CN103293016A

CN103293016A - 基于dcs系统的燃烧机故障诊断系统

Info

Publication number: CN103293016A
Application number: CN2013102114021A
Authority: CN
Inventors: 王慧; 张明; 符建; 程伟
Original assignee: ZHUHAI CELLULOSE FIBERS CO Ltd
Current assignee: ZHUHAI CELLULOSE FIBERS CO Ltd
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2013-05-31
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2033-05-31
Also published as: CN103293016B

Abstract

本发明提供一种基于DCS系统的燃烧机故障诊断系统，该系统用于对燃烧机及燃烧机控制器的状态进行监控和诊断，包括：燃烧机、燃烧机控制器、检测计量装置、带限位反馈的电磁阀、泵及风机以及DCS系统，检测计量装置用于检测燃油工况并将检测结果引出至DCS系统，带限位反馈的电磁阀用于将电磁阀反馈信号引出至DCS系统，泵及风机用于将燃烧机中泵及风机的状态引出至DCS系统，基于DCS系统的燃烧机诊断系统用于通过DCS系统根据检测计量装置、带限位反馈的电磁阀、泵及风机以及燃烧机控制器的信息，对燃烧机进行故障诊断并显示故障原因；采用本发明，能及时对燃烧机进行故障诊断。

Description

基于DCS系统的燃烧机故障诊断系统

技术领域

本发明涉及一种故障诊断系统，具体地说，涉及一种基于DCS系统且对燃烧机进行故障诊断的系统。

背景技术

燃烧机是以轻柴油、重油、燃气作为燃料的设备，其具有高效低排放的优点，因此，燃烧机广泛地用于冶炼、烘干设备、工业锅炉、喷涂、蒸汽、筑路机械、楼宇供暖、工业炉窑等加热设备中。常用的燃烧机是指油气燃烧机，是将油气燃料和空气按规定的比例、速度和混合方式送入炉膛进行及时着火和高效、清洁燃烧的装置。

为保证燃烧机能够正常地工作，使用者必须实时监测燃烧机的工作状态，了解燃烧机中各部分的工作情况，特别是点火系统的稳定性，当燃烧机出现熄火情况时，使用者还需及时根据实际情况做出排查和故障判断，并采取相应的措施，以避免重大安全事故的发生。然而，目前国内常用的燃烧机大多是进口产品，其控制系统均不对外公开，因此，使用者根本无法及时了解燃烧机的工作状态，当燃烧机出现故障时，需要机器维修、电气、仪表及工艺人员等各行业的专业人员现场进行逐步排查，维修时间很长，耗费大量人力、物力和财力，而且，往往无法准确地查明故障原因，影响生产。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种能及时进行故障诊断的基于DCS系统的燃烧机故障诊断系统。

为实现上述目的，基于DCS系统的燃烧机故障诊断系统用于对燃烧机及燃烧机控制器的状态进行监控和诊断，包括：燃烧机、燃烧机控制器、检测计量装置、带限位反馈的电磁阀、泵及风机以及DCS系统，检测计量装置用于检测燃油工况并将检测结果引出至DCS系统，带限位反馈的电磁阀用于将电磁阀反馈信号引出至DCS系统，泵及风机用于将燃烧机中泵及风机的状态引出至DCS系统，该诊断系统用于：通过DCS系统根据检测计量装置、带限位反馈的电磁阀、泵及风机以及燃烧机控制器的信息，对燃烧机进行故障诊断并显示故障原因。

其进一步技术方案是，燃烧机控制器的炉门限位开关、风压开关连锁信号引出至DCS系统，燃烧机故障诊断系统还用于：通过DCS系统根据炉门限位开关及风压开关连锁信号的信息，对燃烧机进行故障诊断。

其更进一步技术方案是，燃烧机控制器的状态输出引出至DCS系统。

其更进一步技术方案是，检测计量装置包括燃油压力检测装置、燃油温度检测装置和燃油流量检测装置，分别用于实时检测燃油压力、燃油温度和燃油流量。

其更进一步技术方案是，本发明还包括点火故障诊断系统和熄火故障诊断系统，点火故障诊断系统用于判断燃烧机点火状态及故障原因，以及显示当前点火步骤和故障原因；熄火故障诊断系统用于判断燃烧机熄火状态，从而判断最先故障原因并显示。

点火故障诊断系统用于：根据燃烧机现场信号、燃烧机控制器的状态信号以及燃烧机的点火步骤，判断燃烧机的点火状态，以判断故障原因并显示于DCS系统上；点火步骤包括：（1）启动点火，（2）转杯运行，（3）燃烧机运行，（4）高档位吹扫，（5）回低档位，（6）点火阀开，（7）重油阀开，（8）点火完成。

