锅炉燃烧器控制系统数字化改造

摘 要：长庆油田第三采油厂***作业区真空加热炉现有控制系统在实际工作过程中，所采集的信号是通过现场二次仪表所采集的数据对燃烧器进行控制，不够准确，现场一次仪表试用年限较长，不够精确。且运行数据无法远传，不能实现集中监控。报警信息不能存储，故障排除较为繁琐。通过技术改造以实现数据远传集中监控的功能、现场数据动态清晰显示、实现报警记录可查功能及两地同时报警功能及实现RTU精确控制燃烧器等功能，最终使燃烧器控制系统安全平稳运行。

关键词：燃烧器 RTU 采集信息 远程控制

引言

就目前使用的百得燃烧器使用情况看，现有控制系统在实际工作过程中，所采集的信号是通过现场二次仪表所采集的数据对燃烧器进行控制，不够准确，现场一次仪表试用年限较长，不够精确。所以可能导致控制不够精确。虽然可以实现自动控制，但是数据无法远传，不能实现集中监控，工作人员无法第一时间了解设备运转情况。报警信息不能存储，故障排除较为繁琐。

一、控制系统改造概况

1.现有控制系统存在的问题：

百德燃烧器控制系统在实际使用过程中存在如下的问题和不足：

1.1现有温度控制单元、水位控制单元及压力控制单元等控制精度不够精确。

1.2现有控制系统只能实现现场数据显示，无法实现数据远传。

1.3现有元器件配置老化，安全性及准确性能较低。

1.4现有控制箱过于复杂，线路过多，维护工作不方便。

1.5现有显示设备显示不够清晰明了，无动态效果。

1.6现有控制系统无法查看报警信息及故障。

2.控制系统改造内容

2.1将原有温度控制器去掉

2.2将原有压力控制器去掉

2.3将原有液位转换二次仪表去掉

2.4添加温度变送单元

2.5添加液位信号检测转换仪

2.6添加触摸屏

3.燃烧器控制系统设计原则

3.1确保系统设计效果可控可逆，所有改造措施和策略都是在不改变设备使用和工作原理上进行优化和调整完善；

3.2确保系统设计后燃烧器能正常使用并且保证使用中的安全要求；

3.3确保系统设计后燃烧器天然气系统的安全性、可用性、稳定性；

3.4确保系统设计后锅炉控制系统的安全性、稳定性、先进性；

3.5由于原有参与锅炉的各类控制元件较为老化，控制精度不够、控制要求无法满足、无法实现数据集中监控。改造的目的，就是将现有温度控制、水位控制、压力控制、报警信息等整合为一套控制系统，以提高控制精度，达到节能降耗的作用。

二、控制系统改造情况

1.控制系统改造的总体控制思路

即通过RTU采集现场压力、温度、液位等信号，在RTU内部进行转换、运算、对比、分析等一系列处理实现燃烧器自动启停报警功能。RTU同时具备数据远程。触摸屏具备现场显示和控制功能。

1.1将RTU采集信息及运算结果传输给触摸屏现场显示，触摸屏现场温度、压力等设定值可调。

1.2将RTU采集信息及运算结果远传给上位机组态进行集中监控，上位机组态具有实时监控锅炉运行状况、报警信息显示、参数设定、远程启停等功能。

1.3将RTU采集到的信息进行运算处理，以实现对燃烧器进行启动报警停炉自动控制。

2.实现功能

2.1真空加热炉温度数据采集、传输、显示

真空加热炉温度通过热电阻来采集，把阻值信号传输给温度变送器将阻值信号变换成4-20mA信号再传送给主控RTU，RTU将4-20mA信号转换成0-5000数值输出传送给触摸屏和上位机组态，触摸屏和上位机组态将0-5000数值转换成0-150度温度值用于显示。

2.2真空加热炉压力数据采集、传输、显示

真空加热炉压力通过压力变送器来采集，压力变送器将4-20mA信号再传送给主控RTU，RTU将4-20mA信号转换成0-5000数值输出传送给触摸屏和上位机组态，触摸屏和上位机组态将0-5000数值转换成-0.1-0.1MP压力值用于显示。

2.3真空加热炉液位数据采集、传输、显示

真空加热炉压力通过液位变送器来采集，液位变送器将液位转换成微安信号传送给液位变送器2次仪表，液位变送器2次仪表将微安信号转换成开关量传送给主控RTU，主控RTU通过继电器连接扬声器控制液位报警及通过触摸屏画面状态显示灯显示液位报警，同时报警信息也将被传送至上位机组态。

2.4真空加热炉手、自动转换以及大小火切换

真空加热炉手、自动转换及大小火切换实现了燃烧器手自动任意切换，保证系统的安全稳定运行，手自动及大小火切换需要通过控制燃烧器各个不同触点来实现。

2.5上位机功能

2.5.1用于对温度、压力、水位、报警信息（报警画面）、火焰指示的实时显示。

2.5.2报警消音操作及系统参数设定（温度上限停炉设定值、温度下限启动设定值，压力上下限停炉设定值，大小火切换设定值）。

2.5.3温度、压力等数据运行曲线及报表生成。

2.5.4实现远程启停功能。

2.5.5实现报警上下限设定功能。

3.优缺点分析

如对现有锅炉控制系统进行改进，针对现有锅炉控制系统和改进后锅炉控制系统进行优缺点分析如下：

3.1优点：

增加RTU主控单元后有RTU程序控制系统运行，较原有硬件电路控制稳定可靠，并且增加了数据远传功能。

增加触摸屏后较原有控制系统数据显示明了，参数设置简单清晰，并且对锅炉报警信息进行记录能够随时查看，原有控制系统无锅炉运行动态显示效果，增加触摸屏可以观察锅炉运行动态显示效果，安全稳定可靠。

增加上位机组态，可以实时监测锅炉运行状况，增加报警记录，数据报表生成，曲线生成，参数设置等功能。

增加手动启停功能，在自动系统出现故障时，不至于停炉对生产造成影响。

维护方便，现有控制系统较原有硬件电路系统线路清晰，故障易查。

3.2缺点：

现有控制系统依靠于现场一次仪表进行数据采集控制，已经出现老化，后期如果一次仪表出现故障，对现有改进后控制系统会造成影响。

三、总结

经过本次改造后可以在触摸屏清晰观察锅炉运行情况、温度、压力实时值，查看历史报警信息，参数设置方便可靠。主要的是改进后增加数据远传功能，将真空加热炉数据实时显示在上位机组态中，在上位机组态中能够实时观察真空加热炉运行情况，温度、压力实时值，历史及实时曲线，并生成报表，上位机组态还记录了加热炉的报警信息（报警上下限可调），还增加了上位机组态对真空加热炉运行参数的设定功能。改造后增加手动功能，保证了即使在自动控制系统出现故障的情况下，真空加热炉也能正常工作，即不影响安全生产也给故障维修赢得了时间。综上所述，改进后系统即增加了安全性和稳定性也在操作显示及远程监控方面有明了显优越性。

参考文献：

[1] 晁德明. 加热炉燃烧器优化 莱钢科技 2002 F06

[2] 罗义英 陈婷飞. 锅炉燃烧器改造及燃烧调整试验研究 河南城建高等专科学校学报 2001 3

[3] 陈凌 韩兵. 燃烧器微控制系统分析 计算机仿真 2006 9

作者简介：1983年10月出生，2007年毕业于兰州工业高等专科学校，机械电子工程，现为长庆油田采油三厂技术员。