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在锅炉的使用运行中,汽包水位是一项重要的参数指标,汽包水位的高低不仅与生产密切相关,更是关系到锅炉的安全运行。如果水位过高的话,会使饱和水蒸汽带水过多,并造成蒸汽温度的急剧下降,不利于锅炉的安全、经济运行;如果水位过低的话,由于汽包水量不足,当锅炉高负荷运转时,汽包水加速汽化,造成水位的快速下降,如不及时补水,则会使锅炉“干锅”,造成锅炉、炉管的损坏,甚至引发锅炉爆炸事故。因此,锅炉运行时对汽包水位控制的要求也非常高,绝不能有丝毫的疏忽大意,要求我们必须在实时监控、准确掌握水位变化情况的同时,及时对锅炉进行补水调节,确保汽包水位在要求范围内。结合锅炉汽包水位变化的动态特性,采取合理的水位调节自动化控制方案,使自动化技术在这方面得到了广泛而成功的应用,使锅炉运行实现对水位的实时监控和及时调节,有效保证了锅炉的安全、高效、经济运行。
一、影响汽包水位变化的因素及动态特性分析
在锅炉的运行中,受多种因素的影响,锅炉水位会经常发生变化。通过分析,发现造成锅炉水位变化的因素主要有以下几方面:1.锅炉负荷的变化。在锅炉运行稳定、负荷变化不大,且给水量调节能够与锅炉燃烧较好配合时,锅炉内水的损失和补充基本是趋于平衡状态的,这时汽包水位的变化并不是特别明显的;但如果锅炉负荷突然发生较大变化,这种平衡就会突然被打破,继而使水位发生比较明显的波动。负荷突然增大,而给水和燃烧未相应调整时,会使锅炉水饱和温度下降,汽水混合物比容增加,体积增大,而形成虚假水位,使水位瞬间升高;但随着负荷的持续,则会使水位逐渐下降。因此,在这种情况下,汽包水位往往呈现出先高后低的变化趋势;而当负荷突然降低时,汽包水位则会出现与之相反的、先低后高的变化趋势。2.给水量的变化。水压的大小决定了给水流量的变化,而给水流量对锅炉水位的影响则是最为直接的,也是最显而易见的。从水位变化趋势来看,给水流量的变化与汽包水位的变化是正向相关的,在锅炉负荷和燃烧工况条件不变时,给水流量的升高会使汽包水位升高;反之亦然,给水流量的下降也会引起汽包水位的下降。3.燃烧工况的变化。燃烧工况对汽包水位变化的影响也是非常明显的,当燃料量突然增大、锅炉燃烧率突然上升时,会使锅炉内水的汽化加强,汽水混合物体积迅速膨胀,形成虚假水位,造成水位的暂时升高,随之则是水位的下降;当燃料量降低时,汽包水位的变化则是与此相反的。4.锅炉设备原因。设备原因则主要是指汽包相对水容积以及设备的故障、泄漏等问题。汽包相对水容积越小,水位变化速度则越快、越明显;相对水容积越大,则水位变化速度越慢。另外,锅炉水冷壁、高压加热器以及给水系统设备故障等问题,也会对汽包水位变化造成不同程度的影响。
二、锅炉水位调节的自动化控制方案
通过对锅炉水位影响因素和变化特性的分析,我们可以发现,在不同运行工况和影响因素下,锅炉水位的变化特性会呈现出一定的曲线变化,具有一定的规律性,而这种变化特性则为锅炉汽包水位调节的自动化控制提供了相应的设计思路和方案。使锅炉能够在不同工况和影响因素下,水位得到良好的调节和控制,尽量保持水损失与供给的平衡,水位在要求范围内趋于稳定。锅炉水位调节的自动化控制方案主要有以下:1.单冲量控制系统。单冲量形式是一种较为简单的水位自动调节控制方式,单冲量等同于汽包水位,汽包液位直接控制给水调节阀,其结构和控制原理都较为简单,而且投资也较少,易于实现。这种控制方式是以给水量为操作变量的,在锅炉负荷不高且稳定,蒸发量较小时,水在汽包内可以停留较长的时间,“假水位”的现象也不十分明显,再配以必要的安全装置,能够满足低负荷的生产需要;而当蒸发量突然增大时,“假水位”情况则比较明显,同时会给调节器提供错误的“假水位”信号,使调节器无法及时调节补水,严重时还会因水位过低造成比较严重的事故。因此,该控制方案更适用于小型低压锅炉,在蒸发量较大的大中型锅炉中不宜采用。2.双冲量控制系统。双冲量控制方式就是在单冲量控制的基础上,引入了对蒸汽流量的测量,其实质就是对单冲量形式的一种补充和校正。在汽包的水位控制中,最为主要的影响因素就是负荷的变化,由于单冲量是以汽包液位为参照直接控制给水量的,因而这种单一控制方式下,“假水位“带来的影响也比较大,造成给水调节不及时。而冲量控制方式则加入了蒸汽流量测量,以蒸汽流量来控制给水量,这种控制方式一定程度上降低了“假水位”带来的影响,使锅炉水位自动调节更为准确、及时,改善了控制效果。但同时,双冲量控制方式也有一定的缺点,就是不能测量给水系统的扰动影响,也无法做出相应的补偿。3.三冲量控制系统。三冲量控制是在双冲量控制的基础上,又加入了给水流量信号而构成的。该控制方式下,汽包液位、蒸汽流量、给水流量三个信号组合在一起,经过一定的运算后,共同控制一个给水阀,使得三种形式的控制共同在锅炉水位调节中发生作用,从而进一步减少了扰动因素的影响,提升了控制效果。
三、水位调节自动控制方案的实现
在转炉炼钢生产中,为满足生产需要,在生产中普遍采用了单冲量与双冲量调节自动给水系统,同时根据生产实际,在系统中配备上一些报警联锁装置,最终能保证锅炉安全稳定运行。当转炉没有吹氧时,采用单冲量自动调节,通过程序控制调节阀开度调节各给水量,使汽包内水位达到汽包的中间水位时关闭;当转炉开始吹氧时,则调整为双冲量调节方式为汽包补水。为确保锅炉安全运行,在操作程序和设备中还设置一些连锁报警设备,当汽包水位过高或过低时进行报警。同时,自动化控制系统还与放散阀和水泵联锁,根据汽包内压力情况和汽包实时水位情况,及时调节各放散阀的开关以及给水泵的补水量,实现锅炉水位监测、调节、安全报警的全自动化控制。锅炉汽包水位的调节主要是通过改变给水流量来实现的,因此,锅炉运行中要控制好锅炉水位,首先就必须做好对水位的实时监控。在锅炉正常运转情况下,汽包水位监测应以就地水位计为准,同时参照低地位水位计和电接点水位计作为监测手段,以此作为水位自动调节的标准,调节并保持各因素之间的平衡关系,以维持汽包水位的稳定。除此以外,为保证汽包水位各监测指示计的准确性,应经常将其与就地水位计进行校对,并且水位高、低报警等安全装置也必须定期检验。
四、结语
我们总结了锅炉汽包水位调节的自动化控制中,三种冲量形式的特点,并且对锅炉水位变化动态特性和影响因素进行了分析,认为在锅炉水位调节的自动化控制应用中,采用合适的控制方案,可以最大化地解决锅炉汽包水位控制中的“虚假液位”问题,提高自动化控制效用,使锅炉汽包水位得到准确而及时的调节,再配以各种自动化安全报警设备,从而保证了锅炉的安全、高效运行。
参考文献:
[1]孙德强.浅谈先进过程控制在锅炉汽包水位控制的应用[J].城市建设理论研究,2013(5).
