【正文】 任意識(shí)。這些智能采集設(shè)備與生產(chǎn)過程和事務(wù)管理的設(shè)備或儀表相結(jié)合，實(shí)時(shí)感知設(shè)備中各種參數(shù)的狀態(tài)，并將這些狀態(tài)信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，通過特定的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)傳遞到HMI系統(tǒng)中；必要的時(shí)候，這些智能系統(tǒng)也可以向設(shè)備發(fā)送控制信號(hào)。這些處理后的數(shù)據(jù)可能會(huì)保存到數(shù)據(jù)庫中，也可能通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸?shù)讲煌谋O(jiān)控平臺(tái)上，還可能與別的系統(tǒng)(如MIS、GIS)結(jié)合形成功能更加強(qiáng)大的系統(tǒng)，HMI還可以接受操作人員的指令，將相應(yīng)的控制信號(hào)發(fā)送到下位機(jī)中，以達(dá)到控制的目的。SCADA系統(tǒng)所涉及到的技術(shù)比較廣泛，有儀表技術(shù)、檢測技術(shù)、通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。它所具有的功能一般包括：數(shù)據(jù)采集控制功能，數(shù)據(jù)傳輸功能，數(shù)據(jù)顯示及分析功能，報(bào)警功能，歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、檢索、查詢功能，報(bào)表顯示及打印功能，遙控功能，網(wǎng)絡(luò)功能等。在鍋爐中，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝臒崮埽谄啓C(jī)中，蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檩喿有D(zhuǎn)的機(jī)械能，在發(fā)電機(jī)中機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。輔助三大主機(jī)的設(shè)備稱為輔助設(shè)備簡稱輔機(jī)。熱力發(fā)電廠的原料就是原煤。再從煤斗落下由給煤機(jī)送入磨煤機(jī)磨成煤粉，并同時(shí)輸送熱空氣來干燥和輸送煤粉。燃料燃燒所需要的熱空氣由送風(fēng)機(jī)送入鍋爐的空氣預(yù)熱器中加熱，預(yù)熱后的熱空氣，經(jīng)過風(fēng)道一部分送入磨煤機(jī)作干燥以及送煤粉，另一部分直接引至燃燒器進(jìn)入爐膛。煤燃燒后生成的灰渣，其中大的灰子會(huì)因自重從氣流中分離出來，沉降到爐膛底部的冷灰斗中形成固態(tài)渣，最后由排渣裝置排入灰渣溝，再由灰渣泵送到灰渣場。爐給水先進(jìn)入省煤器預(yù)熱到接近飽和溫度，后經(jīng)蒸發(fā)器受熱面加熱為飽和蒸汽，再經(jīng)過熱器被加熱為過熱蒸汽，此蒸汽又稱為主蒸汽。由鍋爐過熱器出來的主蒸汽經(jīng)過主蒸汽管道進(jìn)入汽輪機(jī)膨脹做功，沖轉(zhuǎn)汽輪機(jī)，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。主凝結(jié)水通過凝結(jié)水泵送入低壓加熱器，有汽輪機(jī)抽出部分蒸汽后再進(jìn)入除氧器，在其中通過繼續(xù)加熱除去溶于水中的各種氣體（主要是氧氣）。循環(huán)水泵將冷卻水（又稱循環(huán)水）送往凝結(jié)器，這就形成循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。在熱電廠中，以單位機(jī)組為控制對象，可以討論的控制系統(tǒng)有，鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)、燃燒過程控制系統(tǒng)以及過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)，過熱蒸汽溫度控制又包括過熱蒸汽溫度控制和再熱蒸汽溫度控制。燃燒控制系統(tǒng)包括:蒸汽壓力控制系統(tǒng)、爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)燃燒控制系統(tǒng)。