【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 產(chǎn)運(yùn)行情況，了解每個(gè)過(guò)程變量的數(shù)字跟狀態(tài)。這一級(jí)別在軍隊(duì)中算是很高的 “ 上校 ” 了。它所掌握的 “ 大權(quán) ” 可以根據(jù)需要隨時(shí)進(jìn)行手動(dòng)自動(dòng)切換、修改設(shè)定值，調(diào)整控制信號(hào)、操縱現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的控制。 經(jīng)營(yíng)管理級(jí) 又稱(chēng)上位機(jī)，功能強(qiáng)、速度快、容量大。通過(guò)專(zhuān)門(mén)的通信接口與高速數(shù)據(jù)通路相連，綜合監(jiān)視系統(tǒng)各單元，管理全系統(tǒng)的所有信息。 這是全廠自動(dòng)化系統(tǒng)的最高一層。只有大規(guī)模的集散控制系統(tǒng)才具備這一級(jí)。相當(dāng)于軍隊(duì)中的 “ 元帥 ” ，他們所面向的使用者是廠長(zhǎng)、經(jīng)理、總工程師等行政管理或運(yùn)行管理人員。 它的權(quán)限很大，可 以監(jiān)視各部門(mén)的運(yùn)行情況，利用歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)可能發(fā)生的各種情況，從企業(yè)全局利益出發(fā)，幫助企業(yè)管理人員進(jìn)行決策，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)其計(jì)劃目標(biāo)。 廣東石油化工學(xué)院 本科畢業(yè) (設(shè)計(jì) )論文： 鏈條爐集散控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 DCS 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) DCS 的硬件系統(tǒng)主要由集中操作管理裝置、分散過(guò)程控制裝置和通信接口設(shè)備等組成。通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)將這些硬件設(shè)備連接起來(lái)，共同實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、分散控制和集中監(jiān)視、操作及管理等功能。 現(xiàn)場(chǎng)控制站 現(xiàn)場(chǎng)控制站中的主要設(shè)備是現(xiàn)場(chǎng)控制單元?，F(xiàn)場(chǎng)控制單元式 DCS 直接與生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行信息交互的 IO 處理系統(tǒng)，它的主要任務(wù)是進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及處理，對(duì)被控對(duì)象實(shí)施 閉環(huán)反饋控制、順序控制和批量控制。用戶(hù)可以根據(jù)不同的應(yīng)用需求，選擇配置不同的現(xiàn)場(chǎng)控制單元構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)控制站。它可以是以面向連續(xù)生產(chǎn)的過(guò)程控制為主，輔以順序邏輯控制，構(gòu)成的一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)多種復(fù)雜控制方案的現(xiàn)場(chǎng)控制站；也可以是以順序控制、連鎖控制功能為主的現(xiàn)場(chǎng)控制站；還可以是一個(gè)對(duì)大批量過(guò)程信號(hào)進(jìn)行總體信息采集的現(xiàn)場(chǎng)控制站。 現(xiàn)場(chǎng)控制站是一個(gè)可以獨(dú)立運(yùn)行的計(jì)算機(jī)檢測(cè)控制系統(tǒng)。由于它是專(zhuān)為過(guò)程檢測(cè)、控制而設(shè)計(jì)的通用型設(shè)備，所以其機(jī)柜、電源、輸入輸出通道和控制計(jì)算機(jī)等，與一般的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有所不同。 