这个临界值, 会导致炉墙外延出现崩塌的现象, 这种现象称其为外爆, 同样的道理, 每个炉膛都有一个最低承受的压力, 炉膛的压力瞬间降低, 低于炉膛最低压力的临界值, 会导致炉膛出现内坍塌的现象发生, 这种现象称其为炉膛内爆炸。在炉膛正常运行的情况下, 燃料进入炉膛后立即被点燃燃烧, 燃烧后生成的烟气随之排出去, 不在炉膛和烟道内积存, 所以也不会有爆燃的现象发生, 但是一旦工作人员的疏忽, 操作上不谨慎或者对设备控制系统没有合理设计等原因, 可能会导致爆燃的现象发生, 为了避免这种现象发生, 在锅炉点火前, 首先进行炉膛吹扫, 通过这样的方式将炉膛内的残留可燃物清除掉, 保证这些可燃混合物不在烟道等处存积, 进而防止和避免锅炉点火时有爆燃的现象发生。

5 结论

如今, 机组虽然因种种原因而出现过异常工况, 但由于联锁保护动作正确, 没有造成任何设备损坏, 也没有任何运行人员及维护人员对FSSS的逻辑提出过异议, 表现出良好的稳定性及先进性。FSSS正常运行为操作人员、设备和生产带来一个更为安全的环境。

摘要：锅炉炉膛安全监控系统FSSS是一个燃料安全连锁和燃烧器管理的系统, 是煤粉锅炉安全运行的核心系统。锅炉炉膛安全监控系统FSSS能够在锅炉正常启动及停止运行的方式下, 对燃烧系统的参数与状态实行连续监视, 并根据监视得到的信息对其进行逻辑判断和运算, 再在连锁装置的作用下, 对燃烧设备中的有关部件进行指示, 使其在合理的程序要完成一系列的操作或者对未遂性事故进行处理, 通过这样的方式来保障锅炉炉膛及燃烧系统的安全运行, 锅炉炉膛安全监控系统FSSS为保障锅炉炉膛安全运行做出了重要贡献。本文以某公司为例介绍DCS实现煤粉锅炉FSSS系统的应用, 对FSSS硬件配置和组成、主要的联锁逻辑以及保护系统进行分析。

关键词：安全监控系统,FSSS,程序,逻辑,安全联锁

参考文献

[1]姚文达, 姜凡.火电厂锅炉运行及事故处理[M].北京:中国电力出版社出版社, 2007, 2.

[2]石同礼.火焰检测器在锅炉安全监控系统中的应用[J].黑龙江科技信息, 2011 (25) :14-15.

[3]孙弘, 温智慧.75t燃气锅炉FSSS系统改进[J].中国科技信息, 2011 (18) :16-17.

[4]李诚帅, 曹明, 许锐锋.火检信号异常导致锅炉MFT事件分析与改进[J].机电信息, 2011 (24) :7-8.

锅炉监控 篇7

关键词：锅炉,冗余,PLC,模糊自寻优算法

1 引言

北方大多数小区的采暖热源中, 燃煤锅炉占有很大的比重, 如何保证锅炉的安全可靠运行, 使锅炉高效燃烧, 一套可靠的锅炉监控系统是必不可少的。采用DCS系统成本较高, 采用S7-400H大型PLC自动化技术平台为核心的控制系统保证了锅炉运行的可靠性;采用以太网技术及SCADA系统集成构成远程监控管理系统, 提高了自动化管理水平;采用一些智能温度控制策略, 提高了锅炉惯性大滞后变量的控制水平和精度;自动地寻找最佳风煤比, 保证了锅炉的经济燃烧。由此在软硬件上保证了锅炉安全高效的运行, 提高了智能化水平。

