[发明专利]工业锅炉监控系统

说明书

本发明是采用S-100总线的工业控制微机对工业锅炉进行监视和控制的系统。

工业锅炉是热电厂的主要设备之一，通常对它的工作稳定性和可靠性提出了很高的要求，并且控制器要设计成即使本身由于故障而停止工作时，也要防止使锅炉停止运行。例如大连海运学院科研所设计的DMC-502型工业热电站燃煤锅炉微机监控系统，它是采用22CPU板结构，当某一CPU板有故障时，可转到另一块CPU板工作。然而它只能对单台锅炉进行监控，且CRT显示器是英文缩写，操作人员觉得不直观、不方便。GJK-805型工业锅炉微机自控系统是北京自动化控制设备厂设计的。GJK-STD型工业锅炉微机自控系统是北京工业大学微机应用研究所设计的。GJK-805没有采用双重化结构，且显示采用汉语拼音形式，操作人员不直观不方便，也是只控制单台炉。对于GJK-STD型采用汉字显示，但也是控制单台炉，并且成本高。对于双板备份结构成本高，没有汉字显示不直观。一般热电厂不只是一台锅炉工作，这样的一机控制多台炉，汉字显示就直观、成本低、优越得多。

本发明的目的是提供一个采用汉字显示、打印、便于操作、管理，且一机控制双台炉，并在微机出故障后能自启动。一旦自启动也失灵后还可转手动，从而保证锅炉不停止运行，便故障率减少到最低程度。

本发明是由CRT显示器、打印机、A/D、D/A板、CPU板、通道隔离板、显示打印板、I/O板滤波接口板、S-100总线等组成实现的。由A/D板采样锅炉的各种需要监视的数据，并由D/A板控制各个回路，保证锅炉正常运行。

附图说明：

图1    为锅炉运行流程图。

图2    为一机控制双台炉结构图。

图3    控制系统结构图。

图4    控制系统结构子图。

图5    硬件框图。

图6    软件框图。

下面结合各个附图进行详细说明。

图1是锅炉的一般工作原理，它反映了水汽及煤的热交换过程。

图2是一台微机控制两台锅炉的结构图，由于两台炉的结构大致相同，控制原理相同，容量可能不一定一致，测量参数及控制回路要求可以不一样，根据工艺要求配备适当的接口板即可。配有两个CRT显示不同炉子的工作参数及工艺流程图，可共有一台打印机打印，作定时打印和随机打印用。由于控制软件是相互独立的，故两台炉工作互互不干扰。

图3表示锅炉控制系统结构图。被测量参数如主蒸汽流量、主蒸汽压力、汽包水位等经A/D转换器后，又经数字滤波、非线性校正越限报警等处理后，再考虑与其它的控制回路的耦合处理，在控制运算回路中可能是PID控制算法，也可能是其它类型控制算法，根据需要选样。本发明中共有10多种算法可供选择。控制运算回路出来后也要考虑与其它回路的耦合问题，这种耦合见图4。由于控制运算的结果可能超出正常范围，这样要对其限幅，根据需要还要进行线性化处理，由此信号去控制执行机构，完成闭环控制。由于各路有手/自动转换开关，这是为安全起见必须设置的，这样要把各路的状态通知计算机，I/O输入起到了这个作用。I/O输出主要是完成各个报警需要的信号，如声报警及光报警。

图4表示了该控制系统的一个完整子过程，一共有12个调节回路，其中4个回路：（除氧压力、除氧水箱水位、凝结水箱水位、凝结水箱温度）是锅炉的辅助设备。对于20T-30T的锅炉来说这些控制回路可以满足要求了。其中除了上述4个回路没考虑耦合因素外，其它8个回路都考虑了耦合。由于锅炉在运行中各个回路都互相影响、互相依赖，只有把它们的耦合因素考虑进去后，才能有良好的控制效果。另外，这里的耦合系数不仅仅是比例关系，通过调试也可置为其它的积分、微分等关系，这样将更有普遍意义。