第三章 鏈條爐工藝流程 7 第三章 鏈條爐工藝流程 工業(yè)鍋爐發(fā)展?fàn)顩r 在我國(guó)隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里，會(huì)有越來(lái)越多的鍋爐投入生產(chǎn)。這些鍋爐的控制水平，運(yùn)行水平以及自動(dòng)化水平大多不高，熱效率水平還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。其中大部分原因是設(shè)備落后，控制水平低下，缺乏必要的自動(dòng)檢測(cè)和控制儀表及應(yīng)有的技術(shù)力量造成的，導(dǎo)致其運(yùn)行水平主要取決于司爐人員的技術(shù)水平、生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和工作的責(zé)任心。由于我國(guó)鍋爐控制的自動(dòng)化程度大多較低，其操作大都還停留在手工或簡(jiǎn)單的模擬儀表操作水平。不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且容易造成 操作人員運(yùn)行事故。在這種情況下，利用計(jì)算機(jī)和組態(tài)軟件對(duì)工業(yè)鍋爐進(jìn)行自動(dòng)控制有著重要意義。 DCS 的優(yōu)越性在于：通過(guò)對(duì)鍋爐燃燒過(guò)程進(jìn)行有效控制，使燃燒在接近理想的空燃比條件下進(jìn)行，可顯著提高燃料燃燒效率；由于工業(yè)鍋爐的耗煤量十分巨大，所以熱效率每提高一個(gè)百分點(diǎn)都會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益；其次，監(jiān)控軟件良好的人機(jī)界面使運(yùn)行參數(shù)在 LED 上集中監(jiān)控，便于操作人員在計(jì)算機(jī)上根據(jù)控制效果及時(shí)修改運(yùn)行參數(shù)，可有效減少由疲勞造成的失誤，提高生產(chǎn)過(guò)程的安全性，實(shí)時(shí)性。隨著微型計(jì)算機(jī)性能的不斷提高和成本的下降，工業(yè)鍋爐的自動(dòng)控制必將 得到更加廣泛的應(yīng)用。未來(lái)工業(yè)鍋爐產(chǎn)品市場(chǎng)發(fā)展除了受我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度和投資規(guī)模等因素影響外，越來(lái)越受到能源政策和節(jié)能、環(huán)保要求的制約。隨著高性能產(chǎn)品的普及和產(chǎn)品質(zhì)量的提高，在 2021～ 2021 年每年將有約 5 萬(wàn)蒸噸的工業(yè)鍋爐需要更新， 2021 年后，每年將有約 7 萬(wàn)蒸噸的工業(yè)鍋爐需要更新，再加上新增裝機(jī)，從需求上講，到 2021 年每年工業(yè)鍋爐需求量約為 10～ 12萬(wàn)蒸噸。今后大中城市的小容量燃煤鍋爐的比重將會(huì)顯著下降，循環(huán)流化床鍋爐等采用清潔燃燒技術(shù)的鍋爐將得到較快的發(fā)展，燃?xì)忮仩t將會(huì)有長(zhǎng)足的進(jìn)步，燃用生活垃圾和 生物質(zhì)的鍋爐市場(chǎng)潛力較大，蓄熱式電熱鍋爐系統(tǒng)隨著電力工業(yè)改革和發(fā)展其市場(chǎng)將進(jìn)一步拓寬。因此采用清潔燃料和潔凈燃燒技術(shù)的高效、節(jié)能、低污染工業(yè)鍋爐將是工業(yè)鍋爐產(chǎn)品發(fā)展的趨勢(shì)，并向高端和高附加值的產(chǎn)品市場(chǎng)發(fā)展。 工業(yè)鍋爐的結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程 在各種工業(yè)企業(yè)的動(dòng)力設(shè)備中，鍋爐是重要的組成部分，所以鍋爐的性能至關(guān)重要。要設(shè)計(jì)一套完整的、性能良好的工業(yè)燃燒鍋爐，首先就必須了解一般燃燒鍋爐的基本構(gòu)造和燃燒過(guò)程。 廣東石油化工學(xué)院 本科畢業(yè) (設(shè)計(jì) )論文： 鏈條爐集散控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 鍋爐是一種產(chǎn)生蒸汽或熱水的熱交換設(shè)備。它通過(guò)燃料的燃燒釋放大量熱能，并通過(guò)熱傳遞把能量傳遞給水，把水 變成蒸汽或熱水，蒸汽或熱水直接供給工業(yè)和生活中所需要的熱能。