【正文】 尤其在平時的學習和工作中，蘇成利老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài) 度，實事求是的工作作風，甘于奉獻的高尚品德給我留下了深刻的印象，成為我 終生學習的楷模。在 學習期間，能遇到這樣學識淵博的好導師，我感到非常的幸運。綜上所述，基于組 態(tài)軟件的鍋爐監(jiān)控控制系統(tǒng)是現(xiàn)在很實用經(jīng)濟的控制實施方式。 2 集中顯示操作，微機顯示屏取代了龐大的現(xiàn)實操作盤，過程信號以多種畫面或數(shù)據(jù)形式顯示，運行員利用鍵盤操作，實現(xiàn)集中管理大大提高了鍋爐系統(tǒng) 的效率，減少了錯誤操作。但是這些是除了管道，還有鍋爐本身后的概 算。 液位傳感器： 數(shù)字磁致伸縮液位傳感器 主要性能指標： 油位、水位、一至五點溫度數(shù)據(jù)輸出 測量范圍：～6m 重復精度：優(yōu)于 ％. 分辨率：150 ? m 輸出模式：RS－485 供電電源：15～ 防爆等級：ExiaⅡBT5 溫度系數(shù)：50ppm/℃ 溫度輸出精度：177。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動化過程中占有重要 的地位。 技術(shù)指標：壓力范圍100KPa～0～5KPa…60MPa….300MPa過載能力2 倍(更高可選)工作電壓15～36VDC（典型 24VDC）信號輸出4～20mA （電壓輸出可選）滿量程輸出4～20mA （電壓輸出可選）綜合精度0．15%F．S工作溫度范圍30～85℃溫度補償范圍25～80℃ 液位測量儀表的選型 液位檢測是對設(shè)備和容器中液體量多少的度量。因此， 對選擇合適的儀表對生產(chǎn)過程有著重要的意義。 壓力測量儀表的選型 壓力是工業(yè)生產(chǎn)過程中重要工藝參數(shù)之一。10%（特殊規(guī)格訂貨指明） 輸出：1 倍工作電壓額定功率阻性負載 AC220V，3A 體積： 48x48x78安裝方式：：將 8 芯繼電器座固定在 35mm 導軌或通過安裝螺孔直接固定 在安裝板上。 溫度測量儀：昌安科技有限公司的 WK—1 系列溫濕度控制器。物體的許多性質(zhì)和現(xiàn)象都與溫度有關(guān)，很多 重要的過程只有在一定的溫度范圍內(nèi)才能有效地進行。 為了保證在停電或停氣情況下，避免危險或使危險程度降低，應使燃料供應 閥處于關(guān)閉狀態(tài)，所以選用氣開閥[13]。執(zhí)行器直接安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場，有時工作條件嚴苛。執(zhí)行機構(gòu)則接受來自控制器的控制信息把它轉(zhuǎn)換為驅(qū)動調(diào)節(jié)機構(gòu)的 輸出（如角位移或直線位移輸出） 。圖 鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)報警顯示36圖 鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)的實時曲線37圖 鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)的歷史曲線38圖 鍋爐監(jiān)控控制系統(tǒng)的存盤數(shù)據(jù)顯示第 6 章 儀表選型、清單及概算 儀表選型 執(zhí)行器 工作原理：在過程控制系統(tǒng)中，執(zhí)行器由執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)兩部分組 成。如圖 ，圖 ，圖 ，圖 所示。 這樣以便于我們進行參數(shù)調(diào)整。本系統(tǒng)要輸入的是壓力設(shè)定值，液位 設(shè)定值，T1 設(shè)定值以及各個控制器的 PID 參數(shù)。第5章MCGS 環(huán)境下系統(tǒng)的模擬運行結(jié)果前面我們已經(jīng)說過整個系統(tǒng)的運行是以點火為信號的，即當點火等于 1 時系 統(tǒng)處于運行狀態(tài)；點火等于 0 時系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)。 運行中可在監(jiān)控站上對控制器參數(shù)進行 設(shè)定、修改，但為保證系統(tǒng)安全，進入設(shè)定參數(shù)、歷史數(shù)據(jù)查詢、月報表制作等 內(nèi)容時，須輸入密碼后才能進入各畫面進行操作。 