水位過高會(huì)導(dǎo)致蒸汽帶水進(jìn)入過熱器并在過熱器管內(nèi)結(jié)垢，影響傳熱效率，嚴(yán)重的將引起過熱器爆管。尤其是大型鍋爐，例如，30萬KW機(jī)組的鍋爐蒸發(fā)量為1024t/h，而汽包的容積較小，一旦控制不當(dāng)，則會(huì)在十幾秒內(nèi)使汽包內(nèi)的水全部汽化，造成嚴(yán)重的事故。常用的水位控制系統(tǒng)有以下三種:單沖量給水控制系統(tǒng)，即以水位為唯一調(diào)節(jié)信號(hào)的單參數(shù)、單回路控制系統(tǒng)。三沖量給水控制系統(tǒng)，以蒸汽流量和給水流量作為補(bǔ)充信號(hào)的三參數(shù)控制系統(tǒng)。對中小型鍋爐，由于汽包相對對于負(fù)荷而言容量較大，水位受到擾動(dòng)的反應(yīng)速度較慢，虛假水位現(xiàn)象不是很嚴(yán)重。雙沖量控制系統(tǒng)引入蒸汽量作為補(bǔ)充信號(hào)，是為了克服虛假水位對控制的不良影響。但是，當(dāng)給水壓力波動(dòng)引起給水流量發(fā)生變化時(shí)，雙沖量控制方法只有當(dāng)水位發(fā)生變化后才能進(jìn)行控制，因此就不能迅速克服給水壓力變化對水位的影響。一般三沖量給水系統(tǒng)分為單級(jí)三沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)和和串級(jí)給水控制系統(tǒng)?？刂迫蝿?wù)是是過熱器出口溫度維持在允許的范圍內(nèi)，并且保護(hù)過熱器使管壁的溫度不超過允許的工作溫度。過熱蒸汽溫度過高過熱器容易受損，汽輪機(jī)也因內(nèi)部過度的熱膨脹而嚴(yán)重影響安全運(yùn)行；過熱溫度過低，一方面使設(shè)備的效率降低，同時(shí)是汽輪機(jī)后幾級(jí)的設(shè)備濕度增加，引起葉片的損壞。過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)常采用減溫水流量作為操縱變量，但由于控制通道的時(shí)間常數(shù)及滯后都較大，組成單回路控制系統(tǒng)往往不能滿足要求，以減溫水的出口溫度為副參數(shù)，可以提高對過熱蒸汽溫度的控制質(zhì)量。 雙沖量控制系統(tǒng)鍋爐在正常運(yùn)行中，爐膛負(fù)壓應(yīng)保持在規(guī)定的范圍內(nèi)。負(fù)壓偏正，爐膛要向外噴火，不利于安全生產(chǎn)，有害于環(huán)境衛(wèi)生。有文獻(xiàn)采用PID控制系統(tǒng)。蒸汽壓力過或過高，對于金屬導(dǎo)管和負(fù)荷設(shè)備都是不利的。在鍋爐運(yùn)行過程中，蒸汽壓力降低，說明負(fù)荷設(shè)備的蒸汽消耗量大于鍋爐的蒸發(fā)量。因此，控制蒸汽壓力，是安全生產(chǎn)的需要，是維持負(fù)荷設(shè)備正常工作的需要，也是保證燃燒經(jīng)濟(jì)性的需要。采用帶前饋的串級(jí)PID控制模式。副環(huán)燃料控制器根據(jù)主環(huán)輸出與前饋信號(hào)(即外擾)的合成指令去控制進(jìn)入鍋爐的燃料量，克服燃料量波動(dòng)，從而使壓力保持在穩(wěn)定范圍之內(nèi)。否則，勢必增加熱量損失，降低經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，并造成對周圍環(huán)境的污染。雖然存在多種原因，但空氣與煤粉的比例(風(fēng)煤比)是否合適，則是影響燃燒效率的關(guān)鍵因素。然而在不同的負(fù)荷下。、爐排轉(zhuǎn)速、煤層厚度不均勻等原因引起的燃料方面的擾動(dòng)，其最佳過?？諝饴室嘤休^大變化，使得單純的PID控制很難實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)燃燒。目前，所以采用變氧量校正方案可有效地解決這個(gè)問題，但這種方案同時(shí)也存在著一些問題.(1)，需要司爐工經(jīng)過相當(dāng)長時(shí)間的觀察。(2)鍋爐生產(chǎn)過程中，煙道漏風(fēng)增加、煤質(zhì)變化、鍋爐結(jié)垢等原因都會(huì)對最佳含氧量模型的參數(shù)產(chǎn)生影響。(4)氧量信號(hào)的滯后時(shí)間較長，當(dāng)負(fù)荷突變時(shí)，燃料量突變，而氧量反應(yīng)不及時(shí)，仍保持原來的送風(fēng)量，造成燃燒不充分。 最佳過?？諝庀禂?shù)與負(fù)荷的關(guān)系圖鑒于以上這些采用氧量計(jì)的燃燒過程的弊端，在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)采用以單片機(jī)為核心的爐膛溫度為被控量的燃燒控制系統(tǒng)。