CN103629690A - 锅炉燃烧器的分散控制系统 - Google Patents

Abstract

一种锅炉燃烧器的分散控制系统，包括：集中管理端、若干个对锅炉燃烧器进行控制的控制单元和对应于控制单元的传感检测单元；所述集中管理端与控制单元相连接，所述控制单元与对应的传感检测单元相连接，所述传感检测单元采集到锅炉燃烧器的相关数据后，传送到对应的控制单元对锅炉燃烧器进行控制，且控制单元将相应的控制操作传送到集中管理端，使得集中管理端对锅炉燃烧器进行监控。由于将传感检测单元与控制单元直接相连接，利用控制单元直接对锅炉燃烧器进行控制，即使集中管理端发生故障，也不会影响锅炉燃烧器的正常工作，可以保证锅炉燃烧器的正常、高效、稳定运行。

Description

锅炉燃烧器的分散控制系统

技术领域

本发明涉及工业控制领域，尤其涉及一种锅炉燃烧器的分散控制系统。

背景技术

随着国民经济的发展和人们生活水平的提高，电网电力负荷的峰谷差不断扩大。由于我国目前少量的水电又多为径流式而不宜调峰，因此大容量火电机组参与调峰运行已成必然，而火电机组需要大量煤和油。同时受电力工业发展的历史原因和技术条件的限制，我国原有的国产机组一般都是按额定负荷设计的。当这些机组运行负荷低于70-75%时，往往要投入助燃油枪来维持锅炉在低负荷时燃烧工况稳定，因此，为了调峰火电厂每年要耗用大量的燃油。受自然资源分布及运输条件的限制，我国一些火电厂锅炉往往不能保证按设计煤种供煤，不仅燃煤煤质差，而且煤种变化大，锅炉原设计的燃烧器很难适应煤种的变化，易产生熄火、放炮、冒正压等问题。由于锅炉的燃烧器是按基本负荷设计的，因此在锅炉点火期间不能很快投入一次风煤粉，或投入煤粉后也要长时间投助燃油才能保证锅炉炉内的正常燃烧，因而在锅炉点火阶段也要烧掉大量的助燃油，还可能产生更多的问题。

为此，现有技术通常采用工业锅炉控制系统对供煤、供气、供油等进行控制。工业锅炉控制系统的种类虽然很多，但是现有的这些控制系统只能实现基本的显示及电机的起停，无法保证锅炉燃烧器的正常、高效、稳定运行。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种锅炉燃烧器的分散控制系统，可以高效地对生产过程进行集中监视和控制。

为解决上述问题，本发明提供了一种锅炉燃烧器的分散控制系统，包括：集中管理端、若干个对锅炉燃烧器进行控制的控制单元和对应于控制单元的传感检测单元；所述集中管理端与控制单元相连接，所述控制单元与对应的传感检测单元相连接，所述传感检测单元采集到锅炉燃烧器的相关数据后，传送到对应的控制单元对锅炉燃烧器进行控制，且控制单元将相应的控制操作传送到集中管理端，使得集中管理端对锅炉燃烧器进行监控。

可选的，所述集中管理端包括工作管理端和冗余管理端，所述工作管理端和冗余管理端都与控制单元相连接，且当所述工作管理端处于工作状态时，冗余管理端处于休眠状态；当工作管理端故障，激活冗余管理端，利用冗余管理端对锅炉燃烧器进行监控。

可选的，当所述工作管理端处于工作状态时，所述工作管理端的数据定期备份到冗余管理端。

可选的，所述传感检测单元包括工作传感检测单元和冗余传感检测单元，所述控制单元包括工作控制单元和冗余控制单元，所述工作传感检测单元与工作控制单元相连接，所述冗余传感检测单元与冗余控制单元相连接，且所述工作控制单元、冗余控制单元与集中管理端相连接；当所述工作传感检测单元、工作控制单元处于工作状态时，冗余传感检测单元、冗余控制单元处于休眠状态；当工作传感检测单元、工作控制单元故障，激活冗余传感检测单元、冗余控制单元，利用冗余传感检测单元、冗余控制单元对锅炉燃烧器进行传感和控制。