2 锅炉控制系统监控方案

2.1 系统硬件构成方案

根据锅炉的高可靠性要求, 上位管理计算机、PLC控制器、上位机与PLC的通信、PLC与现场设备的通信均采用冗余设置。系统总体方案图如图1所示。选用西门子S7-400H PLC为核心控制器, 采用双电源、双CPU, 由于借助先进的自动事件同步及技术, 采用CPU412-3 H能够实现无扰动主从切换, 且切换迅速。CPU412-3 H利用光缆通过Sync模块进行同步, 每个CPU引出1条Profibus总线, 所有I/O都通过一个ET200M连接到2条Profibus总线上, 这样其中一条总线发生故障时, 还有另一条总线在工作。PLC使用CP443-1工业以太网通讯模块通信, 上位机使用CP1613网卡, 通过西门子工业交换机OSM TP62实现与PLC的通信, 配置双以太网模块, 双以太网交换机, 跟上位机相连, 保证了上位机监控的可靠性。上位机采用双机热备, 当一台监控电脑出现问题时, 可以使用另一台进行监控和操作[1]。现场控制系统采用冗余的Profibus网络IM153-2从站, 通过ET200扩展300的IO机架, 设有4个分控站, 分别是1#锅炉、2#锅炉、3#锅炉和辅助设备及换热机, 实现了数据的采集和控制, 降低了成本。这样便用较低成本实现了DCS系统的分布思想。现场DP通过ET200M实现了冗余, 每个ET200接有2个IM153接口模块, 这样每个DP通过2个IM153分别接到两个Profibus总线上, 从而两个CPU可以同时接收输送的数据, 保证了锅炉的连续安全运行。

2.2 锅炉运行中的控制方案

锅炉的主要控制系统有

(1) 燃烧控制系统

根据出水温度测量值, 调节炉排转速。水温设定值可人工设定, 也可随环境温度变换自动修改。根据鼓风机出口流量调控鼓风机转速, 鼓风量设定值根据炉排转速和风/煤比的变化改变, 以维持经济燃烧。

(2) 炉膛负压控制系统

根据炉膛压力大小调节引风机转速, 以维持炉膛压力稳定, 系统中引入鼓风量前馈信号, 构成前馈-反馈控制系统, 以便克服鼓风量变化引起炉膛压力波动。

(3) 循环定压控制系统

PLC根据供水管道的出口压力, 通过开关量输出信号给变频器提供启/停命令, 变频器经内部的PID运算调节水泵转速。一台变频器控制两个水泵, 根据供水量和泵站出口处的水压进行工频变频的切换, 保证出口压力稳定在设定值。

(4) 定压补水控制系统

根据回水管线上定压力点压力调控补水泵转速, 维持压力恒定。

除此之外, 在系统的运行过程中, 主要控制还有开关联锁控制、顺序控制、各种变频的启停故障、摸拟开环、热水流量、煤量、电量的累积等功能均由PLC完成, 所有模拟量都可通过PLC在上位机上显示, 一些重要变量可在大屏幕上显示。

3 主要智能控制策略

锅炉是多输入多输出且相互关联的控制对象, 生产过程的各个参数必须严格控制。对于炉膛负压、定压补水等采用常规PID控制;出水温度和风煤比是锅炉系统最重要的参数, 也是控制的难点, 采用一般的PID控制难以实现锅炉高效安全的运行, 由此提出智能控制策略。

3.1 出水温度的控制

出水温度惯性大, 滞后现象严重, 难以建立精确的数学模型, 采用常规PID控制无法实现闭环控制;简单模糊控制, 极易在平衡点附近产生小幅震荡, 亦不能保证整个系统良好的动态品质;本项最终目采用模糊PID控制锅炉出水温度, 克服了常规PID控制和简单模糊控制的闭环控制收敛困局[2]。控制方框图如图2所示。