在燃燒室中燃燒的空氣由爐排下的風(fēng)機(jī)供給。對流煙道是由煙墻隔成的。對流管束是與上、下鍋筒連在一起的一簇管束，管內(nèi)的水吸收煙道中的熱量而升溫。煙氣在煙道中沖刷對流管束以及下鍋筒放出熱量后，進(jìn)入尾部煙道，然后經(jīng)引風(fēng)機(jī)和煙囪排入大氣。鍋爐是個(gè)較復(fù)雜的調(diào)節(jié)對象，為保證提供合格溫度的熱水供取暖需要，生產(chǎn)過程各主要工藝參數(shù)必須加以嚴(yán)格控制。 鍋爐系統(tǒng)控制的對象通常在鍋爐燃燒系統(tǒng)中，根據(jù)生產(chǎn)需要對風(fēng)速、風(fēng)量、溫度等指標(biāo)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)以適應(yīng)用戶要求和運(yùn)行工況。這樣，不論生產(chǎn)需求的大小，風(fēng)機(jī)都會(huì)全速運(yùn)轉(zhuǎn)，而運(yùn)行工況的變化則使得能量以及風(fēng)門、擋板的節(jié)流損失消耗掉。從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加，設(shè)備使用壽命縮短，設(shè)備維護(hù)、維修費(fèi)用居高不下。這樣，不僅造成大量的能源浪費(fèi)，管道、閥門等密封性能的破壞，還加速了泵腔、閥體的磨損和汽濁，嚴(yán)重時(shí)損壞設(shè)備而影響生產(chǎn)。用變頻器來對異步交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速，是八十年代末迅速發(fā)展成熟的一項(xiàng)高新技術(shù)。變頻調(diào)速應(yīng)用于鍋爐系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)和水泵等電機(jī)的自動(dòng)控制中，其節(jié)能效果明顯。H全壓， kPa。電動(dòng)機(jī)的輸出功率Pm為:KW （）式中一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率。如果風(fēng)量下降20%，可以采用調(diào)速的方法使轉(zhuǎn)速下降20%,%。當(dāng)然，風(fēng)機(jī)速度大幅度下降時(shí)，風(fēng)機(jī)效率也有所下降，實(shí)際需要的軸功率要高于上面的計(jì)算值。（3）風(fēng)機(jī)、水泵的軸功率對于流量變化較大的風(fēng)機(jī)、水泵，采取調(diào)速的方法改變流量，是節(jié)電的有效方法。圖32 風(fēng)機(jī)調(diào)速節(jié)能原理圖上圖繪出了風(fēng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下的典型輸出特性H (n1)H (n2)，圖中曲線R1，R2分別表示由管路所決定的特性曲線。從下表的幾種選擇可以看出，變頻調(diào)節(jié)風(fēng)量節(jié)能最顯著，擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量耗能最嚴(yán)重。當(dāng)流量調(diào)節(jié)在90%以上時(shí)，各種調(diào)速方法的效率差不多，也可不采用調(diào)速裝置。在變頻、變極、串級(jí)三種高效調(diào)速方法中，由于后兩種調(diào)速方式要改變原有電極的定子繞組極對數(shù)和原有基礎(chǔ)位置等，不如變頻調(diào)速方法容易采用，因此變頻調(diào)速的方法目前應(yīng)用較廣。在運(yùn)行中，由于流量減少，電動(dòng)機(jī)和調(diào)速裝置的效率也有所下降，但電能的節(jié)約量卻在增加。需要注意的是，上述離心機(jī)械設(shè)備的工作特性，雖然都遵守比例定律，但在工程實(shí)際中，風(fēng)機(jī)和水泵卻存在明顯的不同之處。而對于水泵，由于實(shí)際工況的存在，在同樣流量變化時(shí)，調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速的節(jié)能效果要低于調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的節(jié)能效果。