【文章內(nèi)容簡介】 機交流，就是通過模擬信號或者現(xiàn)場總線的數(shù)字 信號。由于模擬信號在傳遞的過程或多或少存在一些失真或者受到干擾，所以目前流行的是通過現(xiàn)場總線來進行 DCS信號的傳遞。 過程控制級 又稱現(xiàn)場控制單元或基本控制器，是 DCS 系統(tǒng)中的核心部分。生產(chǎn)工藝的調(diào)節(jié)都是靠它來實現(xiàn)。比如閥門的開閉調(diào)節(jié)、順序控制、連續(xù)控制等等。 上面說到現(xiàn)場控制級，那么給它發(fā)號施令的就是過程控制級了。它接受現(xiàn)場控制級傳來的信號，按照工藝要求進行控制規(guī)律運算，然后將結果作為控制信號發(fā)給現(xiàn)場控制級的設備。所以，過程控制級要具備聰明的大腦，能將 “ 士兵 ” 反饋的軍情進行分析，然后做出命令，以使 “ 士 兵 ” 能打贏 “ 戰(zhàn)爭 ” 。 這個級別不是最高的，相當于軍隊里的 “ 中尉 ” 。它也一樣必須將現(xiàn)場的情況反饋給更高級別的 “ 上校 ” 也就是下面講的過程管理級。 過程管理級 DCS 的人機接口裝置，普遍配有高分辨率、大屏幕的色彩 CRT、操作者鍵盤、打印機、大容量存儲器等。操作員通過操作站選擇各種操作和監(jiān)視生產(chǎn)情況 ， 這個級別是操作人員跟 DCS交換信息的平臺。是 DCS的核心顯示、操作跟管理裝置。操作人員通過操作站來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程，可以通過屏幕了解到生產(chǎn)運行情況，了解每個過程變量的數(shù)字跟狀態(tài)。這一級別在軍隊中算是很高的 “ 上校 ” 了。它所掌握的 “ 大權 ” 可以根據(jù)需要隨時進行手動自動切換、修改設定值，調(diào)整控制信號、操縱現(xiàn)場設備，以實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的控制。 經(jīng)營管理級 又稱上位機，功能強、速度快、容量大。通過專門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。相當于軍隊中的 “ 元帥 ” ，他們所面向的使用者是廠長、經(jīng)理、總工程師等行政管理或運行管理人員。 它的權限很大，可以監(jiān)視各部門的運行情況，利用歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)預測可能發(fā)生的各種情況，從企業(yè)全 局利益出發(fā)，幫助企業(yè)管理人員進行決策，幫助企業(yè)實現(xiàn)其計劃目標。 廣東石油化工學院 本科畢業(yè) (設計 )論文： 鏈條爐集散控制系統(tǒng)設計 6 DCS 系統(tǒng)的硬件結構 DCS 的硬件系統(tǒng)主要由集中操作管理裝置、分散過程控制裝置和通信接口設備等組成。通過通信網(wǎng)絡將這些硬件設備連接起來，共同實現(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)場控制站 現(xiàn)場控制站中的主要設備是現(xiàn)場控制單元?，F(xiàn)場控制單元式 DCS直接與生產(chǎn)過程進行信息交互的 IO 處理系統(tǒng)，它的主要任務是進行數(shù)據(jù)采集及處理，對被控對象實施閉環(huán)反饋控制、順序控制和批量控制。用戶可以根據(jù)不同的應用需求，選擇配置不同的現(xiàn)場控制單元構成現(xiàn)場控制站。它可以是以面向連續(xù)生產(chǎn)的過程控制為主，輔以順序邏輯控制，構成的一個可以實現(xiàn)多種復雜控制方案的現(xiàn)場控制站；也可以是以順序控制、連鎖控制功能為主的現(xiàn)場控制站；還可以是一個對大批量過程信號進行總體信息采集的現(xiàn)場控制站。 現(xiàn)場控制站是一個可以獨立運行的計算機檢測控制系統(tǒng)。由于它是專為過程檢測、控制而設計的通用型設備，所以其機柜、電源、輸入輸出通道和控制計算機等，與一般的計算機系統(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)展狀況 在我國隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，在今后相當長的時間里，會有越來越多的鍋爐投入生產(chǎn)。這些鍋爐的控制水平，運行水平以及自動化水平大多不高，熱效率水平還遠遠沒有達到設計指標。其中大部分原因是設備落后，控制水平低下，缺乏必要的自動檢測和控制儀表及應有的技術力量造成的，導致其運行水平主要取決于司爐人員的技術水平、生產(chǎn)經(jīng)驗和工作的責任心。由于我國鍋爐控制的自動化程度大多較低，其操作大都還停留在手工或簡單的模擬儀表操作水平。不僅勞動強度大，而且容易造成操作人員運行事故。在這種情況下，利用計算機和組態(tài)軟件對工業(yè)鍋爐進行自動控制有著 重要意義。 