锅炉控制、微机控制与仪表控制

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摘要：锅炉控制系统的发展过程与其它事物一样，也经历了由简单到复杂、由手动到自动的过程。20世纪6O年代，锅炉的控制还只是实行人工操作，操作完全凭司炉工 的经验，几乎谈不到自动控制。到了20世纪90年代，随着微型计算机技术的发展，计算机在工业锅炉的自动测试和控制方面的技术也日趋成熟。利用微机代替常规仪表实现对工业锅炉的控制己越来越多地被生产厂家采用。锅炉采用微机控制不仅可实现锅炉运行的自动调节，安全性也大为提高。同时可以大大减轻操作人员劳动强度，改善工作环境，而且可以使锅炉热效率最佳，节约燃料4%―5%。

关键词：锅炉；自动控制

中图分类号：TP273.5

1、引言

随着我国经济的日益发展和人民生活水平的不断提高，能源消费日益增大，环境污染日益恶化；而人们环境保护意识的不断增强以及对改善环境的呼声，促使政府加大力度以强制性政策来引导能源消费结构向洁净和节能型能源转变。受上述因素的影响，燃油作为高效清洁的能源，越来越受到电力企业的青睐，污染严重的燃煤锅炉亦加快了向燃油炉转变的步伐，从而使燃油锅炉得到了很大发展。

鉴于燃油锅炉所用燃料的快速爆发性及负荷的多变性，燃油炉应采用仪表控制。燃油锅炉仪表控制的任务主要是维持锅炉的水位、温度、压力、烟气含氧量等物理参数在规定的范围内，并能自动适应负荷的变化，从而使锅炉安全可靠经济的运行。燃烧器是燃油锅炉的关键设备， 国内目前的电力企业一般都引用进口的燃烧器以及它们的控制系统，国内企业本身却对这方面的技术研究较少。

2、锅炉的工作过程

锅炉，主要包括“锅”和“炉”两部分。“锅”是指锅炉中盛水或蒸汽的承压部分。它的作用是吸收炉中燃料放出来的热量，把水加热到一定的温度和压力。水被加热进而沸腾气化，生成蒸汽，蒸汽通过蒸汽母管输送给用户。“炉”是指锅炉中燃料燃烧的部分，它的作用是尽量的把燃料内的热能全部释放出来，传递给锅内物质。锅炉的工作概括起来应包括三个同时进行的过程：燃料的燃烧过程，烟气向水的传热过程和水的汽化过程。

工业锅炉的燃烧过程，具有一定温度和压力的燃料油通过油嘴喷入炉膛被雾化成细小的油滴，然后吸收炉内热量，表面逐渐气化成油气，与进入炉膛内的空气混合，形成可燃混合物。可燃混合物继续吸热升温，达到燃点着火燃烧。由于燃料的燃烧放热，炉内温度很高。在炉膛的四周高温烟气与水冷壁进行强烈的辐射换热，将热量传递给管内工质，管内工质经过对流方式进行换热，然后烟气受引风机、烟囱的引力而向炉膛的上方流动，经过蒸汽过热器、省煤器、空气预热器最后以经济的低温烟排出锅炉。

水的汽化过程就是蒸汽的产生过程，主要包括水循环和汽水分离过程。经过处理的水经过泵加压，先经过省煤器而得到预热，然后进入汽锅。锅炉工作时，汽锅中的工作介质是处于饱和状态下的汽水混合物。比重大的工质往下流入下锅筒， 比重小的工质则向上流入上锅筒，蒸汽产生的过程是借助于上锅筒内装设的汽水分离设备，以及在锅筒本身空间中的重力分离作用，使汽水混合物得以分离。

3、锅炉自动控制

燃油锅炉控制系统的性能优劣，直接影响燃油锅炉的性能及使用，其报警及保护系统直接影响燃油锅炉的安全性及可靠性。因此，一套优良的燃油锅炉控制系统对燃油锅炉的生产者及使用者都具有极为重要的意义。