所以鍋爐的中心任務(wù)是把燃料中的化學(xué)能有效的轉(zhuǎn)化為蒸汽的熱能。 鍋爐的主要設(shè)備包括氣鍋、爐子、爐膛、鍋筒、水冷壁、過(guò)熱器、省煤器、燃燒設(shè)備、引風(fēng)設(shè)備、送風(fēng)設(shè)備、給水設(shè)備、空氣預(yù)熱器、水處理設(shè)備、燃料供給設(shè)備以及除灰除塵設(shè)備等。 氣鍋：由上下鍋筒和三簇沸水管組成。水在管內(nèi)受管外煙氣加熱，因而管簇內(nèi)發(fā)生自然的循環(huán)流動(dòng)，并逐漸氣化，產(chǎn)生的飽和蒸汽積聚在上鍋筒里面。 爐子：是使燃燒從充分燃燒并釋放出熱量的設(shè)備。 爐膛：保證燃料的充分燃燒，并使水流受熱面積達(dá)到 規(guī)定的數(shù)值。 鍋筒：使自然循環(huán)鍋爐各受熱面能適應(yīng)負(fù)荷變化的設(shè)備。 水冷壁：主要是輻射受熱面，保護(hù)爐壁的作用。 過(guò)熱器：是將氣鍋所產(chǎn)生的飽和蒸汽繼續(xù)加熱為過(guò)熱蒸汽的換熱器。過(guò)熱器一般都裝在爐膛出口。 省煤器：是利用余熱加熱鍋爐給水，以降低排出煙氣溫度的換熱器。采用省煤器后，降低了排煙溫度，提高了鍋爐效率，節(jié)省了燃料。同時(shí)，由于提高了進(jìn)入氣包的給水溫度，減少了因溫差而引起的汽包壁的熱適應(yīng)力，從而延長(zhǎng)了汽包的使用壽命。 燃燒設(shè)備：將燃料和燃燒所需的空氣送入爐膛并使燃料著火穩(wěn)定，充分燃燒。 引風(fēng)設(shè)備：包括引風(fēng)機(jī)、煙 道和煙囪等幾部分。用它將鍋爐中的煙氣連續(xù)排出。 送風(fēng)設(shè)備：包括有鼓風(fēng)機(jī)和分道組成。用它來(lái)供應(yīng)燃料所需的空氣。 給水設(shè)備：由水泵和給水管組成。 空氣預(yù)熱器：是繼續(xù)利用離開(kāi)省煤器后的煙氣余熱，加熱燃料燃燒所需要的空氣，是一個(gè)換熱器。省煤器出口煙溫度高，裝上空氣預(yù)熱器后，可以進(jìn)一步降低排煙溫度，也可改善燃料著火和燃燒條件，降低不完全燃燒所造成的損失，提高鍋爐機(jī)組的效率。 水處理設(shè)備：其作用是為清除水中的雜質(zhì)和降低給水硬度，以防止在鍋爐受熱面上結(jié)水垢或腐蝕。 燃料供給設(shè)備：由運(yùn)煤設(shè)備、原煤倉(cāng)和儲(chǔ)煤斗等設(shè)備組成，保證 鍋爐所需燃料供應(yīng)。 此外，除了保證鍋爐的正常工作和安全，蒸汽鍋爐還必須裝設(shè)安全閥、水位表、高低水位報(bào)警器、壓力表、主氣閥、排污閥和止污閥等，還有用來(lái)消除受熱面上積灰的吹灰器，以提高鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，本設(shè)計(jì)由于篇幅有限，則就不必考慮這些問(wèn)題了。 鍋爐的工作過(guò)程概括起來(lái)應(yīng)該包括三個(gè)同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程：燃料的燃燒過(guò)程、水的汽化過(guò)程、煙氣向水的傳熱過(guò)程。首先除氧水通過(guò)給水泵進(jìn)入給水調(diào)節(jié)閥，通過(guò)給水調(diào)節(jié)閥進(jìn)入省煤器，冷水在經(jīng)過(guò)省煤器的過(guò)程中被由爐膛排出的煙氣預(yù)熱，變成溫水進(jìn)入汽包，在汽包內(nèi)加熱至沸騰產(chǎn)生蒸汽，為了保證有最 大的蒸發(fā)面因此水位要保持在鍋爐上第三章 鏈條爐工藝流程 9 汽包的中線(xiàn)位置，蒸汽通過(guò)主蒸汽閥輸出。空氣經(jīng)過(guò)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)入空氣預(yù)熱器，在經(jīng)過(guò)空氣預(yù)熱器的過(guò)程中被由爐膛排出的煙氣預(yù)熱，變成熱空氣進(jìn)入爐膛。煤經(jīng)過(guò)煤斗落在爐排上，在爐排的緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)下煤進(jìn)入爐膛被前面的火點(diǎn)燃，在燃燒過(guò)程中發(fā)出熱量加熱汽包中的水，同時(shí)產(chǎn)生熱煙氣。在引風(fēng)機(jī)的抽吸作用下經(jīng)過(guò)省煤器和空氣預(yù)熱器，把預(yù)熱傳導(dǎo)給進(jìn)入鍋爐的水和空氣。通過(guò)這種方式鍋爐的熱能得到節(jié)約。