[2]金以慧.过程控制[M].北京:清华大学出版社,2005.
燃煤工业锅炉(窑炉)改造工程是我国十大节能工程之一。国家为了打好节能减排攻坚战,花大力气推行节能减排相关措施。明令限制落后锅炉的生产。现阶段,鼓励开发和应用工业锅炉、窑炉节能降耗新技术、新设备。采用新型高效锅炉房系统更新、替代低效锅炉,提高锅炉热效率。示范应用洁净煤、优质生物型煤替代原煤作为锅炉用煤等,不失为一条有效解决之道。现今,工业锅炉行业的自动化控制技术也正如火如荼地展开。
20t/h工业过热锅炉智能化自动控制系统
成果简介:该项目针对现场工业过热工业锅炉的特点,在总结前人经验的基础上,根据现场流程特点,对锅炉控制系统的设计和控制技术进行了改进,部分进行了创新,取得工业锅炉先进成套控制成果。主要特点:
1.先进、经济、实用、耐用。
2.安全、稳定和经济运行。
3.丰富的功能,精美的画面、方便的操作。
4.控制系统反应速度快,控制效果好,能及时适应后续生产的变化。
5.控制系统具有较高的国产化率,为工业锅炉控制系统国产化的推广应用起到了示范作用。
DZGH系列锅炉启动燃烧控制系统
成果简介:燃油燃烧器:重新设计了燃油燃烧器的喷嘴结构,理论计算雾化角度为120度,在各种实际运行负荷下的雾化角度保证大于80度,保证燃油燃烧器可以相对随意地布置在煤粉燃烧器的周围区域,减少对机械结构布置上的限制;选用新的旋流雾化片材质和配合结构,提高启动燃烧器的枪前工作压力,达到最优的雾化效果。就地被控设备:新配套设计/集成的就地设备全部采用2XDPDT设计,以满足现在电厂对信号设备故障时的迅速检修的需要。控制系统:改进以往分层调节锅炉二次风,甚至只调节二次风总量,不调节各层和各燃烧器二次风的落后控制思想,将燃油燃烧器对应的二次风门进行逐一控制,根据燃油系统进油流量和回油流量代表的总燃油燃烧器的出力及投运燃烧器数目,计算出的每个燃烧器出力,调节对应的二次风门,在保证整个炉膛燃烧配风的前提下,给每个燃烧器提供当时负荷情况下最适当的燃烧配风,以确保燃油达到最好的燃尽效果,防止形成碳黑,降低燃油时的烟气黑度。采用PLC构件灵活可靠成本低廉的系统,接受DCS中的机组BMS系统的核心控制,每一燃油燃烧器的所有设备,采用小型PLC控制,可以自成一个小型系统,进一步降低整个控制系统的集中程度,提高整个燃烧系统的可靠性,满足对发电厂日益提高的稳定运行指标的要求。使用先进的标准网络化技术,大大降低就地与DCS之间硬接线信号数量,降低采购和安装成本。由于就地PLC的使用,使得可以方便地扩容就地设备,控制扩容成本,便于满足不同型号、结构的锅炉的需要。
PLC技术在75吨锅炉上的研究与应用
成果简介:该系统采用ROCKWELL公司的AB PLC-5控制整个工艺系统,系统集成PLC技术及计算机网络技术,将制粉系统与锅炉本体系统协调控制,实现了仪电合一,使设备能够自动起停、工艺参数稳定在要求的范围内,具有人机界面丰富、操作方便灵活等特点。系统利用数字滤波技术将生产处理提高了水平,具有历史数据记录和查询功能,稳定了炉况,提高了锅炉效率,节约了燃料,取得了可观的经济效益和社会效益,具有良好的推广价值。该项成果的PLC应用水平在国内同类系统中居领先水平。
关键词:锅炉;自动控制;PLC
TP-DHS电厂化学水车间自控系统
成果简介:TP-DHS化学水车间的自控系统通过预处理、超滤反渗透、除盐对循环水或中水进行处理,使其达到合格水标准。通过实施本自控系统彻底改变了以往采用自来水给锅炉补水的方式,而是利用海河水资源,同时又对循环排污水二次利用。这样既节约用水、避免环境污染、又可以降低成本。采用膜析法和膜分离处理循环水中的大分子物质;充分利用多种软件设计功能:重组、跳步、步延、暂停、急停等,对初级纯水进行精制,实现深度脱盐处理。保证生产工艺的稳定,实现生产效益最大化。
关键词:超滤反渗透;冗余;重组
锅炉寿命在线监测和管理系统
成果简介:锅炉设备是火力发电机组的重要组成部分,加强锅炉承压部件的寿命管理,可以提高运行人员的操作水平,规范锅炉启停,并对承压部件进行超温管理,最大程度地减少对承压部件的破坏,提高机组运行的安全性和可靠性。寿命管理的主要内容是在运行中对寿命损耗值及剩余寿命进行经常性的监督测算和统计,对锅炉承压部件的安全运行期限做出估计,对存在缺陷的部件及时维修、更换,必要时对锅炉的运行参数加以限制,对运行操作进行指导。该项目是用DCS系统配置和MIS系统程序设计结合的办法,完成对锅炉整个承压部件的寿命损耗计算和管理。采用DCS系统配置来计算锅炉部件的应力,用MIS系统完成疲劳损耗的计算和管理,将实时性要求较高的应力计算放在DAS系统内完成,而将对实时性要求不高的寿命计算放在MIS系统内完成,最大限度地利用了硬、软件资源,同时为今后构造更加复杂的运行支持系统和锅炉部件的预知性维修管理系统作了技术储备。锅炉寿命在线监测和管理系统的主要功能包括以下几项:
1.跟踪显示功能:通过DCS系统采集的相关运行信息,经过加工处理之后,可根据使用者需要,在CRT上以各种曲线的形式,及时、准确、直观地显示有关锅炉运行信息和跟踪曲线。例如正常运行时的汽包压力和温度的24小时跟踪显示曲线、锅炉启动、停炉时的全程跟踪曲线、锅炉寿命损耗的定期、随机查询结果的柱状图、饼状图显示等。在此基础上,该系统还将给出根据启动初始参数制订出的启动指导曲线以及根据停炉初始参数而制订出的停炉指导曲线。通过实时跟踪得到的主要参数情况与启动指导曲线的对比,指导操作人员优化启动和停炉过程。