3.1 仪表控制的任务

锅炉仪表控制的任务主要是维持锅炉的水位、温度、压力、烟气含氧量等物理参数在设定的范围内，并能自动适应负荷的变化，从而使锅炉安全可靠经济的运行。

保持锅炉水位在规定的范围蒸汽锅炉水位的高低，关系着汽水分离的速度和产生蒸汽的质量，对锅炉的安全运行极为重要。水位太高时，会使蒸汽大量带水，降低蒸汽品质，甚至会发生满水事故。水位偏低，会造成锅炉各部位的温度偏差，形成热应力，极限情况下会出现裂纹。水位过低，则容易发生缺水事故。在负荷变化时，锅炉水位也会快速变化，因此必须采用仪表控制来维持水位在规定的范围内。

保持汽压的稳定锅炉汽压的变化，实际上反映了锅炉负荷的变化。当蒸汽量多于外界需求时，锅炉的汽压会上升；反之，锅炉的汽压就下降。汽压偏高，会影响锅炉的安全运行，加速金属材料的蠕变。汽压偏低，说明锅炉不能满足生产需要。因此，维持汽压稳定是安全生产和正常运行的需要。

烟道出口排烟温度控制排烟温度超过正常值时，说明锅炉缺水或烟气短路，这些都对锅炉安全运行产生威胁，都是事故的先兆。不论什么原因造成排烟温度超过正常值时，烟气保护装置都会自动报警、停炉并锁定，此时锅炉不能起动，只有当排烟温度超出正常值原因被查明并处理后，方可重新起动，因而确保锅炉在绝对安全的条件下万无一失的运行。

烟气含氧量的控制烟气含氧量高，说明送风量大，会带走锅炉的热量：烟气含氧量低，说明燃烧不充分。因此，必须使烟气含氧量维持在最佳值，在这样的情况下，才能保证燃烧的经济性。

热水锅炉出水温度的控制出水温度是燃烧系统控制对象的主要被调量， 引起其变化的因素很多，如燃料量、送风量、用户负荷、外界环境温度等。出水温度过高，容易引起汽化，导致发生事故；出水温度太低，满足不了供热需求。所以，要控制在一定的范围之内。根据外界环境温度将锅炉出水温度进行调整，使出水温度根据外界温度的变化来自动调节，符合一定的节能要求，以达到节能运行的目的。

3.2 程序控制的要点

程序控制是完成锅炉起动、停止以及正常工作等一系列操作自动化进行的过程，只有前一个条件满足，才能进行下一个动作。炉膛吹扫程序在燃烧起动前，燃烧器应对锅炉炉膛预吹扫，即风门执行器将风门由小向大打开，在风门最大位置对锅炉炉膛进行预吹扫。自动点火程序在吹扫及阀门密封性、供气压力检测完成后，风门执行器带动风门关小到设定的点火位置，点火变压器投入工作，当点火电磁阀打开后，可燃油雾立即被高压电火花点燃产生点火火焰。安全运行连锁保护程序风压安全检测在预吹扫过程和整个燃烧运行过程中都在工作，当风压低于设定值时，燃烧器程控器进入自锁状态，中止燃烧器运行。阀门密封性检测保护程序在每次起动点火前阀门检漏装置都要自动进行检测，当阀门存在漏气时将锁定燃烧器程控器。停炉、熄火保护程序当点火火焰建立后，火焰探测器开始工作，当探测到有点火火焰后，将进行第一次火焰探测（燃烧火焰），在探测有火焰后程控器完成点火程序，燃烧器进入负荷调节。不论任何一次如没有探测到火焰，程控器将自锁并中断供气，同时停炉并有声光报警。

4、总结

本文简要介绍了锅炉自动控制的发展历程，并对锅炉的工作过程进行了描述，对于自动控制的任务以及控制要点进行了说明。对于锅炉控制系统的设计具有一定的指导作用，并且能在很大程度上提高资源利用率，具有节能环保的优点。

参考文献：

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【2】 周永恒，谭华，工业锅炉的自动化控制研究【J】，广西轻工业，2007，（1）：59―60。

【3】 沈丁洋，工业锅炉的微机应用【J】，云南大学学报，2009，（31）：273―276。