可选的，所述集中管理端与控制单元通过局域网相连接。

可选的，所述局域网为高速冗余工业以太网。

可选的，还包括：所述传感检测单元与集中管理端通过局域网相连接，将所述传感检测单元采集的相关数据传送到集中管理端，使得集中管理端对传感检测单元采集到的数据进行分析处理。

可选的，还包括：所述控制单元将传感检测单元采集到相关数据传送到集中管理端，使得集中管理端对所述数据进行分析处理。

可选的，所述控制单元与传感检测单元一一对应。

可选的，当所述传感检测单元为温度传感器时，所述控制单元为温度控制单元；当所述传感检测单元为风煤浓度传感器时，所述控制单元为风煤浓度控制单元。

与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：

由于将传感检测单元与控制单元直接相连接，利用控制单元直接对锅炉燃烧器进行控制，即使集中管理端发生故障，也不会影响锅炉燃烧器的正常工作，可以保证锅炉燃烧器的正常、高效、稳定运行。

进一步的，所述集中管理端包括工作管理端和冗余管理端，当工作管理端故障时，冗余管理端可以立即无缝地投入进行工作，进而保证锅炉燃烧器的正常、高效、稳定运行。

进一步的，所述传感检测单元包括工作传感检测单元和冗余传感检测单元，所述控制单元包括工作控制单元和冗余控制单元，当工作传感检测单元、工作控制单元故障时，冗余传感检测单元、冗余控制单元可以立即无缝地投入进行工作，进而保证锅炉燃烧器的正常、高效、稳定运行。

附图说明

图1是本发明第一实施例的锅炉燃烧器的分散控制系统的结构示意图；

图2是本发明第二实施例的锅炉燃烧器的分散控制系统的结构示意图。

具体实施方式

由于现有的工业锅炉控制系统通常只能实现基本的显示及电机的起停，无法保证锅炉燃烧器的正常、高效、稳定运行，为此发明人经过研究，提出了一种锅炉燃烧器的分散控制系统，包括集中管理端、与集中管理端相连接的传感检测单元和控制单元，利用传感检测单元对锅炉燃烧器的各种参数进行检测后传送给集中管理端，集中管理端通过对各种参数进行数据处理后，将相应的控制信号发送给各个控制单元，利用各个控制单元对锅炉燃烧器的供煤、供气、供油系统进行调节。由于各种参数利用集中管理端进行综合处理，有利于对整个锅炉燃烧器进行综合控制。

但是经过研究，发明人发现上述锅炉燃烧器的分散控制系统仍无法保证锅炉燃烧器的正常、高效、稳定运行，主要原因包括两点：1、所述锅炉燃烧器的分散控制系统的各个传感检测单元都与集中管理端相连接，由于多个传感检测单元的数量较多，不可能每一种传感检测单元都对应一个IO接口，因此多个传感检测单元对应一个IO接口，且由于所述各个传感检测单元实时地传感和检测，因此各种参数会不停地从各个传感检测单元通过集中管理端的IO接口（输入输出接口）传送到集中管理端，多个传感检测单元对应一个IO接口会产生IO阻塞的问题，使得各个传感检测单元的数据不能及时地传送到集中管理端，分散控制系统不能高效地发挥原本期待的作用。2、由于现有的传感检测单元和控制单元通过集中管理端相连接，当集中控制端发生故障时，容易导致整个锅炉燃烧器失去控制，具有较大的安全隐患。

为此，本发明又提供了另一种锅炉燃烧器的分散控制系统，将传感检测单元与控制单元直接相连接，即使集中管理端发生故障，也不会影响锅炉燃烧器的正常工作，可以保证锅炉燃烧器的正常、高效、稳定运行。