2.寿命计算和检索功能:该系统可以根据保存在ORACLE数据库中的应力的历史值,计算出自该系统投运以来,到系统当前时间之间的任意时间范围内的蠕变、疲劳寿命损耗值,并可以用列表、柱状图和饼状图等多种方式显示。显示方式多样、显示内容丰富是该系统的一大特色。每过一个月,系统都将本月的寿命损耗值进行一次彻底的计算,计算的结果保存在数据库中。用户可以查询自该系统投运以来,至系统当前日期之间每一年度的各个月份的锅炉寿命损耗值。
3.寿命管理功能:给出每次启动、停机和变负荷等运行工况下的寿命损耗数值记录,比较不同操作员的寿命损耗值。当寿命损耗达到一定值时,给操作人员以提醒和指导。应用情况本系统是针对内蒙古达拉特电厂32万千瓦燃煤机组而开发的。应用于其它机组时,只需根据机组的结构尺寸、运行参数、运行特性、运行规程以及操作人员的要求进行少量的修改。
关键词:锅炉寿命;在线监测;管理系统;火力发电厂
成果名称:炉内燃烧火焰实时可视化检测技术及其应用
关键词:锅炉;燃烧;温度场可视化;优化运行
成果简介:该项目结合热辐射传递、光电信号及图像处理、病态问题求解、热工学理论的交叉融合,建立了采用火焰辐射图像处理的锅炉炉内燃烧三维温度场可视化实时监测的理论方法,其中包括火焰辐射图像与炉内三维温度分布的定量模型、用改进的Tikhonov正则化方法重建炉膛内三维温度分布的方法。该项目技术的诞生,意味着炉内燃烧从一个近似黑箱系统变为基本可视系统,可以有效解决燃烧过程中出现的火焰中心偏斜、刷墙、上移等问题,并且以辐射能信号作为中间被调量的新型控制系统,完全克服了机组现有控制系统纯延迟、大滞后的控制弊端,提高了机组对负荷变化的响应能力,改善蒸汽质量,从根本上提高了机组的整体运行性能。
成果名称:余热锅炉和汽轮机组合的蒸汽系统优化设计研究
成果简介:该专题通过对相关的分析方法理论、热工模型以及流程参数优化等研究,开发整体煤气化联合循环(IGCC)蒸汽系统优化设计的新方法及其计算程序软件,开发的计算程序可供工程用户系统方案设计分析使用。已应用本成果开发出IGCC系统设计分析方法与相关程序软件,还为其它专题研究提供基础数据。应用本专题成果对IGCC蒸汽系统进行优化设计,将比无优化设计的蒸汽系统效率提高1~3%,相应提高IGCC系统热效率0.4~1.5%。
所处阶段:中级阶段
关键词:余热锅炉;汽轮机;蒸汽系统;优化设计
成果名称:CWDR系列全自动常压电热水机组
成果简介:该产品由锅炉本体、电加热器电源配电箱、自控系统,循环水泵、补水泵、水处理设备等部分组成,是将电能转化为热水供应使用者的供热设备。炉体常压运行、安全可靠。电控系统采用了“PCL”C可编程控器,控制整个加热过程,通过预先编制的工作程序使系统实现全自动连续工作。电源配电箱和自控系统中的电器组件,选用国际优质产品和先进的数字显示系统。可实现补水自动调节、水位越限报警、低水位断电保护、温度自动控制等装置,自动控制功能齐全。另外,还设有锅炉水位,热温度等热工参数的监察仪表供操作人员监视,且配置有多级自动联锁装置,可以保证设备安全可靠的运行。
所处阶段:中级阶段
成果属性:二次开发
关键词:全自动;常压电热水机组
成果名称:燃烧制粉系统防磨技术研究
成果简介:该成果重点研究中速磨煤机的摩辊防磨技术及其工艺。它用于燃煤火力发电站制粉系统已磨损件寿命的延长。针对传统中速磨煤机易磨损件存在的缺点,研究了一种延长燃煤火力发电站制粉系统的寿命,保证锅炉机组安全稳定运行的措施。并且大幅度提高电厂的经济效益及社会效益。耐磨堆焊磨辊分为两部分:普通铸钢基体和耐磨层。在普通铸钢基体上堆焊数层耐磨合金,耐磨层的形状和基件相同,可根据不同磨损程度改变其厚度,耐磨堆焊磨辊一次使用寿命8000小时,并可多次补焊。达到国外同类产品先进水平。主要应用于燃煤火力发电厂,预计每年节约400万元。
所处阶段:初级阶段
成果属性:二次开发
关键词:中速磨煤机;防磨技术
成果名称:电站高压锅炉用T91无缝钢管研制开发
成果简介:该项目开发的冷轧、冷轧定壁(厚)+冷拔定(直)径的冷变形工艺及与之配套的生产就技术,成功地破解了T91高压电站锅炉管制管中容易产生表面裂纹,冷轧弯曲严重等技术难题,该工艺技术集中了冷轧变形和冷拔变形的优点,能满足T91高压电站锅炉用管规格多、批量小的需求,该工艺技术在国内具有先进性和创新性。本项目研制开发中首次应用X射线仪对冷变形后T91钢管表面残余应力进行了测定,填补了国内空白。
所处阶段:高级阶段
成果属性:引进
关键词:电站高压锅炉;无缝钢管;冷轧
成果名称:G7-1.0型锅炉给水泵汽轮机研发
成果简介:该机组在轴系上采用了鼓形齿式联轴器,以补偿因温度变化而引起各轴承标高的变化值,避免汽轮机转子与给水泵轴对接处及轴颈产生额外的挠曲变形而引起交变应力和振动,使整个轴系形成一条圆滑过渡的曲线及各项指针满足轴系设计规范要求,保证了轴系工作的稳定性和可靠性。在结构设计上,本机组前后均采用挠性板支撑,并由挠性板的挠性来吸收机组的热膨胀,此结构在国内同行业厂家也是首次采用;该机组在设计制造上还采用了先进的CAD、CAM制造技术加工汽轮机汽缸、转子、动静叶片等关键部套。该机组启停灵活、运行平稳,控制保安系统稳定可靠,得到了业主的高度好评。
