基于現場總線技術的煙廠鍋爐控制系統的設計

　　而鍋爐過程自動控制的基本任務是就是根據燃燒熱量適應負荷的需要，對給定出水溫度，調節鼓風量與給煤量的比例，使鍋爐運行在最佳燃燒狀態。同時應使爐膛內存在一定的負壓，以維持鍋爐熱效率、避免爐膛過熱向外噴火，保證了人員的安全和環境衛生。

1 系統網絡架構設計

　　根據鍋爐的實際情況以及目前工業自動化技術的發展水平和現狀，系統選擇兩層的工業控制網絡系統來實現整個系統的控制功能，其中底層采用基于Profibus的現場總線技術的控制系統來完成對整個生產流水線中各設備的信息采集和集成；上層采用基于工業以太網技術實現對整個信息系統的信息傳輸，監控與管理，并使用優化的應用軟件系統來完成終端數據的處理。

2 控制系統分析

　　煙廠鍋爐控制過程主要包括點火過程、除氧過程、氣包氣液分離過程、穩定運行過程和緊急停車過程等。

　　2.1 點火過程

　　向爐管內泵入過熱蒸汽，開啟煙道擋板，在冷態下啟動鼓風機，風量達到額定值時，啟動燃料泵和壓力調節系統，并關閉鼓風機；然后點燃引火火嘴，稍稍開啟燃料閥，點燃燃燒器，如果未點燃而使燃料噴入爐膛，立即關閉閥門重新吹掃爐膛；點火完成，逐漸開大燃料閥；開啟鼓風機，并調節煙道擋板。

　　2.2 除氧過程

　　確認除氧器啟動排氣電動門、連續排氣旁路門在開啟位置。加熱蒸汽排管沿除氧器筒體軸向均勻排布，加熱蒸汽通過排管從水下送入除氧器，與水混合加熱，同時對水流進行擾動，并將水中的溶解氧及其他不凝結氣體從水中帶出水面，達到對軟化水進行深度除氧的目的。

　　2.3 氣包氣液分離過程

　　鍋爐上汽包為臥式圓筒形承壓容器，內部裝有給水分布槽、汽水分離器等，被煙氣加熱成飽和水的鍋爐上水全部進入汽包，進行汽液分離。汽水分離器的工作原理就是：當水和氣通過分離器中部的進口進入分離器后，根據比重的不同，重的水通過分離器的下部排水孔排處，輕的氣，則通過分離器的頂部排氣孔派出。

　　2.4 穩定運行過程

　　在鍋爐的運行過程中要對各個電機的進行連鎖控制，例如：上水泵與開關閥門，燃油泵與開關閥門要實現連鎖控制，及運行時先開閥門開關，在啟動泵，系統停止運行時先關閉泵在關閉閥門。

　　2.5 緊急停車過程

　　當煙廠鍋爐系統中出現以下方面狀況，需要采取必要措施，實現緊急停車。（1）鍋爐內部壓力超過許可工作壓力，采取減小通風、停止供給燃料、加強給水等措施，壓力仍繼續上升時；（2）鍋爐水位低于最低可見水位或看不見水位，加水仍不見水位出現，不斷加大鍋爐給水、或采取其他措施，但水位仍繼續下降時；（3）鍋爐發生嚴重缺水時；（4）鍋爐水位超過最高可見水位（滿水），經放水仍不能見到水位；（5）給水設備全部失效或損壞；（6）水位計、壓力表或安全閥全部失效或損壞；（7）鍋爐承壓元件損壞，危及運行人員安全；（8）燃燒設備損壞，爐墻倒塌或鍋爐構架被燒紅等，嚴重威脅鍋爐安全運行；（9）其他異常情況危及鍋爐安全運行。

3 系統節能分析與控制

　　要實現鍋爐系統的節能減排，要對燃料進行的充分燃燒。判斷燃料是否完全燃燒可以查看爐內過量空氣系數，爐內過量空氣系數一般是指爐膛出口處的過量空氣系數等。通過指標參數的確定，可以準確的判斷出系統的性能指標。

　　根據燃燒反應，計算出燃料完全燃燒所需要的空氣量；而過量空氣系數過大或過小，都會使鍋爐效率降低。只有當運行中排煙、化學不完全燃燒、機械不完全燃燒熱損失總和為最小時的過量空氣系數為最佳過量空氣系數。

4 系統報警控制

　　當煙廠的鍋爐系統出現以下一些情況時，將發出報警。如：（1）鍋爐壓力與溫度過高時報警；（2）鍋爐與除氧器內的污垢超標時報警（防止影響水質）；（3）除氧器水位過高時報警；（4）汽包滿水時報警，以防使得汽水分離效果變差以及汽輪機進水，造成水沖擊的惡性事故發生；（5）對傳感器可能出現的斷線和短路等故障進行診斷并報警；（6）對控制系統出現的故障進行診斷并報警；（7）報警畫面實時顯示故障原因；（8）報警結果的存儲功能。

5 結語

　　煙廠的鍋爐系統是工藝指標達標的一個重要環節，通過對鍋爐控制過程主要包括點火過程、除氧過程、氣包氣液分離過程、穩定運行過程和緊急停車過程等的分析，設計了上層工業以太網，底層現場總線技術的兩層網絡架構，并對系統的節能減排進行了分析處理，結果表明效果優良。