下面结合附图，通过具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。

请参考图1，为本发明第一实施例的锅炉燃烧器的分散控制系统的结构示意图，包括：集中管理端110，若干个对锅炉燃烧器进行控制的控制单元120和对应于控制单元120的传感检测单元130；所述集中管理端110与控制单元120相连接，所述控制单元120与对应的传感检测单元130相连接，所述传感检测单元130采集到锅炉燃烧器的相关数据后，传送到对应的控制单元120对锅炉燃烧器进行控制，且控制单元120将相应的控制操作传送到集中管理端110，使得集中管理端110对锅炉燃烧器进行监控。

所述集中管理端110为监控墙或个人电脑，用于对锅炉燃烧器进行监控和数据存储。在本实施例中，所述集中管理端110为个人电脑，所述控制单元120与集中管理端110相连接，当控制单元120将相应的控制操作发送到集中管理端110后，所述集中管理端110将相应的控制操作进行存储并进行实时监控。

在本实施例中，利用所述集中管理端110还可以将控制单元120的相关控制程序进行更新。由于控制单元120会根据传感检测单元130采集到的数据进行分析并根据特定控制程序对相应的结构进行控制，但为了进一步优化控制效果，常常需要对所述控制程序进行更新，因此在本实施例中，利用集中管理端将控制单元的相关控制程序进行更新。

在其他实施例中，所述控制单元还将传感检测单元采集到相关数据传送到集中管理端，使得集中管理端对所述数据进行分析处理。所述分析处理包括数据存储和数据建模，对采集到相关数据进行存储，并利用所述数据对锅炉燃烧器进行建模，然后对其进行仿真优化，进一步指导实际操作。

所述控制单元120包括若干个对锅炉燃烧器进行控制的控制器，所述传感检测单元130包括若干个对锅炉燃烧器进行传感检测的传感器，且所述控制单元120和传感检测单元130一一对应。所述控制单元120包括温度控制单元、风煤浓度控制单元、氮化物控制单元等，利用所述控制单元对锅炉燃烧器进行控制，对应的，所述传感检测单元130包括温度传感器、风煤浓度传感器、氮化物传感器等。且每一个传感检测单元130通过对应的控制单元120与集中管理端110电学连接。

其中，所述温度控制单元与锅炉燃烧器的供风装置、供煤装置等相连接，当温度传感器检测到温度过低时，通过提高供风量大小、供煤量大小等来提高锅炉燃烧器的温度；当检测到温度过高时，通过降低供风量大小、供煤量大小等来降低锅炉燃烧器的温度。且当不同位置的温度传感器检测到的温度不同时，也可以通过调节不同位置的供风、供煤调节锅炉燃烧器内的温度。

所述风煤浓度控制单元与锅炉燃烧器的供风装置、供煤装置等相连接，用于控制进入锅炉的总风量与总煤量的比值，以保证煤粉被充分燃烧。利用风煤浓度传感器对相关参数进行检测，当检测到风煤浓度过低时，通过提高供风量大小、降低供煤量大小等来提高锅炉燃烧器的风煤浓度，进而保证充分燃烧；当检测到风煤浓度过高时，通过降低供风量大小、提高供煤量大小等来降低锅炉燃烧器的风煤浓度。在其他实施例中，还可以通过改变进风时间或进风方向等来调节风煤浓度。

所述氮化物控制单元与锅炉燃烧器的供风装置、供煤装置等相连接，用于控制燃烧后废气中的氮化物浓度。当氮化物传感器检测到氮化物浓度过高时，通过改变不同进风位置的风速、风量大小、锅炉燃烧器中的含氧量等，降低氮化物浓度。由于不同锅炉燃烧器对应具有不同的氮化物控制方法，在此不作赘述。

在其他实施例中，所述控制单元和传感检测单元还可以为原煤发热量传感检测单元及对应的控制单元等，由于不同锅炉燃烧器的分散控制系统根据不同的需求具有不同的传感检测单元及对应的控制单元，在此不作赘述。

在本实施例中，所述集中管理端110与控制单元120通过局域网相连接，所述局域网为高速冗余工业以太网（SCNET）。所述高速冗余工业以太网可以通过有线或无线网络的方式进行连接，故障率低。由于锅炉燃烧器一旦发生故障的危害性大，因此利用所述高速冗余工业以太网可以降低故障率提高，有利于保证锅炉燃烧器的正常、高效、稳定运行。在其他实施例中，所述集中管理端与控制单元之间也可以通过其他数据传输网络或数据线相连。

