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燃气锅炉自动控制系统的设计及应用分析

作者：韩小茹

来源：《农家科技下旬刊》2015年第08期

摘 要：随着我国科学技术的不断提高，锅炉控制系统的精度要求也是越来越高。本文以PLC技术相关知识为切入点，详细讲述了基于PLC控制的燃气锅炉自动给控制系统的设计与应用，本设计能有效的改变染料品种，减少大气污染，希望能为技术人员带来一些帮助。 关键词：燃气过滤；自动控制系统用；PLC技术

我国燃气锅炉在设计时，效率比较高，均在90%左右，但是锅炉在实际运行中受到温度以及热量需求等的变化影响，经常导致燃气量需要经常调整，极大的浪费能源，因此有必要对燃气锅炉控制系统进行调整，以提高能源的利用率，为更好的说明基于PLC技术的燃气锅炉自动控制系统的设计及应用，本文先从PLC技术相关知识说起。 一、PLC技术相关知识

PLC中文含义是可编程控制器（英文简称PLC），于1969年入世以来，逐渐成为了使用最多、应用最广泛的工业控制器，目前为止已有多个分支。PLC控制由中心处理单元CPU、存储器电源单元等组成，抗干扰能力强。它是采用一类可变成的存储器，专为工业现场应用而设计，是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，克服了继电控制系统的接线复杂、功耗高以及灵活性差的特点，同时又照顾到了维修人员的习惯，能够很灵活的应用到生产实践中。

传统的继电器控制技术是采用硬件接线来实现的，若是产生故障，维修起来十分麻烦，PLC控制则采用的是存储逻辑，以程序的方式存在内存中，若是发生故障，只需检查程序即可。PLC内部可编程内部结构主要包括编程器、输入输出单元、用户程序存储器、系统程序存储器以及中央处理单元。

从控制速度来看，传统的继电器控制技术由于实现控制需要依据机械动作，因此工作效率很低，速度非常的慢，在毫秒数量级而且在操作过程中易出现抖动现象，有可能造成电器的损坏，PLC控制由于是由程序来进行控制，速度要比传统的继电器控制技术快得多，速度在微妙数量级，而且在控制时不会出现抖动现象。

二、基于PLC技术的燃气锅炉自动控制系统的设计及应用 1.系统特点

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系统硬件包括中央监控计算机（采用RS-485实时通讯）、西门子S7-300可编程计算器，温度传感器、水位传感器、流量计以及氧化锆氧量分析仪等。系统软件使用VB开发语言操作的人机界面。

本燃气锅炉自动控制系统采取比较实用的人机对话系统，能够实时显示个控制回路，对过程对象进行实时监控，可在线修改系统结构以及组态回路，能够实现局部在线故障维修。系统运行时由PLC自动控制系统实现现场监控，并还原显示系统软件的数据，增加系统数据通信的安全性能。不同设备的控制功能能够非常方便的分配到不同合适的控制单元上，根据现实的需要进行相关模块的功能修改维护等操作。 2. 燃气量的控制原理与方案设计

燃气量的控制系统关键部位包括稳压阀、比例调节器以及变频器等，当需求的热量发生变化时，就需要改变系统燃气量来进行实现热量的变化。稳压阀的作用是保证比例调节器的燃气进入前后压力保持稳定，使比例调节器不收压力变化的影响。比例调节器则是用来调节压力，当燃气和空气的压力信号变化时，比例调节器的膜片会带动阀门发生变化，使燃气和空气的压力保持在一定范围内，使锅炉处于最佳燃烧区。系统的主要设备是变频器，由变频器带动风机运行，只需改变变频器的输出频率就能改变空气燃气量，进而调节热量的产生。锅炉燃气系统的主要调节对象是主汽压力，主汽压力的的调节可根据进入炉内的燃气量的变化来实现。由调节器来给出燃气流量的设定值，压力传感器将蒸汽压力监测值反馈过来与设定值进行比较，信号接着输送到调节回路，若是压力低可通过加大调节阀开度来实现压力平衡，相反压力过高，通过减小调节阀门开度来实现压力平衡。 3.炉膛压力与水位控制系统的设计原理与方案

炉膛负压既是保持燃料反应燃烧稳定性的重要参数，同时也是锅炉运行进行控制和监控所依据的重要参数，若压力过大就会导致严重漏风现象，增加排烟量的损失，炉膛还会发生向外喷火的现象。炉膛压力若是过小，炉膛同样也会发生向外喷火的现象，这两种情况都会威胁到设备与人身的安全，因此压力控制系统需要把炉膛压力控制在合适的范围。

本设计采用PLC与变频器相结合，能够达到有效地控制风机转速，进而控制炉膛压力稳定的效果。变频器将炉膛压力信号输送到PID调节其中，同时将负压调节器的钱奎新号输送到调节器的输出端，及时调节送风量，使炉膛压力保持在稳定范围内。

若锅炉运行中水位大幅度变化会导致汽包内出现出水或是满水现象，威胁到设备的安全生产。水位过高会导致出口蒸汽水分过多影响汽水分离设备安全运行，烧坏过热器。汽包水位过低就会使得水的气化速度过快，难以进行及时的控制，最终导致锅炉烧坏，甚至发生爆炸事件。

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燃气锅炉汽包水位控制系统用可采取单冲量、双充量以及三充量等控制方案，单冲量与双充量都是比较简单的控制方案，面对现代各种复杂的锅炉设备与设计要求，这两种方案都难以满足需要，因此本设计采用三重量。影响汽包水位的主要因素包括蒸汽流量和给水流量，若是蒸汽流量大幅度变化必然会导致汽包水位发生波动，进而影响给水流量的变化，使给水量与蒸汽量的平衡无法保持，对设备运行造成严重影响。本设计把蒸汽汽包水位测量信号构成主调节信号，把作为前馈信号的蒸汽流量构成前馈调节回路，从而实现汽包水位的调节。 三、结语

综上所述，本文先讲解了PLC相关知识，重点讲述基于PLC技术的燃气锅炉自动控制系统的设计与运用。基于PLC技术的自动控制系统在使用是能对燃气锅炉进行全过程监控，提高了锅炉燃料的使用效率，同时也提高了锅炉操作的安全性，能够创造出更多的经济效益。 参考文献：

[1]齐敏，王猛.130T/H燃气锅炉自动控制系统的设计与实现[J].自动化博览，2008，（5）：59-61.

[2]牟岳泰，许东来，赵永军等.燃气锅炉的PLC自动控制系统[J].微计算机信息，2005，（28）：17-18+72.