熄火故障诊断系统用于：根据燃烧机的现场信号、燃烧机控制器的状态信息以及燃烧机正常运行时的熄火原因，判断燃烧机熄火状态，从而判断最先故障原因并显示于DCS系统上；熄火原因包括：（1）火灭，（2）安全联锁动作，（3）跳闸联锁，（4）电源故障，（5）引风机跳停联锁，（6）手动灭火，（7）燃烧机输出灭火信号，（8）油路电磁阀未全开，（9）油流量低，（10）油压低，（11）油温低，（12）光检测/风油比故障，（13）一次风压低开关，（14）二次风开关低开关，（15）油温高开关，（16）油温低开关，（17）油压低开关，（18）炉门开关。

由以上方案可见，本发明将燃烧机控制器引出燃烧机的运行状态信息，包括：点火电磁阀的启动情况、电源状态反馈情况、点火完成情况及故障情况，基于DCS系统来对上述信息进行分析。DCS系统是指以微处理器为核心的集散型控制系统，它是Total Distributed Control System的简称，DCS系统将分散控制和集中监视功能相结合，是在以往的工业控制计算机及模拟控制仪表的基础上发展起来的、集二者优点为一体的理想的过程控制系统。检测计量装置的检测结果引出给DCS系统，以便于DCS系统实时监控燃烧机运行时燃油的工况；带限位反馈的电磁阀用于将电磁阀反馈信号引出至DCS系统，以便于DCS系统掌握实际重油电磁阀开度；泵及风机将燃烧机中泵及风机的状态引出给DCS系统，以便于DCS系统实时掌握燃烧机现场的点火情况。点火故障诊断系统能判断燃烧机点火状态及故障原因并显示在DCS系统操作站的画面上；熄火故障诊断系统能判断燃烧机熄火状态和最先故障原因并显示在DCS系统操作站的画面上。如此，通过本发明，能够实时掌握燃烧机的工作状态，了解各部分的工作情况，根据DCS系统，能够判断当前点火步骤，得出最先动作的具体故障原因，为维修人员提供准确的故障原因，方便维修有的放矢，确保燃烧机的正常运转，有效避免重大事故的发生。

附图说明

图1是本发明实施例的系统结构示意图。

图2 是本发明实施例的点火画面示意图。

图3是本发明实施例的点火故障诊断流程图。

图4是本发明实施例的熄火首出原因画面示意图。

图5是本发明实施例进行一级熄火原因故障诊断的流程图。

图6是本发明实施例进行二级熄火原因故障诊断的流程图之一。

图7是本发明实施例进行二级熄火原因故障诊断的流程图之二。

图8是本发明实施例进行二级熄火原因故障诊断的流程图之三。

下面结合附图和实施例对本发明进一步进行说明。

具体实施方式

实施例

参见图1，基于DCS系统的燃烧机故障诊断系统用于通过DCS系统对燃烧机及燃烧机控制器的状态进行监控和诊断，该诊断系统包括：燃烧机、燃烧机控制器、检测计量装置、带限位反馈的电磁阀、泵及风机、点火故障诊断系统、熄火故障诊断系统以及DCS系统。

其中，检测计量装置用于检测燃油工况并将检测结果引出至DCS系统，检测计量装置包括燃油压力检测装置、燃油温度检测装置和燃油流量检测装置，分别用于实时检测燃油压力、燃油温度和燃油流量；带限位反馈的电磁阀用于将电磁阀反馈信号引出至DCS系统；泵及风机用于将燃烧机中泵及风机的状态引出至DCS系统；燃烧机控制器的炉门限位开关、风压开关连锁信号引出至DCS系统；燃烧机控制器的状态输出引出至DCS系统；点火故障诊断系统用于根据燃烧机现场信号、燃烧机控制器的状态信号以及燃烧机的点火步骤，判断所述燃烧机点火状态及故障原因，以及显示当前点火步骤和所述故障原因并显示于所述DCS系统的操作台上；熄火故障诊断系统则用于根据燃烧机的现场信号、燃烧机控制器的状态信息以及燃烧机正常运行时的熄火原因，判断燃烧机熄火状态，从而判断最先故障原因并显示于DCS系统的操作台上。基于DCS系统的燃烧机诊断系统则用于：通过DCS系统根据检测计量装置、带限位反馈的电磁阀、泵及风机、炉门限位开关及风压开关连锁信号的信息以及燃烧机控制器的信息，通过DCS逻辑比较，对燃烧机进行故障诊断并显示故障原因。

DCS系统是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的，是一种对生产过程进行自动化控制的计算机控制系统。本发明将输入燃烧机控制器的信号引出到DCS系统，并将燃烧机现场中的状态运行信号引出到DCS系统，并将燃烧机控制器的状态信息引出，通过检测计量装置实时检测供油压力、供油温度和供油流量；如此，DCS可以根据从燃烧机控制器引出的状态信息、输入燃烧机控制器的信号、监测计量装置的监测结果以及带限位反馈的电磁阀的反馈信号，对燃烧机进行故障诊断。