所处阶段:高级阶段
成果属性:原创
关键词:锅炉给水泵;汽轮机;开发;设计
成果名称:锅炉燃烧系统采用DCS全负荷优化控制
成果简介:该项目通过对65t/h锅炉新安装DCS系统调试、操作摸索,锅炉的燃烧系统能够根据蒸汽负荷量的变化自动控制各相关变量,使之处在一个较充分燃烧的动态平衡之中。充分利用DCS系统和信息化共享的优势,将反映用汽负荷变化的参数进行实时检测,在负荷变化影响到汽包蒸汽压力、温度变化前,即实施对燃烧系统的调节,使之达到供汽稳定和完全燃烧的目的。实现了整个系统工艺参数的实时测量及控制,为工艺人员提供了及时的信息,有利于生产工艺的改进和优化。同时加强了生产过程的自动控制,提高管理水平和减轻生产工人的劳动强度,降低生产成本,提高生产能力,获得显著经济效益。
所处阶段:高级阶段
成果属性:二次开发
关键词:锅炉燃烧;全负荷优化控制;
成果名称:电站锅炉燃烧最优化系统
成果简介:电站锅炉燃烧最优化系统是以PC服务器为硬件平台,基于Windows 2000/NT的大型软件系统,将锅炉视为一个多输入多输出系统,利用所采集的锅炉的历史数据和当前运行参数,通过RBF神经网络建立起燃烧过程的输入参数(影响锅炉燃烧的因素)与锅炉效率之间的数学描述,可快速、精确地辩识出锅炉运行特性,在此基础上应用优化算法给出输入参数的最优调整推荐值,提供给运行人员或直接写入DCS实现最优化调整控制。
所处阶段:中级阶段成果属性:二次开发
关键词:RBF神经网络;在线建模;燃烧优化;电站锅炉
成果名称:中国海洋石油渤海石油港区燃气锅炉房控制管理系统
成果简介:该系统包含锅炉燃烧自动控制技术、燃气泄漏监控自动联锁控制、泵站水泵变频控制、以及远程通信等技术内容。完成了带纯滞后补偿的PID算法、串级控制与专家系统相结合的复杂的控制方式;实现了上、下位机的远程通信(距离千米以上)保证整个系统运行稳定可靠;具有后备手操功能,操作安全可靠。系统设计合理,控制稳定、可靠,完全满足工艺要求,能充分利用高科技,既节省了水资源,又避免了环境污染,也降低了生产成本和劳动力成本,达国内领先水平。
所处阶段:高级阶段
成果属性:原创
关键词:燃气锅炉;变频控制;远程通信
成果名称:75t/h角管式蒸汽锅炉
成果简介:该锅炉锅筒为外置式,炉膛及尾部四周均采用全封闭的膜式水冷壁,密封性好,锅炉热效率高。锅炉的循环系统采用了独特的水循环结构,循环安全、启动迅速。整台锅炉由下降管及膜式壁支撑,无钢架结构,故称之为角管式。该锅炉属目前国内链条炉排锅炉的最先进炉型。它将大型电站锅炉的膜式水冷壁技术应用于工业锅炉上,炉排采用双炉排,具有结构紧凑、高效节能、工艺独特、安全可靠等特点。
所处阶段:高级阶段
成果属性:二次开发
关键词:蒸汽锅炉;工业锅炉
成果名称:酒糟干燥系统
成果简介:该项目自主开发了一条自动化程度高、产量大、能耗低、二次污染小的酒糟干燥生产系统。采用热风炉+回转式干燥机的形式,将由丹麦沃伦公司引进的先进的角管式锅炉炉排结构运用到热风炉上,通过对系统的各节点进行参数优化,对主要设备进行结构及型式优化,并采用先进的计算机PLC控制系统,实现了全程信息化管理,机械化和自动化程度高。从湿酒糟运至车间,直至干燥后送入燃酒糟锅炉燃烧,整个工艺流程在一个完全封闭的系统内完成。新的酒糟干燥系统于2003年开始建设,于2004年全面建成,使各项指标大幅上升,产量比原系统提高50%~100%,热效率达到75%,比原系统提高8%,节能率达10.6%。
所处阶段:高级阶段
成果属性:二次开发
关键词:生物质能源;酒糟;干燥系统
成果名称:住宅机械施工公司热水锅炉及换热站控制管理系统
成果简介:以29kW/h热水锅炉及换热站等设施为基础,应用美国HONEYWELL的HC900系统、德国西门子S7-200PLC自主研制开发了热水锅炉及换热站自动控制系统。该系统由就地显示仪表、现场检测变送仪表、变频调速器以及HONEYWELL的HC900系统、SIEMENS可程序设计控制器为主控单元构成。实现锅炉出水温度控制,锅炉燃烧自动控制,炉膛压力自动控制,鼓风机变频调速控制,引风机变频调速控制,炉排电机电磁调速控制,并可通过电话公网使锅炉房、各个换热站联网。该自控系统适用于所有锅炉房与换热站。
所处阶段:高级阶段
成果属性:原创
关键词:热水锅炉;换热站;控制管理
成果名称:TP-GL0319中温中压燃气锅炉自动控制系统
成果简介:该系统将现有PID控制器、自我调整控制器和智能控制器的特性,借鉴无模型控制器设计思想在燃烧系统中采用分层多角逐级投入重迭调节方式实现锅炉燃烧系统的自动调节;应用科学的阀门调控技术经过科学计算成功的实现了高层天然气燃烧器大管径、小开度高能点火器自动点火控制,解决全炉膛多层燃烧器下的自动点火与炉膛安检;采用环网、树形结合的网络通信方式将三台140t/h锅炉、三台150t/h除氧给水系统联网通信,实现锅炉控制中心、除氧给水控制中心的过程数据集成并将生产过程信息上传。该系统可广泛应用于冶金、电力、化工、石油产业,并对城市集中供热改造建设意义深远。
所处阶段:高级阶段
成果属性:原创
关键词:中温中压燃气锅炉;分层多角逐级投入;连续监测安全联锁
成果名称:热水锅炉仪表监控系统