將其應(yīng)用到暖通空調(diào)制冷行業(yè)，能達(dá)到明顯的節(jié)能效果，被稱為80年代暖通制冷空調(diào)的兩大突破之一。目前，變頻調(diào)速技術(shù)已逐漸為許多企業(yè)所認(rèn)識(shí)和接受，隨著這項(xiàng)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，它必將得到更加廣泛的應(yīng)用，也必將為認(rèn)識(shí)和接受它的企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。V用戶的熱水流量，m3/h。當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到熱力穩(wěn)定后，記錄下各用戶供回水溫差和壓力差及熱源總供回水溫差，然后順序調(diào)節(jié)，應(yīng)使熱用戶調(diào)節(jié)后的供回水壓力差為： mH2O ()式中:調(diào)節(jié)前熱用戶記錄的供回水壓力差,mH2O調(diào)節(jié)前熱用戶記錄的總供回水溫差，℃調(diào)節(jié)前熱源記錄的總供回水溫差，℃a修正系數(shù)。當(dāng)用戶的供回水溫差小于熱源總供回水溫差時(shí)，a=，偏差大時(shí)取較小值，偏差小時(shí)取較大值。(2)運(yùn)行調(diào)節(jié)參數(shù)的計(jì)算供暖系統(tǒng)對建筑物供熱，既要保證在設(shè)計(jì)條件下(最不利情況)室溫符合要求，同時(shí)允許在一定的范圍內(nèi)波動(dòng)。但是目前大部分供暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷值大于需要值，選用的散熱器面積隨之增大，造成系統(tǒng)的供回水溫度達(dá)不到設(shè)計(jì)值，相應(yīng)的運(yùn)行參數(shù)值也不符合理論計(jì)算值。如采用質(zhì)調(diào)節(jié)運(yùn)行方式，供回水溫度計(jì)算公式為: ℃ () ℃ ()式中: 室內(nèi)溫度，℃；散熱器的設(shè)計(jì)平均計(jì)算溫差，℃；用戶的設(shè)計(jì)供水溫差，℃；相對熱量，；相對況量，散熱器相對面積。（3）累計(jì)熱量計(jì)算根據(jù)熱力學(xué)基本原理，在某一時(shí)間內(nèi)，鍋爐的總供熱量為: （）式中:t 累計(jì)時(shí)間，S。其它符號(hào)同前。鍋爐燃燒系統(tǒng)是一個(gè)多變量輸入、多變量輸出、大慣性、大滯后且相互影響的一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)。鍋爐燃燒過程自動(dòng)控制的基本任務(wù)是是燃料燃燒所提供熱量適應(yīng)符合的需要，同時(shí)還要保證鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。出水溫度的設(shè)定值與室外溫度以及消耗熱量（負(fù)荷）的變化相關(guān)，以出水溫度為信號(hào)，改變?nèi)济毫亢惋L(fēng)煤比，達(dá)到出水溫度與設(shè)定值一致。（2）保證鍋爐燃燒過程的經(jīng)濟(jì)性。（3）調(diào)節(jié)鼓風(fēng)量和引風(fēng)量，保持爐膛壓力在一定的負(fù)壓范圍內(nèi)。如果爐膛負(fù)壓太小，爐膛容易向外噴火，危及設(shè)備與工作人員的安全。本系統(tǒng)中根據(jù)鼓風(fēng)量的變化，對引風(fēng)量進(jìn)行前饋控制。鍋爐的工況如下:(1)完全手動(dòng)控制方式，水位控制、給煤量的多少(即爐排轉(zhuǎn)速)、鼓風(fēng)量的多少(即鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速)和引風(fēng)量的多少都是操作工憑借經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)節(jié)。(2)控制設(shè)備落后，通過擋風(fēng)板對鼓風(fēng)量和引風(fēng)量進(jìn)行控制，大量的能源浪費(fèi)在擋風(fēng)板上，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。(3)控制效果差，鍋爐長期工作在大鼓風(fēng)大引風(fēng)狀態(tài)下，熱量損失嚴(yán)重、鍋爐熱效率低。