系统设计围绕可靠、稳定、节能、简单为最终目标。在此基础上尽量满足自动化、网络化、信息化的系统集成，并实现集中管理分散控制，为便于日后的系统升级与能源管理等。
一、 锅炉自控系统改造的紧迫性和必要性
因为锅炉的数量多并且容量大，如果只用传统的开放式管理模式和粗旷的控制手段，每天的浪费，每月每年累积下来都会是触目惊心的数字。鉴于现状，必须对锅炉的管理和控制提到一个全新的高度。
尽管变频调速已经取代了传统调节机构实现了节电，但锅炉的煤耗远大于电耗，而作为调节燃烧状况的锅炉辅机，如果速度比例分配不合理或协调不恰当，都将增加煤耗和电耗。现取四例说明如下：
●烟气含氧量
1、经济性：
燃煤锅炉燃烧质量的好坏，直接关系到锅炉燃料消耗率的高低，既要使燃料达到完全燃烧，同时又不过多地增加排烟量和降低燃烧温度（过高的燃烧温度会导致排烟温度的升高和结渣的加速）。就必须保证鼓风量和燃料量的搭配适宜，这里我们引入了“风煤比”这个概念。“风煤比”就是在当前风量下所能燃烧的煤的较大值。防止由于风量不够导致煤不能充分燃烧或空气过剩致使大量烟气带走锅炉热量。过剩空气系数对节煤和环保都有很大意义。因为如果不能充分燃烧将会导致灰渣的含炭率增高，这样比较浪费煤，同时还会造成烟气含炭量增高影响排放。过剩空气同时还会导致风机电耗的增加。
2 、安全性：
锅炉运行的安全性来看，炉内过剩空气系数过小，会使燃料中的碳不能完全燃烧，造成烟气中含有较多的一氧化碳（CO）气体。由于灰分在还原性气体（CO）中气熔点降低，易引起炉内结渣的后果。过剩空气系数过大时，会加剧飞灰对受热面的磨损。飞灰磨损与烟气流速的三次方成正比，因此随着过剩空气系数的增大，将使锅炉受热面的管子和引风机叶片磨损加剧，影响到设备的使用寿命。同时使燃料中的硫份易形成三氧化硫（SO3）,露点温度也相应提高，从而使尾部烟道的空气预热器也易于腐蚀，对于燃用高硫煤的锅炉尤为显著。
3、解决方法
正常燃烧时，首先要控制燃料与空气的比例，使过剩空气系数α保持在一定范围内。当热负荷变化时，鼓风和引风转速同时响应，加负荷时，炉排略滞后于鼓风，减负荷时，炉排略提前于鼓风。正常燃烧时，系统连续监察烟气氧含量，氧量过剩空气系数微调原来的“风煤比”值，最初的“风煤比”值来自于人工观察给定。
●炉膛负压
1、经济性：
炉膛负压的大小对于节能影响很大。炉膛压力过低会使大量的冷风漏入炉膛，同时将会增大引风机的负荷和排烟热损失。负压大，被烟气带走的热量就大，热损失增加，煤耗量增大，理想运行状态应在微负压状态。它能明显增加悬浮煤颗粒在炉膛内的滞留时间，增加沉降，减少飞灰，使煤燃烧更充分以提高热效率。由于负荷变化，需要改变给煤量和送风量，随之也要改变引风量，以保证炉膛负压的稳定，但由于人工操作的误差和其它种种原因，导致炉膛负压往往很大。从而使煤耗增加。
在手动或简单自动控制运行时，如果锅炉的热负荷波动较大时风机会频繁的起、停（上、下限控制），因为引风机先开后停的逻辑顺序，致使风机启停次数越多，鼓、引风的运行时间差就越大。而时间差越大，锅炉的排烟热损失就越大。特别在风机没有安装变频的情况下，热损失更大。
2、安全性
为了保持炉膛压力在要求的范围内，引风量必须与送风量相适应，炉膛负压太大甚至会引起内爆；反之炉膛负压太小甚至高出大气压力的时候，会使火焰和烟气冒出，不仅影响环境卫生，甚至可能影响设备和人生安全。
3、解决方法
鼓、引风在任何时刻都同时响应，同时鼓、引风在运行时二者频率差，一直等于最初人工设定的基本频率差与实时修正值的和，因为有基本频率差的参与，所以任意时刻负压都较平稳。
●被控量的稳定性
1、经济性
当锅炉处于低限启动、高限停止的运行控制模式或被控量波动很大时，系统都存在高低偏差的浪费。浪费体现在低限满足了生产工艺需要的目标值，而从低限向高限爬升的过程就是温度或压力爬升的过程，与此过程同时发生的有，排烟温度、锅炉热散失、水泵电耗等参数的爬升。如果可以让锅炉运行在一个相对稳定的状态，即波动尽可能的小，便可减小这些偏差造成的浪费。
另外，所有的生产过程都需要更稳定的蒸汽压力和热媒温度，因为他可以提高产品品质和降低产品出次率。
2、安全性
压力和温度越稳定，管道和锅炉本体的应力变化也就越小，管道和锅炉本体泄漏的几率也就越小。
3、解决方法
A、连续调节，不做间歇启停控制。
B、使用通讯，免除模拟信号传送易被干扰的现象。