本发明通过自主设计和编程，将输入燃烧机控制器的信号引出，并设置监测计量装置，同时将燃烧机现场的运行状态信号及燃烧机控制器的信号输出，以实现收集和分析燃烧机相关信息的作用，然后通过DCS逻辑比较，判断得出燃烧机运行中熄火的原因、燃烧机点火时的步骤及点火故障的原因。

一般而言，燃烧机工作过程分为燃烧机点火和燃烧机正常运行两个过程，因此，对燃烧机的故障诊断也需要分为燃烧机点火故障和燃烧机正常运行时熄火故障这两个过程分别诊断：（1）燃烧机点火故障诊断：燃烧机点火过程中，对点火步骤进行逐步分解，在DCS系统操作站显示屏上的“点火”画面上显示点火步骤，当点火故障发生时，本发明判断点火过程停留在哪个点火步骤上，得出具体的故障原因，在DCS系统操作站显示屏的点火画面上显示当前点火步骤和具体的故障原因；（2）燃烧机正常运行时熄火故障诊断：燃烧机正常运行时，当发生燃烧机熄火，DCS系统对熄火原因进行捕捉，得到最先出现的熄火原因，并在DCS系统操作站显示器上的“熄火首出原因”画面上显示。

下面通过实例进一步说明这两个过程。

参见图2、图3，本发明通过分析，将点火步骤解析为如下步骤：（1）启动点火；（2）转杯运行；（3）燃烧机运行；（4）高档位吹扫；（5）回低档位；（6）点火阀开；（7）重油阀开；（8）点火完成，本发明在DCS系统操作站发出燃烧机启动指令后，结合燃烧机及燃烧机现场的信号判断燃烧机所处的点火步骤并在DCS系统操作站的显示画面上显示。当点火过程中发生故障时，画面上显示点火停留在当前步骤，同时出现黄色块“故障”的闪烁字样，右侧会显示本发明自动分析出的可能的点火不成功原因，操作、维修人员可以有针对性的进行操作和维修。

例如，步骤1启动点火之后，转杯电机无法正常运行，燃烧机输出故障信号，画面会出现黄色块“故障”的闪烁字样。DCS系统监测到转杯电机运行信号未返回，无法正常进入步骤2转杯电机运行，判断启动条件不全，并在画面上显示“启动条件不全”，根据各路信号判断具体哪个启动条件不满足，并在画面上显示相应的项目名称。“启动条件不全”的具体项目包括：电源故障、跳闸联锁、炉门开关、二次风压低开关、油压低开关、油温高开关、油温低开关、鼓风机停、重油泵停。

图4~图8是使用本发明对燃烧机正常运行时熄火故障进行诊断的过程。参见图4，通过对燃烧机运行过程中的熄火故障分析，本故障诊断系统将熄火首发原因分解为以下一级原因和二级原因。

一级原因之一是火灭，其中的二级原因如下：（1）燃烧机输出灭火指令；（2）油路电磁阀未全开；（3）油流量低（油流量检测）；（4）油压低（油压检测）；（5）油温低（油温检测）；（6）光检测或风油比故障。

一级原因之二是安全联锁动作，其中的二级原因如下：（1）一次风压开关；（2）二次风压开关；（3）油温高开关；（4）油温低开关；（5）油压低开关；（6）炉门开关。

一级原因之三是跳闸联锁，其中的二级原因如下：（1）汽包水位超高；（2）汽包水位超低；（3）引风机停止（4）主蒸汽压力超高；（5）炉膛负压超高（6）主蒸汽温度超高。

一级原因之四是电源故障。

一级原因之五是引风机跳停联锁。

一级原因之六是手动灭火。

图5是本发明对一级熄火原因故障诊断的流程图。在DCS系统操作站输出清零指令后，所有熄火原因输出都清零，DCS系统轮询信号：主燃电源状态反馈、引风机运行状态、DCS操作界面的手动灭火指令、锅炉跳闸联锁输出、火焰检测、安全连锁回路，当发生燃烧机熄火情况时，上述信号中必定有一路信号最先动作，此时相应逻辑输出置1，并在DCS系统操作站显示器上的“熄火首出原因”画面上显示故障项目，同时逻辑输出BO08置1，停止信号轮询，以避免燃烧机熄火后带来的一连串其它连锁信号动作的干扰。在DCS系统操作站输出清零指令前，最先熄火原因将会保留在“熄火首出原因”画面上，以方便维修及操作人员检查。