DCS 的優(yōu)越性在于：通過對鍋爐燃燒過程進行有效控制，使燃燒在接近理想的空燃比條件下進行，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百分點都會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益；其次，監(jiān)控軟件良好的人機界面使運行參數(shù)在 LED上集中監(jiān)控，便于操作人員在計算機上根據(jù)控制效果及時修改運行參數(shù)，可有效減少由疲勞造成的失誤，提高生產(chǎn)過程的安全性，實時性。隨著微型計算機性能的不斷提高和成本的下降，工業(yè)鍋爐的自動控制必將得到更加廣泛的應用。未來工業(yè)鍋爐產(chǎn)品市場發(fā)展除了受我國國民經(jīng)濟的發(fā)展速度和投資 規(guī)模等因素影響外，越來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 2022～ 2022 年每年將有約 5萬蒸噸的工業(yè)鍋爐需要更新， 2022年后，每年將有約 7萬蒸噸的工業(yè)鍋爐需要更新，再加上新增裝機，從需求上講，到 2022年每年工業(yè)鍋爐需求量約為 10～ 12萬蒸噸。今后大中城市的小容量燃煤鍋爐的比重將會顯著下降，循環(huán)流化床鍋爐等采用清潔燃燒技術的鍋爐將得到較快的發(fā)展，燃氣鍋爐將會有長足的進步，燃用生活垃圾和生物質(zhì)的鍋爐市場潛力較大，蓄熱式電熱鍋爐系統(tǒng)隨著電力工業(yè)改革和發(fā)展其市場將進一 步拓寬。因此采用清潔燃料和潔凈燃燒技術的高效、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，并向高端和高附加值的產(chǎn)品市場發(fā)展。 工業(yè)鍋爐的結構和工作過程 在各種工業(yè)企業(yè)的動力設備中，鍋爐是重要的組成部分，所以鍋爐的性能至關重要。要設計一套完整的、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造和燃燒過程。 廣東石油化工學院 本科畢業(yè) (設計 )論文： 鏈條爐集散控制系統(tǒng)設計 8 鍋爐是一種產(chǎn)生蒸汽或熱水的熱交換設備。它通過燃料的燃燒釋放大量熱能，并通過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 是把燃料中的化學能有效的轉(zhuǎn)化為蒸汽的熱能。 鍋爐的主要設備包括氣鍋、爐子、爐膛、鍋筒、水冷壁、過熱器、省煤器、燃燒設備、引風設備、送風設備、給水設備、空氣預熱器、水處理設備、燃料供給設備以及除灰除塵設備等。 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，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備。 爐膛：保證燃料的充分燃燒，并使水流受熱面積達到規(guī)定的數(shù)值。 鍋筒：使自然循環(huán)鍋爐各受熱面能適應負荷變化的設備。 水冷壁：主要 是輻射受熱面，保護爐壁的作用。 過熱器：是將氣鍋所產(chǎn)生的飽和蒸汽繼續(xù)加熱為過熱蒸汽的換熱器。過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，由于提高了進入氣包的給水溫度，減少了因溫差而引起的汽包壁的熱適應力，從而延長了汽包的使用壽命。 燃燒設備：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。 引風設備：包括引風機、煙道和煙囪等幾部分。用它將鍋爐中的煙氣連續(xù)排出。 送風設備：包括有鼓風機和分道組 成。用它來供應燃料所需的空氣。 給水設備：由水泵和給水管組成。 空氣預熱器：是繼續(xù)利用離開省煤器后的煙氣余熱，加熱燃料燃燒所需要的空氣，是一個換熱器。省煤器出口煙溫度高，裝上空氣預熱器后，可以進一步降低排煙溫度，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，提高鍋爐機組的效率。 水處理設備：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水垢或腐蝕。 燃料供給設備：由運煤設備、原煤倉和儲煤斗等設備組成，保證鍋爐所需燃料供應。 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安全 閥、水位表、高低水位報警器、壓力表、主氣閥、排污閥和止污閥等，還有用來消除受熱面上積灰的吹灰器，以提高鍋爐運行的經(jīng)濟性，本設計由于篇幅有限，則就不必考慮這些問題了。 鍋爐的工作過程概括起來應該包括三個同時進行的過程：燃料的燃燒過程、水的汽化過程、煙氣向水的傳熱過程。首先除氧水通過給水泵進入給水調(diào)節(jié)閥，通過給水調(diào)節(jié)閥進入省煤器，冷水在經(jīng)過省煤器的過程中被由爐膛排出的煙氣預熱，變成溫水進入汽包，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 汽包的中線位置，蒸汽通過主蒸汽閥輸出?？