C、串级PID和前馈控制。
D、专业控制算法。
●锅炉效率的检测
1、经济性
在多台锅炉并联运行（一起参与调节）时，锅炉是同时调节还是逐台调节，及逐台调节的先后顺序都是非常讲究的。理论上应该让最高效率的锅炉最后调节而最低效率的锅炉最先调节，这是最节能的方法。事实也如此。问题是如何测量每台锅炉的各自效率。而让电脑自动执行先后顺序。
2、解决方法
测量每台锅炉的给煤量，蒸汽流量和蒸汽压力或热媒温差和热媒流量，测量锅炉辅机电耗。以计算锅炉的综合能耗。并将比较结果作为调节先后顺序的依据。
二、设备控制
●工业以太网
作为高效自动化系统的骨干，工业数据网络要求和工业总线系统要求的突出特点是可扩充性和经常需要扩展。工业以太网是已经确立的应对这些需求的骨干网络技术。我们的工业以太网可以提供卓越的功能性和灵活性——即使是在长距离上——并可应对您的变化需求。
为了大量数据包的快速交互转发，PLC与上位机通过工业管理型以太网交换机，以100M的最高速率无缝链接。当多台锅炉并联运行时，系统监察每台设备的综合效率，依次来决定效率较低的锅炉优先调整，而效率较高的以最佳负荷率运行。
●串口通信
为了得到更多变频器的状态信息和更好的解决模拟信号易被干扰的问题，PLC与变频器使用MODBUS –RTU通信，其中对于变频器的故障内容更有别于传统的故障继电器节点输出。
通信可使故障原因细分到上十种，并上传至电脑，以便于操作员通过系统指导，更具针对性的高效快速的解决问题。
对于二次仪表的通信，避免了重复安装传感器而带来的成本提升和管理繁杂。
●电磁兼容
三、系统优点
四、实现功能
A、持续的过程优化，持续的能耗降低，连续的数据采集，透明的工作现场，便捷的报表浏览，网络化的协同自动化。
B、出色的可扩展性、模块化的组合。
C、集中管理，分散控制，风险的最小化。
D、清楚明了的诊断功能可以帮您快捷、轻松的解决问题。
E、快速工业以太网的集成架构，提供了车间级全局的设备访问。为通过持续的质量监控，高效的产能优化铺平道路。
A、作为系统最大的传导干扰源，变频器必须全部就地独立接地。
B、自控系统离开变频接地系统20米独立接地。
C、上位机由UPS供电。
D、自控系统使用加磁环和隔离变压器的隔离电源。
E、自控系统线缆离开动力线缆一米以上穿线管独立布线，线管接地。
●报警与安全保护
A、高、低出口油温（汽压）、电机负荷、炉膛负压、省煤器（空气预热器）压差等极限报警。
B、回油温度（蒸汽压力）、汽包水位变化率报警。
C、超温（压）自动强制停车。
D、油压（水位）异常报警，如无应答强制停车。
E、引风电机（变频）故障时鼓风炉排强制停车并报警。
F、其它设备故障时报警。
G、通信出错时自动切换至常规控制并报警。
H、报警发生时声光警示、电脑显示具体报警内容与报警原因及故障处理指导流程。
●控制工艺
A、运行、降速、升速时炉膛都保持恒微负压。
B、在合理效率点自动调整燃烧状况，超过合理点以下限（上限）运行，至减载压力（温度）自动停机，至加载压力（温度）自动开机。
C、以出口油温（汽压）为目标函数，自动跟踪反向修正被控量。
D、依据实际工况可随意更改鼓、引、排的速度比例。
E、稳态运行时自动调整给煤和配风的比例，提高整体能效比。
F、依据烟气氧量、排烟温度，作为系统的输入数据，当系统取得这些样本数据后，建立锅炉燃烧特性模型，并经过软件分析，给运行人员一个优化燃烧的操作指导，运行人员根据这些操作指导进行手动操作，或将操作指导纳入到自动控制系统中进行优化调整。。
●控制冗余
A、鼓、引、排控制保留原驱动系统。
B、通信异常时自动切换到原仪表控制。
C、自动控制与仪表控制可一键自由切换。
D、主、付操作员站故障时，可以由原柜体按钮起停电机，不影响自动控制，但无法再修改数据和无法看到报警信息。
●信息与管理
A、系统开放所有OPC服务器的数据，支持极大部分的办公管理软件自由访问，控制电脑上所见的锅炉运行各项数据。
B、变频电耗、锅炉总电耗、换算煤耗一一可见。
C、各项数据与报警记录历史可查、可打印，数据可保存1年。
D、局域网内计算机可用共享文件方式简单浏览各项数据。
E、记录所有需要记录但可以记录的数据。
锅炉节变频器节能改造成果视频
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