成果简介:热水锅炉仪表监控系统完成2台7MW热水锅炉及公用部分的全部工艺点监测、显示、控制、安全联锁。系统的设计实施遵循先进、可靠、安全、经济、适用、开放的原则,自主研制出智能输入显示仪表检测方案;变频控制鼓风、引风、炉排,手动调速控制方案;使用LOGO!可程序设计控制器实现锅炉联锁控制。实现了工艺点的监控、锅炉联锁保护,节电达30%,节煤达5%。该系统可广泛应用于冶金、电力、化工、石油产业,对城市集中供热改造建设意义深远。
所处阶段:高级阶段
成果属性:原创
关键词:联锁保护;仪表监控;节能降耗
成果名称:燃气锅炉自动点火与炉膛安全监控系统自动控制系统
成果简介:该系统是一个燃烧器管理和燃烧安全系统。它能在锅炉正常工作和启动、停止等运行方式下,连续监视燃烧系统的参数与状态,进行逻辑运算判断,通过联锁使燃烧设备中的有关部件按照既定的合理程序完成必要的操作或处理未遂性事故,以保证锅炉炉膛及燃烧系统的安全;它将在防止由于运行人员误操作及设备故障时引起锅炉炉膛喷烟、爆炸而产生的人身伤害、设备损坏方面起重要的保障作用。系统以美国摩迪康公司的Quantum140PLC及XBTF034110 10256色真彩触摸屏为依托,针对燃气锅炉工艺特性的深入细致的研究,而且结合锅炉的现有自动控制系统进行精心的设计由PLC系统核心控制并将锅炉自控系统中关键信号引入本控制系统。系统正式投运后运行良好,各项技术指标均达到或超过设计水平。
所处阶段:高级阶段
成果属性:原创
关键词:燃气锅炉;自动点火;联锁保护;燃烧器;管理
成果名称:注汽锅炉燃料结构优化及提高系统效率配套技术研究
成果简介:该课题通过热工、机电、应用化学、自动化控制等专业联合技术攻关和新技术应用,形成了注汽锅炉燃用原油、渣油和天然气的注汽锅炉燃料替代综合技术,并配套了油气混烧、乳化掺水等各项技术。根据注汽锅炉结构调整后的渣油燃烧特性及运行工况,配套了相应的混配、掺水乳化工艺流程,优化了注汽锅炉运行参数,确定了不同混合比例燃料、不同燃烧工况下合理的工作制度,从而保证注汽锅炉运行工况的高效、安全。建立了注汽锅炉雾化油滴索太尔平均直径理论模型、开展了注汽锅炉油嘴运行参数匹配研究,从而使对注汽锅炉运行工况的调整有了科学依据。配套的弱爆吹灰技术可以方便、快捷、经济、安全地进行锅炉吹灰,确保锅炉最佳的热交换条件,保证了注汽锅炉稳定高效运行。
所处阶段:高级阶段
成果属性:原创
关键词:燃料结构优化;系统效率;注汽锅炉
成果名称:电站锅炉燃烧在线监测、调整与燃烧指导系统
成果简介:该系统适用于中储式制粉系统(热风或乏气送粉),通过粉体流量计直接测量各个一次风管的给粉质量流量,实现了一次风煤粉浓度、风速和给粉量的在线监测,监测堵管或断粉,指导燃烧优化调整。完全克服了以往采用的温度法所带来的测量精度不高、稳定性差等问题。该测量系统具有结构简单、运行稳定、现场长期可靠、安装与维护方便等特点,煤粉浓度计量误差小于3%。该系统主要先进之处在于燃烧优化运行的指导软件,包括阎维平教授领导的课题组长期研究开发的一次风最佳煤粉浓度的优化模型、飞灰可燃物的软测量模型、高温对流受热面进出口烟温软测量模型和空气预热器漏风与排烟氧量的软测量模型等,可以有效地实现燃烧效率与锅炉效率的在线监测。主要功能:在线监测和实时显示各个一次风风管内的煤粉浓度、一次风速;在线监测各个一次风风管的给粉量,并累加经一次风管的入炉粉量,为锅炉正平衡计算提供参考依据;不同运行工况和燃烧煤质时,提供最佳煤粉浓度的运行指导信息;送粉管粉量或风量偏高或偏低的实时提示;送粉管堵粉或断粉的实时报警;为实现锅炉燃烧工况的调整提供可靠和准确的依据;为实现燃烧自动控制并进入DCS系统奠定了基础。华北电力大学与华北电力科学研究院合作在山西某发电厂200MW机组成功实施并运行两年左右,具备了在大型火电机组推广应用的条件,愿意与装备中储式制粉系统(热风或乏气送粉)的电厂进行各种方式的合作。
关键词:电站锅炉;燃烧;在线监测;调整;燃烧指导系统;发电厂;软件
成果名称:大容量高参数环流化床锅炉投入运行
成果简介:在经过1年运行后,我国自主研制的480t/h超高压带中间再热循环流化床锅炉日前在京通过专家鉴定。专家称:这是首台具有自主知识产权的国产化大容量高参数循环流化床锅炉,是目前最实用可行的高效低污染的环保燃煤设备之一。
该产品采用中科院工程热物理研究所的洁净燃煤技术,由无锡华光锅炉股份公司生产。在480t/h等级领域进行了大量国内首创的技术创新,其中包括:首次采用具有蜗壳进口形式的绝热旋风分离器;首次在炉膛底四面水冷壁的防磨结构中采用垂直让管结构、大直径内嵌逆流柱型风貌和水平冷布风版;首次采用大直径、高流速二次风喷口设计;首次采用特殊的落煤管给煤形式,不需播煤风机;首次采用炉底直接排渣以及采用滚筒冷渣形式。该产品的部分技术创新已获得国家专利。
该产品装备内蒙古华电乌达热电公司150MW汽轮机发电机组,9月份完成锅炉性能和环保测试。商业运行和测试表明,产品技术性能与国际先进水平相当。
关键词 供热系统;自动化控制;节能降耗;DCS控制系统
中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2014)10-0185-02
随着供热系统在人们日常生活中的应用逐渐变得广泛,供热系统的性能也越来越受到人们的重视。由于供热系统包含不同的种类,比如热电厂供热系统、低温水供热系统等,而且因为不同供热系统的结构特点也各不相同,所以其在控制过程中也会出现各种各样的问题。因此,为了能够更好的提高供热系统的性能,对供热系统进行自动化控制是十分有效的措施,而这也是供热系统实现节能降耗的有效方法。