諝饨?jīng)過 鼓風機進入空氣預熱器，在經(jīng)過空氣預熱器的過程中被由爐膛排出的煙氣預熱，變成熱空氣進入爐膛。煤經(jīng)過煤斗落在爐排上，在爐排的緩慢轉(zhuǎn)動下煤進入爐膛被前面的火點燃，在燃燒過程中發(fā)出熱量加熱汽包中的水，同時產(chǎn)生熱煙氣。在引風機的抽吸作用下經(jīng)過省煤器和空氣預熱器，把預熱傳導給進入鍋爐的水和空氣。通過這種方式鍋爐的熱能得到節(jié)約。降溫后的煙氣經(jīng)過除塵器除塵，去硫等一系列凈化工藝通過煙囪排出。 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)過爐閘門時被刮成一定的 厚度進入爐膛，在爐排上分段燃燒成渣，爐渣隨著爐排的轉(zhuǎn)動排出。爐膛中燃燒的煤所釋放的熱量，被爐膛周圍的水壁吸收產(chǎn)生蒸汽。蒸汽在包內(nèi)聚集并引出，經(jīng)過低溫過熱器、減溫器、高溫過熱器、集汽箱到主蒸汽管。主蒸汽溫度通過減溫器的減溫水進行調(diào)節(jié)。燃燒產(chǎn)生的煙氣被引風機帶動，經(jīng)過省煤器、空氣預熱器換熱后，再經(jīng)過除塵排入大氣。 圖 鏈條爐的工藝流程圖 氣泡 過熱器 爐 膛 減溫器 分氣缸 原煤 爐排 鼓風 預熱器 省煤器 除氧器 進水 除塵器 引風 煙囪 廣東石油化工學院 本科畢業(yè) (設計 )論文： 鏈條爐集散控制系統(tǒng)設計 10 圖 鏈條爐控制系統(tǒng)構架 燃料量主要是通過爐排轉(zhuǎn)速 和控制爐排煤層厚度來實現(xiàn)的。調(diào)節(jié)送風保持合適的風煤比，調(diào)節(jié)引風維持爐膛負壓燃燒。運行中汽包水位維持在一定的范圍內(nèi)，允許有177。 75mm的波動，穩(wěn)定工況應在177。 50 mm 范圍內(nèi)，汽包水位的調(diào)整主要通過調(diào)節(jié)給水。給水閥出來的水經(jīng)過省煤器預熱進入汽包。主蒸汽溫度通過減溫器的減溫水流量來調(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（ 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；過濾器入口壓力；過濾器出口壓力。 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 （ 4~20mA） （ AO） 水：給水調(diào)節(jié)；給水調(diào)節(jié)閥反饋。 風：送風調(diào)節(jié)；引風調(diào)節(jié)。 煤：爐排調(diào)節(jié)；爐排調(diào)節(jié)反饋。 開關量輸入點 （ DI） 引風機：啟動 /停止。 鼓風機：啟動 /停止。 水泵 3：啟動 /停止。 鹽水泵 2啟動 /停止。 除氧泵 3啟動 /停止。 爐排：啟動 /停止；反轉(zhuǎn)啟動 /停止。 出渣機：啟動 /停止；反轉(zhuǎn)點動。 開關量輸出點 （ DO） 引風機：啟動 /停止。 鼓風機：啟動 /停止。 二次風機：啟動 /停止。 水泵 2：啟動 /停止。 爐排：啟動 /停止；反轉(zhuǎn)點動。 廣東石油化工學院 本科畢業(yè) (設計 )論文： 鏈條爐集散控制系統(tǒng)設計 12 出渣機：啟動 /停止；反轉(zhuǎn)點動。 除氧泵 3：啟動 /停止。 鹽水泵 2：啟動 /停止。 控制站硬件 控制站是系統(tǒng)實現(xiàn)過程控制的主要設備之一 ,實現(xiàn)現(xiàn)場信號的輸入輸出 ,同 時完成過程控制中的數(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。 控制站由機柜、機籠、供電單元和各類卡件 (包括主控制卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡和 各種信號輸入輸出卡 )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 ,負責協(xié)調(diào)控制站內(nèi)的所有軟 硬件關系和各項控制任務。如 :完成 1/0信號處理、控制算法、與上下網(wǎng)絡通信控 制處理、冗余診斷等功能。一個控制站需要一對冗余設置的主控制卡 ,其通信地 址由界面組態(tài)設置與卡上硬件跳線配合完成。 JX一 300X主控制卡的地址范圍由系統(tǒng) 約定為 (2).2(一 31),從低到高順序設定。 數(shù) 據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡 (sP233)是 I/o機籠的核心單元 ,主控制卡與 Fo卡件的通信 都由數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡通過 SBUS總線存儲轉(zhuǎn)發(fā)。其地址由界面組態(tài)設置與卡上硬件跳線 配合完成。 各種 I/0卡件 : l)電流信號輸入卡 (SP313)是一塊智能型 ,帶有模擬量信號