降溫后的煙氣經(jīng)過(guò)除塵器除塵，去硫等一系列凈化工藝通過(guò)煙囪排出。 鏈條爐的工藝流程 鏈條爐是一種火床爐。煤在爐 排上燃燒，空氣自爐排下方向上引入。煤從煤斗落到煤排上，經(jīng)過(guò)爐閘門(mén)時(shí)被刮成一定的厚度進(jìn)入爐膛，在爐排上分段燃燒成渣，爐渣隨著爐排的轉(zhuǎn)動(dòng)排出。爐膛中燃燒的煤所釋放的熱量，被爐膛周?chē)乃谖债a(chǎn)生蒸汽。蒸汽在包內(nèi)聚集并引出，經(jīng)過(guò)低溫過(guò)熱器、減溫器、高溫過(guò)熱器、集汽箱到主蒸汽管。主蒸汽溫度通過(guò)減溫器的減溫水進(jìn)行調(diào)節(jié)。燃燒產(chǎn)生的煙氣被引風(fēng)機(jī)帶動(dòng)，經(jīng)過(guò)省煤器、空氣預(yù)熱器換熱后，再經(jīng)過(guò)除塵排入大氣。 圖 鏈條爐的工藝流程圖 氣泡 過(guò)熱器 爐 膛 減溫器 分氣缸 原煤 爐排 鼓風(fēng) 預(yù)熱器 省煤器 除氧器 進(jìn)水 除塵器 引風(fēng) 煙囪 廣東石油化工學(xué)院 本科畢業(yè) (設(shè)計(jì) )論文： 鏈條爐集散控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 圖 鏈條爐控制系統(tǒng)構(gòu)架 燃料量主要是通過(guò)爐排轉(zhuǎn)速和控制爐排煤層厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。調(diào)節(jié)送風(fēng)保持合適的風(fēng)煤比，調(diào)節(jié)引風(fēng)維持爐膛負(fù)壓燃燒。運(yùn)行中汽包水位維持在一定的范圍內(nèi)，允許有177。 75mm的波動(dòng)，穩(wěn)定工況應(yīng)在177。 50 mm 范圍內(nèi)，汽包水位的調(diào)整主要通過(guò)調(diào)節(jié)給水。給水閥出來(lái)的水經(jīng)過(guò)省煤器預(yù)熱進(jìn)入汽包。主蒸汽溫度通過(guò)減溫器的減溫水流量來(lái)調(diào)節(jié)。 第四章 鏈條爐控制系統(tǒng) 11 第四章 鏈條爐控制系統(tǒng) 鏈條爐的監(jiān)控 模擬量輸入點(diǎn)（ 4~20mA） （ AI） 給水系統(tǒng)：給水壓力；給水流量；該水箱液位；除氧器液位；除氧器入口壓力；除氧器出口壓力；除氧器溫度；過(guò)濾器入口壓力；過(guò)濾器出口壓力。 蒸汽系統(tǒng)：汽包液位；鍋爐蒸汽流量；分汽缸蒸汽壓力；主蒸汽壓力；總蒸汽量。 燃燒系統(tǒng)：爐膛負(fù)壓，煙氣氧含量。 熱電阻輸入 （ PT100） 排煙溫度。 熱電偶輸入 （ TC） 爐膛出口溫度。 模擬量輸出調(diào)節(jié)點(diǎn) （ 4~20mA） （ AO） 水：給水調(diào)節(jié)；給水調(diào)節(jié)閥反饋。 風(fēng)：送風(fēng)調(diào)節(jié)；引風(fēng)調(diào)節(jié)。 煤：爐排調(diào)節(jié)；爐排調(diào)節(jié)反饋。 開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn) （ DI） 引風(fēng)機(jī)：?jiǎn)?dòng) /停止。 鼓風(fēng)機(jī)：?jiǎn)?dòng) /停止。 水泵 3：?jiǎn)?dòng) /停止。 鹽水泵 2啟動(dòng) /停止。 除氧泵 3 啟動(dòng) /停止。 爐排：?jiǎn)?dòng) /停止；反轉(zhuǎn)啟動(dòng) /停止。 出渣機(jī)：?jiǎn)?dòng) /停止；反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)。 開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn) （ DO） 引風(fēng)機(jī)：?jiǎn)?dòng) /停止。 鼓風(fēng)機(jī)：?jiǎn)?dòng) /停止。 二次風(fēng)機(jī)：?jiǎn)?dòng) /停止。 水泵 2：?jiǎn)?dòng) /停止。 爐排：?jiǎn)?dòng) /停止；反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)。 