将锅炉出水温度的偏差和偏差的变化率送入上位机, 自整定模糊控制器进行自动调整, 把模糊部分按比例Kp、积分Ki、微分Kd分成三部分, 分别由相应的子程序来实现, 根据实际情况调整三个系数, 送入PLC, 能够达到调节作用的实时最优, 保证出水温度较准确及时的控制。该系统的另一个优点是当上位机出现故障时, PLC常规PID控制仍然有效, 保证生产的连续进行。

3.2 最佳风煤比的实现

在锅炉的实际运行中, 为保证完全燃烧必须提供过量的空气量, 但空气量过大, 一方面锅炉排烟热损失增加, 送引风机耗电量增大, 另一方面造成炉内燃烧不稳, 有灭火危险;反之, 空气量偏小则无法保证燃料的充分燃烧, 由此风煤比对锅炉燃烧的影响尤为重要, 一般根据人工经验设定风煤比, 由于燃烧系统的复杂性, 自动寻找最佳风煤比不易实现。本文采用模糊自寻优算法, 实现自动寻优。自寻优控制能自动搜索到新工况下的最优点, 具有自适应能力[3]。

模糊自寻优控制算法以最高炉温为指标, 寻找最佳风煤比。在每个采样周期测量炉温增量∆T, 根据∆T和上一周期寻优步长决定本次寻优步长。∆T和∆V分别是炉温增量和步长的模糊语言变量, 把∆T和∆V分别分为8个和6个模糊子集, 即:

∆T={NB、NM、NS、NO、PO、PS、PM、PB}

∆V={NB、NM、NS、PS、PM、PB}

∆T和∆V的论域分别规定为13和12个等级。自寻优的搜索过程:如果上步步长增量Vi-1为负小 (NS) 而温度增量∆T为正大 (PB) , 则下步步长增量为负大 (NB) ;如果上步步长增量Vi-1为负大 (NB) 而温度增量∆T为正小 (PS) , 则下步步长增量为负小 (NS) 等。总结为控制规则表, 应用模糊推理合成法则, 再计算成自寻优控制表[4]。

当满足如下条件时:Ti-Ti-1>0;Ti-1-Ti<0

表示己搜索到最佳工作点, 停止寻优, 此时的风煤比可保证经济性燃烧, 可节约能源, 有利于环保。

4 软件实现

4.1 PLC的编程实现

整个过程监控程序分层及调用结构如图3所示。OB1为系统组织块, 用于循环程序处理;FC1为上位数据交换功能块;FC2为量程换算功能块;FC3为报警处理功能块, 用于各种报警信号的处理及与上位数据块 (共享) DB10的数据交换且可通过上位机确认;FC4为链排控制功能块, 用于实现链排机和燃烧控制;FC5为恒压供水模块;FC6为连续控制功能块, 六次调用STEP7中标准PID功能块F B 4 1和可通过上位机设定参数的背景数据块DB20、DB21、DB22、DB23、DB24、DB25、DB26、DB27用于实现1#、2#、3#炉膛负压、出水压力及鼓风压力控制;FCll、FCl2分别为1#炉自动启炉、停炉控制功能块;FCl3、FCl4分别为2#炉自动启炉、停炉控制功能块;FCl5、FCl6分别为3#炉自动启炉、停炉控制功能块;FC10为主程序功能块, 通过调用子程序功能块FCll、FCl2、FCl3、FCl4、FCl5、FCl6实现1#、2#、3#炉的自动启炉、停炉控制功能;OB35为循环中断子程序, 中断优先级为12, 其中断时间可在5ms~60000ms之间设定, 本过程设定为500ms;OB80、OB82分别为时间故障、诊断中断子程序;上、下位机的数据交换通过共享数据块DBl0实现;上位机参数的设定和调整通过共享数据块DBll实现。

4.2 上位机监控运行画面

上位机监控组态软件采用组态王6.53, 该软件具有丰富功能的HMI/SCADA软件, 集过程控制、现场操作以及工厂资源管理于一体, 可视化操作界面, 强大的通信能力, 先进的报警和事件管理, 强大的网络和冗余功能, 能够实现最优化管理。