1 供热系统中的分散控制系统分析
1)分散控制系统(DCS)分析。供热系统中的分散控制系统(DCS)作为一种先进的控制系统,其实质就是一种自动化的计算机控制装置,而且其所利用的技术也很多,比如:计算机、通讯、控制等技术。其主要任务就是采集现场信号、逻辑联锁等。DCS控制系统主要包括两个操作员站和一个工程师站,其锅炉房公共部分和锅炉的重要检测点也都放置了后备仪表和手操器,这是为了确保系统在试验运行及装备检查时期,锅炉仍可以正常运转。此外,DCS控制系统利用的是多可靠性措施,两个操作员站使用的是性能较为稳定的工业PC机,而且其设计也是冗余设计,两个操作员站中的任何一个站点或线路在有运行中出现问题,都不会给锅炉的顺利运转带来影响。
1)DCS控制系统的基本结构及优点。图1显示的就是DCS控制系统的基本结构。
图1 DCS控制系统的基本结构
DCS控制系统的优点有:①性能可靠性较高,能够确保计算机间的独立运行;②操作简便,且能够确保供热的效果;③系统安全性较强;④能够对数据信息进行充分利用,保证系统可以科学节能的使用;⑤系统结构简单,不但容易扩展,而且便于检修;⑥系统的兼容性较好,能够和计算机及常规仪表结合使用。
2 供热系统实现自动化控制的措施
依据DCS控制系统的性能,对供热系统实施自动化控制的时候,工作人员需要根据供热系统的实际要求对其进行调整,具体操作流程如下。
1)软硬件控制。供热系统中使用DCS控制系统后,不仅使供热系统的运行状况更好地被了解,也可以在系统之外对其进行控制,比如:依据DCS控制系统的“显示”功能,工作人员能够更好地了解设备的运行情况,这为故障的检修和设备的调试带来了极大的便利。对供热系统实行软硬件控制,需要在软硬件系统中加入红外、测温设备,只有如此,在系统运行过程中,工作人员才能确保设备会按照系统的指令进行工作,同时保证DCS控制系统在运行过程中能够依据电气设备工作程序对数据进行记录,以便其与测温装置配合对供热系统装备的温度进行监控和调整。此外,在供热系统正常运行时,根据测温装置发出的信息,在不同时间段内依据温度调控措施,利用计算机对锅炉出口水温进行控制,以确保供热系统的内部温度处于正常范围,从而对供热系统的持续性供热给予保障。
2)智能控制。供热系统要想实现自动化控制,就必须要使用智能控制模式,这种模式也是实现自动化控制的有效方法之一。由于锅炉供热控制系统的结构较为复杂,且其具备的热容性大、危险性高等特点也会对其控制效果造成一定的影响,因此,为了使供热系统达到自动化控制目标,工作人员就需要在供热系统中添加智能化操控环境,以便使其与DCS控制系统相互配合,并结合操作人员所起的作用来解决供热系统出现的问题。
3)集中控制。供热系统实现自动化控制的基础就是集中控制。供热系统要想实现集中控制,就需要充分发挥中央控制室的作用。在对供热系统进行自动化控制之前,必须要对系统进行一定的改进,其中最重要的改进内容就是调整上位控制管理系统,以确保供热系统的自动化控制能够顺利完成。另外,操作人员还可以通过提高供热系统控制承载能力的方法,使锅炉自身的燃烧控制向自动化控制转变。
3 供热系统实现节能降耗的方法
供热系统工作人员应该对供热系统不同设备的耗能情况进行分析,以寻找造成供热系统耗能较多的原因,并依据分析结构制定相应的方案来降低供热系统的能量消耗。这种方案可以分为以下几个方面来进行。
1)对锅炉进行改进。对供热系统来说,锅炉热效率是评定供热系统耗能情况的重要指标,其也是对供热系统热能效率进行检验的重要参数。因此,在供热系统实现自动化控制后,工作人员需要改进区域锅炉房,比如:优化调整燃煤供热锅炉装置,以确保供热系统的热效率能够达到80%。另外,工作人员要定期检查使用时间较长的锅炉设备,以确保其不会再运行过程中出现故障。
2)对系统的输送环境进行改善。供热系统在传输热能过程中,需要对热网热效率的高低有很好地掌控,这也是保证供热系统传输效率的基础措施。在供热系统正常运行过程中,工作人员需要确保供热系统的热网热效率能够时刻处于90%以上。要想实现之一目标,工作人员利用直埋敷设管道措施来埋设管道,因为这种埋设方式不仅可以降低管道的能量损耗情况,也能够使供热系统从根本上达到节能降耗目的。
3)采用先进的科学技术。根据对供热系统进行检测的结果来看,工作人员评定供热系统流量分配的重要指标是热网水力失调度。当用户的热量需求得到满足时,供热系统的热网水力失调度就等于1;而当室内温度过高产生热量浪费时,热网水力失调度就小于1。因此,工作人员应该采用先进的科学技术来控制供热系统的运行状况,这也是使供热系统实现节能降耗的重要前提。
4 结束语
综上所述,供热系统实现自动化控制就代表其生产力得到了提升,尽管前期投入会比较大,但是在建设完成后的长期使用过程中节约的水、电与人力也是十分显著的,而且使用后所获得的收益也远远高于前期投入,这对于供热系统实现节能降耗也有很大的帮助。工作人员是供热系统的直接操作者,因此,在管理好供热系统的同时,也要对工作人员进行科学分配,并制定合理的节能指标,以确保工作人员能够更好地对供热系统进行自动化操作。
参考文献
[1]郑琦,靳宝忠.供热系统中自动化控制的完善与节能降耗的实现[J].现代商贸工业,2008(11).