故需要設(shè)計(jì)新的控制系統(tǒng)以達(dá)到降低能耗，改善環(huán)境污染，減小操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。以及對各設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行檢測，以便進(jìn)行顯示、報(bào)警、工況計(jì)算以及制表打印等。在用戶供暖需要的情況下，S7300 PLC控制給水閥、輸煤量、鼓風(fēng)量與引風(fēng)量，使保持鍋爐的出水溫度穩(wěn)定，爐膛負(fù)壓穩(wěn)定，煙氣穩(wěn)定，使燃料能量最充分地燃燒，以取得最大的熱效率。利用S7300 PLC對鍋爐系統(tǒng)進(jìn)行控制的整體結(jié)構(gòu)圖如圖33所示：圖33 鍋爐控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖在鍋爐房供暖系統(tǒng)中，主要是對系統(tǒng)的總供回水溫度、循環(huán)水量、室內(nèi)外溫度、瞬時(shí)熱量和累計(jì)熱量等重要參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。圖34為鍋爐房供暖系統(tǒng)監(jiān)測示意圖。它的組成應(yīng)包括兩個(gè)部分，即控制器部分和鍋爐生產(chǎn)設(shè)備部分。鍋爐生產(chǎn)過程由鍋爐本體和爐排電機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)及其變頻器等輔機(jī)組成，輔機(jī)的運(yùn)行就由PLC控制，從而實(shí)現(xiàn)對鍋爐生產(chǎn)過程的設(shè)計(jì)。鍋爐生產(chǎn)過程部分是鍋爐生產(chǎn)運(yùn)行場所，它由鍋爐本體及其輔機(jī)組成。本設(shè)計(jì)中所用模糊自整定PID控制算法，通過對西門子公司的S7300PLC處理器編程來實(shí)現(xiàn)，采集誤差信號(hào)和誤差變化量信號(hào)，將其模糊化到語言變量的論域，采用離線計(jì)算的方法將模糊規(guī)則制成模糊查詢表，通過在線方式查詢模糊控制量輸出，最后將PID參數(shù)校正量與基準(zhǔn)量相加，獲得PID參數(shù)的即時(shí)值，最后進(jìn)行PID運(yùn)算計(jì)算得到控制對象執(zhí)行器。兩種方式間可自由切換，且處于操作臺(tái)工作方式時(shí)，PLC及上位機(jī)仍采集現(xiàn)場信號(hào)，但輸出不對現(xiàn)場作用。在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，上位機(jī)完成參數(shù)設(shè)定和狀態(tài)監(jiān)控，PLC負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)控制程序的運(yùn)行。根據(jù)工程實(shí)際情況本系統(tǒng)對鍋爐進(jìn)行控制，控制系統(tǒng)所采用主要部件如下:安裝有WinCC組態(tài)軟件及STEP 7軟件的計(jì)算機(jī)一臺(tái)，PLC控制器1套、壓力信號(hào)傳感變送器2個(gè)、液位信號(hào)傳感變送器2個(gè)、溫度信號(hào)傳感變送器2個(gè)、回水流量傳感變送器2個(gè)、給水流量傳感變送器2個(gè)、變頻器4臺(tái)和其它附件。感器壽命極長。PLC:本系統(tǒng)以SIEMENS公司的S7300系列PLC為主控制器，由現(xiàn)場智能傳感變送器對鍋爐的爐膛溫度、爐膛負(fù)壓給水壓力和回水壓力等現(xiàn)場信號(hào)進(jìn)行檢測并變送后通過I/O模塊送往PLC，其后PLC按照預(yù)訂程序處理并通過I/O模塊返回控制信號(hào)。其它附件包括1個(gè)操作臺(tái)，1個(gè)配電柜、2個(gè)控制柜等。系統(tǒng)工作在手動(dòng)方式下時(shí)，司爐工對系統(tǒng)進(jìn)行控制，司爐工根據(jù)操作臺(tái)上顯示儀表顯示的現(xiàn)場信號(hào)(爐膛溫度、給回水壓力和爐膛負(fù)壓)，根據(jù)需要，分別調(diào)節(jié)操作臺(tái)面板上的給水泵、爐排電機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)調(diào)速旋鈕，調(diào)速旋鈕調(diào)節(jié)相應(yīng)變頻器的輸出大小，而變頻器的輸出大小直接控制給水泵、爐排轉(zhuǎn)速、鼓風(fēng)量和引風(fēng)量，從而實(shí)