本文利用组态王软件设计, 正确设置组态软件中数据变量设备通道的连接, 实现PLC与组态软件的通讯, 将PLC的串口驱动程序与组态软件的需求响应结合[5]。在用户窗口制作动态画面, 以1#锅炉为例, 上位机的监控操作画面如图4所示, 设置的画面按照真实情况动作。

工业控制计算机将PLC采集的锅炉运行数据进行分析、判断的实时处理, 通过上位机监控系统实现对现场压力、流量、液位、转速、温度等的模拟动态显示, 同时工业控制计算机还具有报警设置及显示、控件及手自动选择和参数设定、实时历史曲线显示及报警、报表打印等功能。

5 结束语

采用S7-400冗余型PLC、以太网交换技术、双机热备及智能控制算法, 使得锅炉监控系统自动化程度高, 成本低, 在供热站的实际运行表明, 稳定可靠, 燃烧状态良好, 能够明显降低能耗, 提高经济效益, 减少环境污染, 实现了连续不间断的安全可控。本文设计的监控系统在锅炉控制中具有广泛的应用前景。

参考文献

[1]朱文杰.S7-300/400PLC编程设计与案例分析[M].北京:机械工业出版社, 2009:495.

[2]王童谣, 胡建易.模糊PID自整定算法在PLC中的实现[J].辽宁科技大学学报, 2010, 33 (2) :149-152.

[3]章臣樾.锅炉动态特性及其数学模型[M].北京:水利电力出版社, 1986.

[4]于浩洋, 景方, 宋清昆, 陈树生.模糊控制在燃煤锅炉燃烧系统中的应用研究[J].哈尔滨理工大学学报, 2003, 8 (1) :26-29.

锅炉监控 篇8

关键词：电站,锅炉汽包水位控制

电站投运初期,锅炉的汽包水位控制,由于存在着种种问题,微机自动控制系统始终不能正常运行,只能手动控制。既增加了运行人员的劳动量,也对安全生产不利。针对这个问题我根据分厂领导的要求,进行了大量的现场调查,研究了问题的起因,走访了兄弟单位,吸取了外厂的经验。带领全班同志,结合具体问题,在其他工种的配合下,对系统进行了多项改进。较圆满地解决了这个问题。为叙述方便,下面分四个方面进行介绍:

1 基本概况

1.1 系统的组成。

由20T/H燃煤链条炉排锅炉、一次仪表、二次仪表(DDZⅡ系列电动仪表),微机(DMC-502工业燃煤锅炉微机监控系统),手动、自动切换操作器、执行器及给水调解阀等部分组成。如下图所示。

1.2 锅炉汽包水位自动控制流程图。

如下图所示:

水位自动控制的主信号为水位差压变送器的输出,并采用两个前馈信号,即主气流量和给水流量为前馈信号。该回路采用自整定型PID控制算法。并在水位越限前,施行轮安全限位控制。

1.3 水位的测量。

锅炉运行中,汽包水位是极为重要的检测值。除直接用玻璃管显示水位(就地安装),还装有电接点双色水位计,进行水位检测与报警。

微机控制系统,采用测量筒、差压变送器来测量水位进行监控。

1.4 蒸汽流量和给水流量的测量。

锅炉运行中要随时测量给水流量和蒸汽流量。所采用标准孔板,产生差压信号送入差压变送器,转换为0~10m ADC电信号,送入微机,经过运算换成流量值进行监控。

1.5 执行器与调解阀

执行器是锅炉控制中的执行单元。微机输出0-10m ADC控制信号。经过伺服放大器和手、自动切换操作器输出到执行器,执行器带动给水调解阀进行自动控制。

1.6 水位自动控制参数表:

SV-给定值。定义为一个线性方程,即:

SV=A*(I/O NO)+BA-给定系数

PV-测量值B-偏置值

PV=A*(I/O,NO)+B线性方程

F1、F2、F3前馈量。

ACT-正反作用;VH,VL-阀位上、下限值;

VD-阀位死区;VS-阀位最大步长;

DB-偏差死区;PB比例带;TI-积分时间;TD-微分时间;DL-档位。

根据具体情况,设定控制参数,以达到最优控制效果。

2 改进前存在的问题

锅炉正常运行的极为重要的参数之一就是汽包水位。必须严格地控制在规定的范围内,以保证锅炉的安全正常运行,杜绝重大事故的发生。

新建电站初期,锅炉的汽包水位控制由于存在着种种问题,始终处于手动控制运行。主要问题如下:

(1)测量误差。水位的测量实际上是由测量筒经差压变送器将0~440mm H2O(0~440毫米水柱)差压信号变为0~10m ADC电信号送入微机,在微机上显示0~440mm水位的变化。锅炉正常运行时,水位应控制在±30mm范围内为佳。这样小的差压值,导压管路、测量筒、针型阀、变送器有一处轻微漏气或堵塞都将导致测量偏差。致使微机系统不能投入自动控制运行。

(2)微机在各路输入准确信号,进行一系列运算后,发出控制指令信号,经伺服放大器、操作器、执行器及给水调解阀来控制给水量的大小。这中间有一个环节动作不及时或动作不到位,也将导致系统不能投入自动控制运行。

(3)微机运行必须稳定、可靠。各种干扰及微机故障都将导致微机不能正常运行,也将导致系统不能投入自动运行。

(4)一次仪表、电费都安装在现场及炉体上、下部位。随时受到水、汽、火及灰尘的威胁,曾发生过由于正压燃烧,火焰烧毁电费落灰膛口处高温烤坏变送器,管路漏水浇到执行器,造成短路等故障。导致系统不能投入正常运行。

(5)由于煤质的不同,燃烧状况变化,用汽量变化,都将直接影响系统的自动投运。

(6)锅炉微机监控系统,由电气、自动化仪表、微机等方面构成,维修技术难度大。其中有一个环节出现问题不能解决,都将直接影响整个系统的正常运行。

3 问题分析和解决的方法

由于以上问题,锅炉汽包水位未能投入自动控制运行,运行人员必须随时监视水位的变化,手动操作控制给水量。这样水位波动大,不利于锅炉的安全正常运行。带着这些问题,我调研了有同类型电站锅炉微机监控系统的单位,如哈药厂、一工具、化纤厂等。结果都是由于前述种种原因,汽包水位的控制都是出于手动控制状态。

为了实现锅炉汽包水位微机监控系统的自动运行,必须针对现存问题逐一解决。具体做法如下:

(1)测量误差的解决

导压管路中的针型阀,原来安装在测量筒前面,长期处在高温蒸气状态下,漏气问题突出,现将针型阀安装位置下移,改装在测量筒下面,使它工作在常温水的状态。解决了针型阀漏气问题。

原来安装的针型阀是碳钢的,易生锈腐蚀,导致管路不畅通,引起测量误差。现采用不锈钢针型阀代换了,保证了管路畅通,延长使用寿命。

导压管内的水,时间一长生成锈水,必须经常排污。针型阀经常开关易造成关闭不严,影响测量的准确。现采取用由变送器排污孔排污,避免了针型阀关闭不严漏气问题。从以上三个方面解决了测量误差的问题。

(2)给水阀漏量大问题的解决

给水调节阀原采用锥形阀,这种阀使用中漏水量大,导致小蒸发量时,水位控制不住。吸取一工具厂的经验。现更换为球型调节阀,重新安装,调整了电动执行器,现运行情况表明给水量控制良好。

(3)微机故障及干扰问题的解决

微机投运初期,经常用出现参数紊乱、失控情况。经反复查找,一是由于打印机接地不正确造成。微机系统必须单独接地,不可与电网共地。二是微机信号缆屏蔽层接铁造成。这个问题解决后,排除了微机出现的故障。