工程師層：客隊系統(tǒng)進行組態(tài)，參數(shù)設(shè)置、退出系統(tǒng)。 歷史趨勢組態(tài)：用軟件定義、采集、顯示汽包水位、汽包壓力、蒸汽流量、爐膛 負壓等重要參數(shù)的歷史趨勢數(shù)據(jù)，必要時可打印。 報警組態(tài)：按工藝要求定義各報警點，并設(shè)置報警點的高低限，越限時會在報警 總貌畫面顯示并發(fā)出聲光信號。 界面組態(tài)：其中最重要的是控制畫面設(shè)計，用 ACTIVE 圖庫提供的繪圖工具和豐 富的圖形等元素，來形成特定的人機界面。并提供一個友 好的用戶界面，使用戶在不用編代碼的情況下，即可生成需要的應用軟件。 實施方式 MCGS 組態(tài)軟件集控制技術(shù)、人機界面技術(shù)、圖形技術(shù)、數(shù)據(jù)庫、通訊技術(shù)于 一體。 計算運行參數(shù)：鍋爐運行的某些運行參數(shù)不能夠直接測量，如年運行負荷量、 蒸汽耗量、補水量、冷凝水返回量、設(shè)備的累積運行時間等。歷史記錄的數(shù)據(jù)根據(jù)操作人員的要求，系統(tǒng)可以顯示為瞬時值，也可 以為某一段時間內(nèi)的平均值。 歷史記錄運行參數(shù)：監(jiān)控系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)庫將維護鍋爐運行參數(shù)的歷史記錄， 另外監(jiān)控系統(tǒng)還。 為保證 鍋爐系統(tǒng)安全、 可靠地運行，監(jiān)控系統(tǒng)將根據(jù)所監(jiān)測的參數(shù)進行故障診斷，一旦發(fā)生故障，監(jiān)控 系統(tǒng)將及時在操作員屏幕上顯示報警點。 診斷故障與報警管理：主控中心可以顯示、管理、傳送鍋爐運行的各種報警信號，從而使鍋爐的安全防爆、安全運行等級大大的提高。系 統(tǒng)具有豐富的圖形庫，通過組態(tài)可將鍋爐的設(shè)備圖形連同相關(guān)的運行參數(shù)顯示在 畫面上；除此之外，還能將參數(shù)以列表或分組等形式顯示出來。設(shè)定值自己能夠在界面中的輸入框輸入，PID 等參數(shù)都能在相應的模塊輸入。如圖 所示。每個軟設(shè)備對應一個控制器的 PID 的關(guān)聯(lián)與設(shè)定。 本文腳本程序可以這樣描述，系統(tǒng)啟動與關(guān)閉是通過點火和熄火來實現(xiàn)的。在這里需要強調(diào)的是由于條件限制， 本文的這個監(jiān)控系統(tǒng)只能通過 MCGS 一些內(nèi)部功能進行一些演示和測試。這樣也可以測試設(shè)計的是否合理[12]。 圖 是對應鍋爐監(jiān)控續(xù)窗口的屬性中的腳本程序。圖 用戶窗口圖 實時數(shù)據(jù)庫 這樣數(shù)據(jù)與圖都有了，但是從前面我們介紹的 MCGS 相關(guān)知識可知我們還必須要 0 一定的腳本程序才能使監(jiān)控系統(tǒng)運行起來，現(xiàn)在我們就把在組態(tài)軟件 MCGS 環(huán) 境下的腳本程序輸入到相應的模塊，如圖 ，圖 所示。各個窗口下的畫面是對應一個監(jiān)控系統(tǒng)所需的畫面，在各個畫面 下也有其相應的組態(tài)信息。結(jié)果如下面的圖 ，圖 所示。這 個方案是兩個溫度的串級控制，但是該方案設(shè)計的前提是減溫器到過熱器之間有預留孔，允許安裝測溫元件去測量溫度[11]。從安全生產(chǎn)和經(jīng)濟技術(shù)指標上看，必須控制過熱蒸汽溫度在允許范圍之 內(nèi)。如圖 所示是鍋爐燃燒控制的簡圖。但是用這兩個量去控 制燃燒系統(tǒng)安全是沒有問題，但是要做到經(jīng)濟燃燒卻是很難。因此燃燒系統(tǒng)對于壓力的穩(wěn)定要求 很高，所以我們可以考慮用壓力去控制燃燒，在本文中我們采用的是爐膛負壓與 飽和蒸汽壓力組成串級控制去控制燃燒系統(tǒng)。這樣可以減少漏風，實現(xiàn)低氧燃燒， 從而防止鍋爐受熱面積的腐蝕和污染等。本文所采用的是燃油鍋爐。但是由于這樣控制下，控制效果并不 理想，所以我們可以再引入飽和蒸汽溫度這個量，蒸汽的溫度越高說明爐膛內(nèi)的 壓力越大，這樣產(chǎn)生的熱量就越多，所以自然而然需要的水量就要增加，所以我 們可以用汽包液位與飽和蒸汽溫度組成串級控制系統(tǒng)這樣可以滿足汽包液位在一 定的穩(wěn)定狀態(tài)下。 汽包水位控制系統(tǒng)設(shè)計前面我們已經(jīng)說過液位對于整個系統(tǒng)的重要性，這里我們就不做敘述了。