鍋爐是全廠重要的動力設備,其任務是供給合格穩定的蒸汽,以滿足生產的需要。為此,鍋爐生產過程的各個主要參數都必須嚴格控制。鍋爐設備是一個復雜的控制對象,主要輸入變量包括負荷、鍋爐給水、燃料量、減溫水、送風和引風量等,主要輸出變量包括汽包水位、過熱蒸汽溫度及壓力、煙氣氧量和爐膛負壓等。因此鍋爐是一個多輸入、多輸出且相互耦合的復雜控制對象。
濟南明湖熱電廠對現有的兩臺65T/H的鍋爐進行技術改造,使用了中控儀表的C3000過程控制器對汽包水位進行自動控制。該方案借助C3000過程控制器強大的邏輯運算功能,成功的實現了鍋爐汽包水三沖量控制。
通常的鍋爐汽包水位三沖量控制系統如圖1所示,引入汽包水位、蒸汽流量和給水流量實現前饋與串級控制組成的復合控制系統。其連接圖如圖2所示。
該鍋爐汽包水位三沖量控制系統需要調整的參數較多,對于經驗不豐富的調試人員,在操作上存在許多問題。
針對以往三沖量控制系統調整參數較多的缺陷,我們提供了一種參數較少、更好理解的控制方案,如圖3所示。連接圖如圖4所示。
其基本思路是,為了保證汽包水位維持不變,只要保證給水流量和蒸汽流量平衡。主回路的測量值是汽包水位,副回路的測量值是蒸汽流量減去給水流量的差。除了主回路和副回路的PID參數外,沒有其他需要調節的參數,操作起來非常簡單。
C3000過程控制器內部的組態邏輯圖如圖5所示。

系統投運后,經過工程人員的簡單調試,鍋爐水位穩定在允許的范圍內,控制效果非常理想,滿足了系統運行的要求。由于C3000過程控制器可以同時支持四個回路的PID運算,所以可以把進煤控制和蒸汽出口溫度控制都接入過程控制器中,進一步簡化系統,節約成本。
隨著社會對節能和環保的要求越來越高,現存鍋爐控制系統的改造存在巨大的市場需求。特別是中小型的鍋爐,非常需要有種簡便易用、高集成度、高性價比的小型嵌入式專用控制器。
以ARM嵌入式微處理器為核心的C3000多回路過程控制器,集成了控制、運算、通訊、記錄等功能,具有豐富的運算函數、靈活的模塊化組態,人機界面非常適應現場的操作習慣。C3000良好的性能價格比, 保證了其在鍋爐自控系統應用中的前景,是替代單元組合儀表控制系統的理想選擇。