通过对集散控制平台的优化,使其具有多功能的人机操作紧密,并能对自动化控制进行实时便捷操作的性能,其能够对供热系统的运行状况进行记录,以作为资料报表分析的依据,有效避免仪器在工作中出现报错的虚假信息。对于供热系统中出现的不稳定及时间滞后等情况,可以通过改进探测装置来减少对锅炉温度的反馈间隔。在控制系统中,通过对控制连锁装置的改进,使自动控制系统能够根据室外的温度变化情况,对锅炉的出口温度进行设置,对锅炉的运行状态进行调控,使锅炉的温度能够在设定值的范围内波动,进而使得锅炉的燃烧状态达到最佳水平。
在供热系统中自动化控制系统比较复杂,且不同的因素之间相互影响,增加了控制的复杂性。在实际应用中其自动化控制系统控制的结果不够理想,加强对自动化控制技术的改进,需要通过人工智能方式提高其控制的效果,有效弥补自动化控制中出现的错误,提高控制的准确性。为此,应该将人的工作经验与自动化控制有效结合,摆脱掉技术上的约束,快速发现运行中的障碍并解决。这样不仅能够提高提高锅炉的管理 效率,还能通过全过程检测,降低供热系统中的问题及维修费用。在自动化控制技术中还常常用到PID校正控制技术,PID具有运行稳定、鲁棒性强等优势,但PID校正控制技术中所输入的参数都是由人工设定的,具有较大的局限性,不能很好的反映出系统的运行状态,而且不能和在线控制技术有效结合起来,因此需要对其进行优化改进。可以采用模糊控制的技术和方法,实现对PID控制参数的自动调整,有效改善供热系统的动态响应时间,提高系统的动态稳定性。
在供热系统中通过有效的降低系统的能量损耗,对于提高供热系统的经济效益和社会效益都具有重要的帮助。为此,在自动化控制技术的改进工程中,可以科学的对供暖时间和温度进行安排与调节,通过改进供热管道的材料和路径,建设供热管道在输送过程中的热量损耗,注意细节方面的能源浪费,以提高锅炉的运行效率,达到节能减排的效果。此外,还应该借助自动化控制技术,对供热系统现场进行监督,对供热系统运行过程分散控制,提高操作环境的开放性。自动控制技术可以借助计算机系统,根据不同的供热区域的供暖情况,对供热时间和温度进行控制,对供热回路调节阀进行开闭自动化控制,实现对锅炉运行的全过程监控和调节,促进锅炉的节能减耗与科学管理水平。
二、吸收式热泵技术在热电联产供热系统中的应用
针对某电厂的热电联产供热系统,将吸收式热泵技术应用其中,根据厂房的当前情况,设计供/回水温80/60e,降低耗能与污染的同时,回收冷却水的余热,也满足建筑采暖需求。在实际中,要想应用吸收式热泵技术,还应该敷设一部分的蒸汽管路与余热水的管路,并且在系统中引入吸收式的热泵机房,并需要重新敷设外网系统,设置吸收式热泵制取用户管路。
采用吸收式热泵供热技术在实际的热电联产供热系统中,不仅可以节省投资费用,还可以节省供热系统的运行费;不仅可以减少静态投资的回收期,而且采用吸收式热泵技术的热电联产系统,还可以消耗蒸汽热能从而进行回收热电冷却水的余热资源,有效减少污染物的排放量,具有显著的社会经济、环境效益。
对实际现场中的设备进行计算分析,可以根据现场的资料以及行业规范,对热电联产供热系统的供热面积、热指标取、以及用户采暖负荷等进行计算,并根据根据低温余热水、用户的侧热水以及蒸汽参数,从而得出吸收式热泵制热系数,计算出被热泵系统回收的低温余热水热量。分析设备选型问题,为保障由运行工况,应该满足系统的外网系统,确保外网主干管的管径满足负荷,将吸收式热泵系统的制热量控制在48MW,并选择好热泵机组的型号与相关参数。
在热电联产供热系统中应用吸收式热泵技术,分析其经济效益与环境效益,通过初投资计算方式,计算出吸收式热泵系统的投资概算,并根据常规的传统热电联产方式,进行行业经验分析,通过对吸收式热泵、附属设备、机房设备及管道安装工程以及机房电气工程等项目费用进行合计,计算分析吸收式热泵技术为热电联产供电系统节省的投资概算。
分析具备吸收式热泵技术的热点联产供热系统运行费,根据实际中的电价、热价、水价以及采暖期长短因素,将传统热点联产供热方式与应用吸收式热泵技术的热点联产供热方式进行比较,对比其供热运行费发现:在整个冬天采暖季中,其年供热量、热负荷、室内设计温度、采暖计算温度以及供暖天数等数据方面,都比传统供热系统有优势。吸收式热泵技术的热电联产供热吸引,计算机组满负荷运行的蒸汽耗量以及年耗量,并据此计算年运行费,不仅吸收式热泵技术下热电联产供热系统机组的耗电能较少,而且这样的运行方式也比较方便。
三、结论
综上所述,通过使用自动化控制技术,能够有效的降低供热过程中的人力、物力以及水电费用的支出,提高了 供热公司的经济效益。同时在热电联产供热系统中,采用吸收式热泵技术,不仅可增加供热效率,还可以能源的利用率,有效减少热电联产供热系统的运行费,这对于供热公司供热能力的提高以及生产成本的降低等都具有重要的意义。
参考文献
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本文分析供热系统热连接形式,进而深入分析供热系统自动化控制系统的构建,达到节能减排的目标,实现供热系统的优化。
【关键词】供热系统 自动化控制 节能 系统构架
城市集中供热系统拥有复杂的管道线路,具有用户基数庞大,分布区域广等特点。供热系统以来煤炭资源、电力资源,如何充分利用有限的资源发挥稳定、可靠的供热效果,达到节能减排的目标成为人们关注的话题。
1 供热系统供热连接形式分析
1.1 直接供热系统