在本文中我們是將鍋爐控制分為三個環(huán)節(jié)，但是這 三個環(huán)節(jié)并不是孤立的，它們之間也是相互關(guān)聯(lián)的。在完全燃燒情況下，存在以下近似式α = 21/(21A0)當 α = 時，相應 A0 為 （O2%）.最佳的氧量值與負荷關(guān)系為 () A0 = 6D/50式中，D 為負荷百分數(shù)。保證鍋爐熱效率最高的 α 值稱為最佳 α 值，最佳 α 值與鍋爐負荷有關(guān)，一般 α 在 之間。因此過?？諝饬繉Σ?同的燃料都有一個最優(yōu)值，以滿足經(jīng)濟燃燒的要求[10]。但是實際上完全燃燒所需的空氣量 QP，要超過理論計算的量，即要有一 定的過?？諝饬?。 煙氣中的各種成分，如 O2,CO2,CO 和未燃燒烴的含量，基本可以反映燃料燃燒 的情況，最簡便的方法是用煙氣中的氧量 A0 來表示。為了改進這一情況，最好有一個指標來閉環(huán)修正兩流量的比值。因為其一，在不同的負荷下，兩流量的最優(yōu)比值是不 相同的；其二，燃料成分（如含水分，灰分的量）有可能變化；其三，流量測量 的不準確。 （3）關(guān)于經(jīng)濟燃燒 眾所周知，對于燃燒過程應保持燃料量與空氣量成比例。爐膛負壓放映了引風量與送風量之間的平衡關(guān)系。這里所指的氣壓是燃料量擾動下的氣壓和負荷擾動 下的氣壓[9]。但是需要指出的是氣壓的動態(tài)特性是與汽輪機調(diào) 速運行系統(tǒng)的運行情況有關(guān)的。汽包的壓力對象，反映過熱器的過熱蒸汽壓力對象都是一個積分環(huán)節(jié)。圖 給水流量作用下水位的階躍響應曲線 壓力的動態(tài)特性 （1）氣壓的動態(tài)特性 氣壓對象由一系列裝置組成，它包括給煤機，爐膛，汽水系統(tǒng)，過熱器，汽輪 機進氣閥和汽輪機。但是由于給水溫度比汽包內(nèi)飽和水 的溫度低，所以給水量變化后，使汽包中的氣泡減少，導致水位下降。 （2） 給水量對水位的影響，即控制通道的動態(tài)特性 在給水流量作用下，水位的階躍響應如圖 所示。蒸汽突然增加時，實 際的水位變化 H，是不考慮水面下氣泡容積變化時的水位變化 H1，與只考慮水面圖 水位變化的階躍響應曲線 下氣泡容積變化所引起水位變化 H2 的疊加，即H = H1 + H2()假水位變化的大小與鍋爐的工作壓力和蒸發(fā)量等有關(guān)，例如一般 100300t/h 的中 高壓鍋爐，當負荷突然變化 10%時，假水位可達 3040mm。 在蒸汽量的擾動下，水位變化的階躍響應曲線如圖 所示。為了保證過熱器不超溫，工藝上總是將減溫器安裝在過熱器的入 口，這將帶來控制對象較大的滯后[7]。假若能將減溫器安裝在過熱器的出口， 顯然控制通道的滯后小的多。控制過熱蒸汽溫度的手段是調(diào)節(jié)減溫水量。各種擾動因素對過熱蒸汽溫度的靜態(tài)影響的關(guān)系我們 要弄清楚。目前，很多實際系統(tǒng)并沒 有達到控制指標的要求。 5 C 以內(nèi)。過熱器出口溫度是全廠工質(zhì)溫度 的最高點，也是金屬壁溫的最高點，在過熱器正常運行時已接近材料允許的最高 溫度。 被控變量一般是過熱器出口溫度，操縱變量是減溫水的噴水量。燃燒控制系統(tǒng)必須要讓引風 量（煙氣量）與送風量相配合以保證爐膛壓力為一定值。當負荷變化時，通過控制燃料量 使蒸汽壓力穩(wěn)定。燃燒控制的具體內(nèi)容及控制系統(tǒng)設(shè)計因燃料 種類，制粉系統(tǒng)，燃燒設(shè)備以及鍋爐的運行方式不同而有所區(qū)別，但是大體上看 來都要完成以下幾個方面的任務: （1） 主蒸汽壓力的變化反映了鍋爐生產(chǎn)的蒸汽量和汽機消耗的蒸汽量相適應的 程度。為了達到上述三個控制目的，控制手段也有三個，即燃料量，送風量和引風量。汽包水位過高過低的后果極為嚴重，所以必須嚴格加以控制。維持汽 包水位在給定范圍內(nèi)室保證鍋爐安全運行的重要條件之一，是鍋爐運行的重要指標。 鍋爐汽包水位控制 被控變量是汽包水位，操縱變量是給水量。所以鍋爐設(shè)備是一 個多輸入多輸出且相互關(guān)聯(lián)的被控對象[6]。如果蒸汽負荷發(fā)生變化，必將會引起汽包水位，蒸汽壓力和過熱蒸汽溫度等的變化。 主要的輸出變量是汽包水位，蒸汽壓力，過熱蒸汽溫度，爐膛負壓，過剩空氣等。為此，生產(chǎn)過程的各個主要工藝參數(shù)必須嚴格控制[5]。然后經(jīng)過過熱器，形成一定 氣溫的過熱蒸汽，匯集至蒸汽母管。常見的鍋 爐設(shè)備的主要工藝流程如圖 所示。 （9）工程完工綜合