廣東石油化工學(xué)院 本科畢業(yè) (設(shè)計(jì) )論文： 鏈條爐集散控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 出渣機(jī)：?jiǎn)?dòng) /停止；反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)。 除氧泵 3：?jiǎn)?dòng) /停止。 鹽水泵 2：?jiǎn)?dòng) /停止。 控制站硬件 控制站是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制的主要設(shè)備之一 ,實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的 輸入輸出 ,同 時(shí)完成過(guò)程控制中的數(shù)據(jù)采集、回路控制、順序控制、以及包括優(yōu)化控制等各種 控制算法。 控制站由機(jī)柜、機(jī)籠、供電單元和各類(lèi)卡件 (包括主控制卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡和 各種信號(hào)輸入輸出卡 )組成 ,其核心是主控制卡。 主控制卡 (SP243X)是控制站的軟硬件核心 ,負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)控制站內(nèi)的所有軟 硬件關(guān)系和各項(xiàng)控制任務(wù)。如 :完成 1/0 信號(hào)處理、控制算法、與上下網(wǎng)絡(luò)通信控 制處理、冗余診斷等功能。一個(gè)控制站需要一對(duì)冗余設(shè)置的主控制卡 ,其通信地 址由界面組態(tài)設(shè)置與卡上硬件跳線(xiàn)配合完成。 JX 一 300X 主控制卡的地址范圍由系 統(tǒng) 約定為 (2).2(一 31),從低到高順序設(shè)定。 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡 (sP233)是 I/o 機(jī)籠的核心單元 ,主控制卡與 Fo 卡件的通信 都由數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡通過(guò) SBUS 總線(xiàn)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。其地址由界面組態(tài)設(shè)置與卡上硬件跳線(xiàn) 配合完成。 各種 I/0 卡件 : l)電流信號(hào)輸入卡 (SP313)是一塊智能型 ,帶有模擬量信號(hào)調(diào)理的四路信 號(hào)采集卡 ,每一路分別可接收 H型和 m型電流信號(hào) ,并可為四路變送器提供 +24V 隔離電源。 2)電壓信號(hào)輸入卡 (sP314x)是一塊智能型的、點(diǎn)點(diǎn)隔離的、帶有模擬量信 號(hào)調(diào)理的四路信號(hào) 采集卡 ,每一路分別可接收 H型、 m 型標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)、毫伏信 號(hào)、以及各種型的熱電偶信號(hào) ,將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送給主控制卡 SP243X。當(dāng)其 處理熱電偶信號(hào)時(shí) ,具有冷端補(bǔ)償功能。 3)熱電阻信號(hào)輸入卡 (SP316X)是一塊專(zhuān)用于測(cè)量熱電信號(hào)的、點(diǎn)點(diǎn)隔離的、 可冗余的 2 路 A/D 轉(zhuǎn)換卡 ,每一路可接收 R100、 Cu50 兩種熱電阻電阻信號(hào) ,將其調(diào) 理后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送給主控制卡。 碩士論文鏈條爐集散控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 4)模擬信號(hào)輸出卡 (SP322X)為 4路點(diǎn)點(diǎn)隔離型電流 (II 型和 111 型 )信號(hào)輸 出卡。作為帶 CPU 的 高精度智能化卡件 ,具有實(shí)時(shí)檢測(cè)輸輸出狀況功能 ,它允許 主控制卡監(jiān)控正常的輸出電流。 5)開(kāi)關(guān)量輸出卡 (SP364X)是智能型 7通道小功率繼電器輸出卡 ,完成現(xiàn)場(chǎng) 小型執(zhí)行器的數(shù)字量電氣輸出。本卡為智能型卡件 ,具有卡件內(nèi)部軟硬件運(yùn)