(4)针对锅炉环境差问题的解决

将电缆重新选择安全路线改道铺设。焊装保护框架铁板,将落灰膛高温与变送器隔离开。执行器将其包扎、封闭好,避免水浇坏,灰尘影响。

(5)与运行人员相互配合,根据不同煤质,燃烧状况,不同蒸发量,反复摸索修改微机控制参数。参阅控制参数表。

(6)学习有关方面的知识,掌握其控制过程,参阅有关说明书,熟悉具体电路原理,及时地排除故障,保证了系统的正常运行。

4 改进后的效果

改进后运行两年多来,整个系统运行稳定可靠。汽包水位控制在±30mm以内,提高了锅炉的安全性能,延长了锅炉的使用寿命,减轻了运行人员的劳动强度,有更多的精力投入到最佳节煤、节水燃烧。

避免因停炉而造成的损失,保证了生产,发电及采暖,直接或间接节约资金,创造财富。

锅炉监控 篇9

在计算机技术、电子技术和通讯技术迅猛发展的过程中, 监控系统的技术水平从初期的模拟信息传输与控制飞速发展到了数字化、网络化信息传输与控制。最早的监控系统, 采用大型仪表集中对各个重要的设备状态进行监视, 并通过操控台来进行集中式的操作, 这种方式随着监测对象的增加而使物理连接复杂, 特别是随着监测对象的多样化和功能的复杂化, 使传统的集中监控很难满足监控系统的要求。九十年代后PC机的迅速发展以及各种局域网和广域网的广泛建立, 使监控系统也从传统的中央集中监视、集中控制扩展到网络化的集中监视、集中管理和分散式控制。在这种趋势下, 以TCP/IP和以太网为代表, 成熟度较高的开放式网络技术, 正逐渐被应用在各个自动化系统, 连接并控制所有设备。将Intranet技术引入监控领域, 通过连接不同的网络, 形成一致的网络结构可以十分自然地将网络规范应用于监测与控制设备领域, 将Intranet与Internet相连, 实现信息地完整共享。

本文论述了实时监控系统的基本构成, 可靠性及其抗干扰措施, 设计实现, 这使系统在实际应用中带来了巨大的经济利益。可以稳定和优化生产工艺, 提高产品质量, 降低能源和原材料消耗, 降低生产成本。更为重要的是通过应用计算机监控系统还可以降低劳动者的生产强度, 并且提高管理水平。

1 测锅炉温度实时监控系统的总体设计

1.1 测锅炉温度实时监控系统的工作过程

系统要求测锅炉内胆温度稳定至给定量, 将铂电阻TT1检测到的锅炉内胆温度信号作为反馈信号, 在与给定量比较后的差值通过调节器控制三相调压模块的输出电压 (即三相电加热管的端电压) , 以达到控制锅炉内胆温度的目的。

整个系统的工作过程是:生产现场的被控量是锅炉内胆水温, 通过传感器转变为电信号, 经变送器转变为1-5V或4-20m A的标准电信号, 作为输入量输入到安装在现场附近的AI智能仪表, 有智能仪表内的PID控制算法计算得出控制量, 输出到电动阀、变频器等执行机构, 完成现场控制。另外, 各智能仪表通过RS485总线组成网络, 经过转换器 (RS232C/RS485) 连接到上位机的串口, 由上位机监控个智能仪表的总体运行情况, 并将实时采集的相关数据存入计算机。这样, 在操作站的计算机上就可以实时监控现场仪表的运行状况。

1.2 系统的硬件结构

系统硬件采用“THSA-II型过控综合自动化控制系统实验平台”, 整个系统分为被控对象、检测元件、控制元件 (下位机) 和上位机, 控制站与操作站通过RS485总线连接。