此种供热系统,缺乏混合装置,热水直接经由供热管道进入系统热用户,经过散热系统之后,经由回水管返还至供热公司或者热站点。此种供热系统成本较低,设计简单,存在使用缺陷。无混合装置的直接连接系统只有在设计供水温度低于相关规范中散热器供暖系统的最高热媒温度时才能使用。此种供热系统受到供回水管的自用压差限制,使用范围通常限于低温热水供热系统。
1.2 混水供热
混水供热系统包括一次网与二次网。一次网向二次网连续输入定量的水,与二次网回水相混合,满足供热温度要求。同时二次网也会向一次网输送等量的水,维持回水网络的水压稳定。根据混合特点,混水供热可以分为二次网回水混水,供水回水以及旁通管混水。
1.3 间接连接供热
间接连接供热系统也包含一次网与二次网。连接方式较为单一,一级供水网与二级供水网相连,一级回水网与二级回水网相连接。工作方式为:供热系统供水管中的热水进入用户供热系统中,会先进入建筑物引入口或者热力站表面式水换热器中,借助换热器实现热能传递,散热后的回水经返回到供热系统回水管中。此种供热系统中必须包含循环水泵,才能实现循环流动,具有较高的建设成本,其后期维护费用高。
2 基于变频技术的供热节能系统分析
2.1 硬件选型
硬件是控制系统与供热系统的基础与关键环节。选择正确的锅炉系统,利于提高整个供热系统的安全性与稳定性。锅炉控制系统的核心为控制器。通常情况下,我们选择PLC系统,并与上位机进行信息通信,实现供热系统监控。锅炉系统包含多个控制回路,以及其现场工作环境恶劣,我们需要采用大型的、具有较高稳定性的、正规品牌的PLC是实现供热系统变频调控。例如某品牌的S7-300系列PLC则具有较大储存空间、处理速度较快等优点。为实现变频作用,供热系统中的所有设备均需要运用变频调速,降低设备电启动时对电网的冲击力,降低设备维护费用,利于实现节能耗的低碳目标。
2.2 系统软件平台
基于变频控制的供热系统软件需要运用硬件组态的工具软件与下位机S7-300PLC,通过系统软件实现供热系统下位机网络组态等工作。可选用工具软件Step7 v5.4,该软件包具有一系列的综合应用功能,其中包含通信组态、硬件诊断、软件组态等。供热系统管理人员可以结合工作需求对系统配置与程序进行重新编写活调试。其中S7-300PLC主要有三种编程语言:语句表、梯形图与功能块图。使用者也可以选择其他编程语言。
2.3 系统网络架构
系统运用下位机与上位机相结合的经典PLC控制结构,实现对供热系统的全面监控与调度。结合供热现场设备的分布情况,将每一个锅炉度设置成为一个主站,将每一个变频器设为一个从站,所有主站与从站都应该与PLC系统相连接。供热系统参数设置与全部的操作活动均可通过上位机的界面操作完成。S3-700则通过MPI总线,与上位机进行数据信息交流,例如指令信息传输等。在企业局局域网范围内,增加多台客户机于上位机系统中,实现管理人员的远程操作与监控。
3 基于分散控制的供热节能系统分析
分散控制系统是全自动化计算机控制控制,涉及到诸多信息技术,近年来已经被广泛使用。具有减少工作量、较高的可靠性等优点。
3.1 软硬件控制
运用分散控制系统,利于工作人员及时掌握了解供热系统的运行状态,从而利于工作人员进行综合控制管理。DCS软硬件系统需要经过计算机、通讯、显示与控制。供热系统需要添加红外设备与测温装置,实习供热系统的检测与控制,确保供热设备能够根据操作员的指令进行工作。测温装置则利于供热系统设备温度实时调节与控制。监控管理系统及时根据水温实际情况,进行适宜的温度调节,确保供热正常,以及保证良好的燃烧效果,降低额外的热损耗。
3.2 集中控制
集中控制是供热系统自动化控制的基础之一,其发挥作用主要依赖供热系统中央控制室的正常运行。我们可以将“集中控制”认为是一种实现相对集中控制的装置结构。实现自动化控制,需要对原有的供热系统进行进一步的科学改进,调整上位控制管理系统,保证自动化系统发挥自身价值,顺利运行创造经济效益与节能效益。同时需要不断强化供热系统的控制承载功能,并进行换热控制。热力站是供热系统的源头与终点,其需与供热系统负荷相匹,优化系统装置结构。
3.3 系统网络架构
DCS控制系统包括一个工程师站与两个操作员站,其中锅炉房公共部分等重点检测点均需放置手操器与后备仪表。确保供热系统处于检测或者试运行过程中,锅炉仍然保持正常运行状态。为了提高DCS控制系统的可靠性,操作员站与工程师站均需要使用性能较为稳定可靠的工业PC机。可以运用冗余设计,避免任一工作站点出现问题时,都不会对整个供热系统正常运行产生消极影响。实现计算机之间的独立运行,又可以保证供热系统的供热温度达标,且具有较好的系统兼容性。
4 总结
自动化控制,实现节能减排是供热系统的发展趋势。进行自动化智能控制可以提高供热系统的供热能力,减少不必要的热能损耗,节约供热成本。多数节能方式都需要高资本的支持。加大对供热系统自动化控制的改进工作,利于降低日后供热系统人力与物力的投入。本文仅提出两种自动化控制系统改进与实践,这些不能满足实际情况,需要进行更多方面的改进。以实现节能减排,系统智能控制为设计目标,不断研究设计出更加稳定可靠的自动化控制系统,适应社会发展趋势。
参考文献
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作者简介
孙郁文(1987-),辽宁省人。大学本科学历。现为天津市津安热电有限公司助理工程师,从事工作为供热行业。