燃气锅炉的运行控制及远程监控系统

　　刘美琦+刘青竺
　　摘 要：随着工业经济的发展，我国对能源的消耗与需求也在不断地增长。但我国目前以煤炭为主的能源结构对环境的保护却是极为不利的，与我国经济的可持续发展的方针也是矛盾的。因此，改善能源消耗结构就成为当前经济发展的重要任务。本文主要针对燃气锅炉的运行控制和远程监控系统进行阐述分析。
　　关键词：燃气锅炉;运行控制;远程监控系统
　　我国作为二十一世纪最有发展潜力的发展中国家之一，快速地发展工业经济是目前我国所面对的重大历史任务。由于我国曾经长期处于以农业经济为主的状态，工业基础较为薄弱，在能源的利用上还存在许多不成熟的地方。过去一味地追求工业发展的速度一度造成我国环境的严重污染。近年来，随着经济可持续发展方针的推进，我国在能源消耗结构和能源的利用方面都有了很大的改进。锅炉作为我国工业生产重要的能源供给器材，其燃料的选择以及最大化的利用一直都是非常重要的问题。随着近几年燃气锅炉的出现，锅炉的应用也逐渐变得更加环保和经济。但是我国的燃气锅炉仍然存在着不少的问题。
　　一、我国锅炉控制系统发展的不同阶段
　　控制系统是一台锅炉运行的核心与关键，其由程序点火，连锁，保护，运行控制，还有热工参数的检查。测试，显示等组成。其中，运行控制是对锅炉内水的温度和相应的水的位置的控制。我国的锅炉控制系统在新中国成立初期，工业还比较落后的时候，主要是依靠工作人员的操作，这样简单的手工劳动既不能良好地控制锅炉还存在较大的安全隐患，且完全无法达到自动化。后来随着技术的不断改善我国又出现模拟控制系统，计算机控制系统等逐步地实现了锅炉控制系统的自动化，节省了大量的人力，且锅炉的控制也变得较为精确与安全。但是，计算机系统对锅炉的控制也有其局限性，它一般只适用于较大的锅炉，对于小容量的锅炉往往就无法进行很好的控制。
　　二、关于锅炉系统中热量平衡的分析
　　（一）热量平衡的概述
　　为了达到节约资源，保护和环境的目的，在工业生产中对能量输出与输入的控制就显得非常的重要了。所谓的热量平衡，就是在锅炉运行的过程锅炉热量的输出与输入是相等的，呈现出一种平衡的状态。在锅炉运行的过程中，一般来说它的热量供给主要是由燃料完成（在没有预热的前提下），但是锅炉输出的热量就有很多的组成部分，其中包括锅炉内水体的吸热量，不完全的燃烧损失等。
　　（二）影响热量平衡的因素
　　前面就有提到过热量的平衡是输出与输入的平衡，一般来说输入的热量较为稳定，受外界因素的影响较小，但输出的热量由于组成较为复杂且不稳定，如果不加以控制就很有可能会降低锅炉的效率，造成能源的浪费。例如，像是炉水和循环水的吸热量主要就会受到其水体的质量，比热容，水体温度的变化幅度等方面的影响。而不完全燃烧损失（未燃尽的燃料所造成的热量损失占输入热量的比重）主要是受过量空气系数的影响，这项损失如果不加以控制将会很大程度上降低锅炉的效率，造成浪费。除此之外，还有散热损失，排气损失等，这两类一般都是与进气的数量和过量的空气系数有关。
　　综上所述，影响锅炉效率的最大的两个因素便是锅炉运行过程中进气的数量和过量空气系数，只有严格地控制好进气的数量并且寻找出合适的过量空气系数，锅炉输出的热量才会呈现出一个稳定的状态，锅炉的效率才会达到最优。
　　三、控制系统的合理设计
　　（一）选择合适的系统
　　目前，我国工业生产中运用地最多的一种控制系统就是可编程控制器，它是目前同类产品中较新也是性能较好的控制系统，它具有实用性较强，操作技术要求低，自我维护的功能较强等优点，因此运用较广。除此之外，常用的控制系统还有工控机和单片机控制系统。其中单片机出现较早，曾经在市场上也运用地较为广泛，后来随着技术的革新，单片机控制系统由于其自身性能的局限性，逐渐失去了市场，虽然价格较为便宜，但始终无法满足市场的需求，目前主要应用于仪表领域。工控机控制系统虽然比起单片机在性能上有所改善，但是其仍然存在着实用性不强，可靠性不高，自我维护的功能弱，操作太过复杂等缺陷。但是其在运算，数据的储存等方面却比可编程控制器更有优势。
　　综上所述，为了实现控制系统的最优选择，我们可以选择工控机控制系统和可编程控制器相结合的方式，既利用了工控机在数据运算，储存方面的优势又利用了可编程控制器在性能上的优越性。
　　（二）控制系统硬件的构成
　　控制系统的硬件设计是控制系统运行的核心，所以其设计的合理性与科学性就显得尤为重要了。一般来说，包括了上机位的监控结构，下机位的运行控制结构以及执行结构。上机位那一部分主要负责锅炉运行的监测，一般由计算机来完成。这也就是上面说提到的关于工控机和可编程控制器结合时工控机负责的部分。下机位的部分，一般是对锅炉的运行进行控制和执行相应的操作，也就是可编程控制器负责的部分。下机位运行控制结构主要包括了可编程控制器，D/A和A/D模块，人机界面等。执行系统主要由变频器，水泵，风机，电磁阀等部分组成。这些都是硬件系统中不可缺少的组成部分，对锅炉的运行控制有着非常重要的作用，因此，在设计的过程一定要注意其科学性和严谨性。
　　（三）控制系统的软件设计
　　为了使硬件系统既能够独立地完成各部分的工作，又能够相互协作，软件系统的设计一般都是按照上下机位互相协作的设计思路来完成的。它包括了上下机位两个部分的设计，上机位主要是由计算机组成，由工作人员来操作。因此，这个部分的设计主要是方便工作人员的操作，包括了一些监测软件，记录软件，数据查询的软件。
　　四、结语
　　综上所诉，锅炉的运行控制包括控制系统，硬件软件等多个方面，无论是哪一个方面其对锅炉的运行都有着非常重要的影响，所以每个环节都必须得到相应的重视。只有近乎完善的锅炉运行控制系统和远程监控系统，才能够保证锅炉运行效率的有效提高，能源利用的最大化。从而促进我国经济的可持续发展。
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