被控对象是模拟锅炉, 模拟锅炉是利用电加热管加热的常压锅炉, 包括加热层 (锅炉内胆) 和冷却层 (锅炉夹层) , 均由不锈钢精制而成, 可利用其进行温度实验做温度实验时, 冷却层的循环水可以使加热层的热量快速散发, 使加热层的温度快速下降。冷却层和加热层都装有温度传感器检测其温度, 可以完成温度的定值控制、串级控制, 前馈—反馈控制, 解耦控制等实验。

检测元件由温度传感器、变送器及执行机构组成, 是控制系统最前端的检测元件及执行器部分, 其中, 执行机构采用三菱FR-S520S-0.4K-CH (R) 变频器和上海万讯仪表有限公司的QS智能型电动调节阀。

控制元件由各种智能调节仪表、PLC和测量模块组成, 主要完成各种现场过程信号的采集、处理及控制, 其中, 模拟量输入输出模块采用泓格公司的ICP7000系列智能采集模块, 通过RS485串口通信协议与PC相连, 由PC中的算法及程序控制并实现数据采集模块对现场的模拟量、开关量的输入和输出等功能。智能仪表采用上海万讯仪表有限公司生产的AI系列全通用人工智能调节仪表, 其中AI-818型为PID控制, AI-708型为位式控制, 均通过RS485串口通信协议与上位计算机通讯, 从而实现系统的实时监控。

上位机由控制计算机组成, 它们通过串口与RS232C/RS485转换器相连, 再连接到RS485总线, 与下位机进行通信, 动态监控试验状况, 管理试验数据, 生成各种报表、曲线等, 并向下位测控级发送控制指令, 控制系统运行。

1.3 实时监控系统的软件结构

整个软件系统包括系统软件、应用软件和通信软件, 系统软件主要是指微机运行的操作系统和一些支持软件, 应用软件则包括现场控制站应用软件和操作站应用软件, 通信软件主要包括MSComm控件和AI通信协议。

由于VC++功能强大, 利用其向导开发软件周期短, 开发的软件运行效率高, 程序代码较短, 运行速度快, 因此选用VC++6.0作为开发工具, 测试程序运行在Windows XP操作系统下。

2 实时监控系统设计及实现

2.1 计算机监控系统的设计

2.1.1 上位机的选型

在监控系统中, 计算机始终是监控系统的中心环节, 计算机的性能和工作情况直接影响监控系统的工况和效益。所以在设计、开发监控系统时, 监控主机的选择是很重要的。系统的上位机包括三个部分, 它们是面向操作员的操作站, 面向监督管理人员的工程师站, 以及面向整个用户的网络服务器。用于工业设备控制的计算机系统与办公室及科学计算机用计算机的最大不同是它们的工作环境。一般说来, 用于工业控制, 尤其用于环境比较恶劣的地方, 系统的安全性, 可靠性和运行的稳定性是至关重要。而工程师站和网络服务器放在计算机房内, 工作环境较好, 对其硬件没有什么特别的要求, 因此不一定非要选用工控机, 选用通用的微型计算机即可, 但由于他们要长期运行, 因此选用的通用微型计算机的可靠性要求较高。

2.1.2 下位机的选型

系统的下位机现场I/O控制站, 是系统与现场的桥梁, 负责数据的采集与传送以及过程控制的实现, 我们采用智能仪表作为现场工作站。

2.1.3 实时监控系统的设计原则

1) 可靠性原则

2) 使用方便原则

一个好的计算机监控系统应该是人机界面好, 方便操作、运行, 易于保护。设计师要真正做到以人为本, 尽可能地为使用者考虑。可以采用触摸屏, 使得操作人员对现场一目了然。