本发明完成一级熄火原因故障诊断之后，DCS系统操作站输出清零指令，所有熄火原因输出都清零，DCS系统接着轮询二级熄火原因的状态信号，参见图6~图8。当发生燃烧机熄火情况时，录得最先动作的熄火原因，当对应的一级原因为首出原因时，保留在“熄火首出原因”画面上，以方便维修及操作人员检查。

上述油压低、油温低及油流量低的设定值需要通过实验确定。

本例中通过实验确定正在使用130#重油燃油压力低报设定值为40℃，燃油压力低报设定值为0.16MPa，现在使用的燃烧机各档位的正常流量，流量低设定值取正常值的50%，如最大流量为1.2T/h的燃烧器，在流量低设定值如下：1档0.070T/h；2档0.135T/h；3档0.200T/h；4档0.270T/h；5档0.330T/h；6档0.400T/h；7档0.470T/h；8档0.525T/h；9档0.570T/h；10档0.600T/h。实际档位开度的燃油流量设定值则按邻近两档位的燃油流量低设定值的线段上的档位对应点设定。

本发明通过对燃烧机点火过程中必要条件及点火故障原因分析，可以得出燃烧机点火中可能出现的各类故障：（1）转杯故障；（2）一次风压低故障；（3）点火前光检测异常；（4）挡板马达故障；（5）高档位开关故障；（6）低档位开关故障；（7）光信号不强；（8）燃气点火故障；（9）油路故障；（10）油路电磁阀反馈故障；（11）油路电磁阀故障；（12）启动条件不全；（13）启动中安全联锁中断；（14）电源故障；（15）跳闸联锁；（16）炉门开关；（17）二次风压故障；（18）鼓风机停；（19）油压低开关；（20）油温高开关；（21）油温低开关；（22）重油泵停。

本发明不限于上述各实施例，其他基于本发明技术方案且不违背本发明目的的方法及其组合变化也应该包括在本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1. 基于DCS系统的燃烧机故障诊断系统，用于对燃烧机及燃烧机控制器的状态进行监控和诊断，包括燃烧机和燃烧机控制器；

其特征在于：

检测计量装置，用于检测燃油工况并将检测结果引出至所述DCS系统；

带限位反馈的电磁阀，用于将电磁阀反馈信号引出至所述DCS系统；

泵及风机，用于将所述燃烧机中泵及风机的状态引出至所述DCS系统；

DCS系统；

所述基于DCS系统的燃烧机诊断系统用于：通过所述DCS系统根据所述检测计量装置、所述带限位反馈的电磁阀、所述泵及风机以及所述燃烧机控制器的信息，对所述燃烧机进行故障诊断并显示故障原因。

2. 如权利要求1所述基于DCS系统的燃烧机故障诊断系统，

其特征在于：

所述燃烧机控制器的炉门限位开关、风压开关连锁信号引出至所述DCS系统，[U1] 通过所述DCS系统根据所述炉门限位开关及风压开关连锁信号的信息，对所述燃烧机进行故障诊断。

3.如权利要求1所述基于DCS系统的燃烧机故障诊断系统，

其特征在于：

所述燃烧机控制器的状态输出引出至所述DCS系统。

4.如权利要求1所述基于DCS系统的燃烧机故障诊断系统，

其特征在于：

所述检测计量装置包括燃油压力检测装置、燃油温度检测装置和燃油流量检测装置，分别用于实时检测燃油压力、燃油温度和燃油流量。

5.如权利要求1~4中任意一项所述基于DCS系统的燃烧机故障诊断系统，

其特征在于：

还包括：点火故障诊断系统和熄火故障诊断系统；

所述点火故障诊断系统用于判断所述燃烧机点火状态及故障原因，以及显示当前点火步骤和所述故障原因；

所述熄火故障诊断系统用于判断所述燃烧机熄火状态，从而判断最先故障原因并显示。

6.如权利要求5所述基于DCS系统的燃烧机故障诊断系统，

其特征在于：

所述点火故障诊断系统用于：根据所述燃烧机现场信号、所述燃烧机控制器的状态信号以及所述燃烧机的点火步骤，判断所述燃烧机的点火状态，以判断故障原因并显示于所述DCS系统上；

所述点火步骤包括：（1）启动点火，（2）转杯运行，（3）燃烧机运行，（4）高档位吹扫，（5）回低档位，（6）点火阀开，（7）重油阀开，（8）点火完成。

7.如权利要求5所述基于DCS系统的燃烧机故障诊断系统，

其特征在于：

所述熄火故障诊断系统用于：根据所述燃烧机的现场信号、所述燃烧机控制器的状态信息以及所述燃烧机正常运行时的熄火原因，判断所述燃烧机熄火状态，从而判断最先故障原因并显示于所述DCS系统上；

所述熄火原因包括：（1）火灭，（2）安全联锁动作，（3）跳闸联锁，（4）电源故障，（5）引风机跳停联锁，（6）手动灭火。