3) 开放性原则

为了提高一定的开放性可以采用:经可能地用通用硬件软件;尽可能为其他系统留出接口。

4) 经济性原则

在满足计算机监控系统的性能指标的前提下, 尽可能地降低成本, 保证性能价格比最高, 以保证为用户带来更大的经济效益。

5) 开发周期短原则

如果计算机监控系统的开发时间过长, 会使用户无法尽快的收回投资, 影响了经济效益的提高;而且, 由于计算机发展非常快, 几年的时间原有的技术就会变得过时。设计开发时间长, 等于缩短了系统的寿命。现在采用上位机加智能仪表加组态软件开发的一个计算机监控系统所需的时间往往不会超过一个月。

2.2 计算机与智能仪表串行通信的实现

2.2.1 通信测试的实现

1) 在当前的Project中插入MSComm控件, 初始化并打开串口, 对串口初始化一般说来要完成以下几个设置:

(1) 设定通信端口号, 即Comm Port属性;

(2) 设定通信协议, 即Hand Shaking属性;

(3) 设定传输速率等参数, 即Settings属性;

(4) 设定其他参数, 有必要时再加上其他属性的设定;

(5) 打开通信端口, 即将Port Open属性改为True。

2) 捕捉串口事件:可以用查询或事件驱动的方法从端口获取数据。

3) 串口的读写:读写的函数很简单, 使用Get Input () 和Set Output () 就可以。

4) 串口的关闭:语句m_Com.Set Port Open (FALSE) 实现关闭功能。

2.2.2 串行通信测试主界面

2.2.3 数据采集的实现

考虑到实验条件的限制, 本系统实现与一台智能仪表AI-818AXS的通信, 仪表的地址代号为80H+1=81H=129, 即:129 129;其他参数默认。其中仪表作为锅炉内但水温的闭环控制器, 读取仪表SV值和PV值, 上位机向仪表发出读指令, 仪表接收到指令后就会返回10个字节的数据, 上位机收到10个字节数据后就产生On Comm事件, 用户需要在处理函数On On Comm Mscomm1 () 中自己编写代码对返回的数据有用部分进行提取。在本系统中, 提取的是仪表的当前设定值SV和测量值PV。

2.2.4 数据发送的实现

这部分主要完成由计算机向智能仪表发送设定值。其主要代码如下:

2.2.5 实时监控主界面

3 结论

分布式控制系统经过三个发展阶段后, 今天以成为生产过程自动控制的一个发展趋势。因此, 在我国发展小型分布式控制系统具有较大的实践和经济意义。本次开发的小型系统, 充分利用了当今世界的先进技术, 采用微软视窗操作系统和VC编程语言, 结合面向对象的编程思想, 编写了上位机实时监控软件, 共包括流程图编辑子系统, 采样子系统, 数据库子系统和运行子系统等部分;并采用了编程控件的形式, 简化了编程的复杂性。下位机控制软件、C语言编程, 采用了各种滤波方法, 提高了软件的可靠性。建立了系统RS485通信网络, 设计了通信协议和通信格式, 提高了通信的可靠性和实时性。本系统的运用取得了较好的控制效果和经济效益。解决了系统顺序控制, 逻辑控制的设计和组态问题。在设计中, 主要应用的控制技术有单回路PID、串级PID、前馈等控制技术。

参考文献

[1]李现勇, 主编.Visual C++串口通信技术与工程实践:第二版[M].人民邮电出版社, 2005.

[2]郭晨主编.智能控制原理及应用[M].大连海事大学出版社, 1998.

[3]王树青, 赵鹏程编著.集散型计算机控制系统[M].浙江大学出版社, 2000.

[4]张雪申编.分散型综合控制系统[M].华东化工学院出版社, 1993.

[5]宋博文.锅炉燃烧理论与应用[M].上海交通大学出版社, 1999.

[6]赵明泉.锅炉结构与设计[M].哈尔滨工业大学出版社, 1991, 12.

[7]林宗虎.锅炉测试[M].中国计量出版社, 1996, 4.

[8]林宗虎, 徐通.实用锅炉手册[S].化学工业出版社, 1996:184-185.