在其他实施例中，所述集中管理端还可以通过所述局域网或其他数据传输网络、数据线与传感检测单元相连接，使得传感检测单元采集到的数据直接传送到集中管理端。集中管理端后续利用所述数据可以对锅炉燃烧器进行建模，然后对锅炉燃烧器进行仿真优化，进一步指导实际操作。

由于所述集中管理端不直接对控制单元进行控制，获取传感检测单元的数据和对供风装置、供煤装置等设备进行控制都是由不同的控制单元自主控制，因此即使集中管理端出现故障，所述锅炉燃烧器的分散控制系统仍可以不立即停止工作，不会影响锅炉燃烧器的正常工作，可以保证锅炉燃烧器的正常、高效、稳定运行。

且由于所述集中管理端不对控制单元进行直接控制，只用于进行控制监控和数据存储，因此集中管理端和控制单元之间的连接端口即使出现IO阻塞的问题，也不会影响锅炉燃烧器的正常工作。且由于控制单元和传感检测单元之间是一一相连，不会存在IO阻塞的问题，不会因为IO阻塞使得各个传感检测单元的数据不能及时地传送到控制单元，从而不能及时对锅炉燃烧器进行调整。

本发明第二实施例还提供了另一种锅炉燃烧器的分散控制系统，请参考图2，为所述第二实施例的锅炉燃烧器的分散控制系统的结构示意图，包括：集中管理端210，若干个对锅炉燃烧器进行控制的控制单元220和对应于控制单元220的传感检测单元230；所述集中管理端210包括工作管理端211和冗余管理端212，所述工作管理端211和冗余管理端212都与控制单元220相连接；所述传感检测单元230包括工作传感检测单元231和冗余传感检测单元232，所述控制单元220包括工作控制单元221和冗余控制单元222，所述工作传感检测单元231与工作控制单元221相连接，所述冗余传感检测单元232与冗余控制单元222相连接，且所述工作控制单元221、冗余控制单元222与集中管理端210相连接；所述传感检测单元230采集到锅炉燃烧器的相关数据后，传送到对应的控制单元220对锅炉燃烧器进行控制，且控制单元220将相应的控制操作传送到集中管理端210，使得集中管理端210对锅炉燃烧器进行监控。

在本实施例中，所述集中管理端210包括工作管理端211和冗余管理端212，所述传感检测单元230包括工作传感检测单元231和冗余传感检测单元232，所述控制单元220包括工作控制单元221和冗余控制单元222。

在本实施例中，所述工作管理端211和冗余管理端212都为个人电脑，且所述工作管理端211和冗余管理端212都装载有相关软件，可以用于监控和数据存储。且当所述工作管理端211处于工作状态时，冗余管理端212处于休眠状态；当工作管理端211故障，激活冗余管理端212，利用冗余管理端212对锅炉燃烧器进行监控。

在其他实施例中，当所述工作管理端处于工作状态时，所述工作管理端还可以定期的将存储的数据备份到冗余管理端，当工作管理端故障时，冗余管理端可以立即无缝地投入进行工作，从而保证锅炉燃烧器的正常、高效、稳定运行。

在本实施例中，所述工作传感检测单元231和冗余传感检测单元232的结构相同，用于检测相同的参数。所述工作控制单元221和冗余控制单元222的结构相同，且所述工作控制单元221和冗余控制单元222内的控制程序相同，且当集中管理端210对工作控制单元221进行控制程序更新时，也同时对冗余控制单元222内的控制程序进行更新。当所述工作控制单元221、工作传感检测单元231处于工作状态时，冗余控制单元222、冗余传感检测单元232处于休眠状态；当工作控制单元221、工作传感检测单元231故障，激活冗余控制单元222、冗余传感检测单元232，利用冗余控制单元222、冗余传感检测单元232对锅炉燃烧器进行检测和控制。

由于所述工作管理端211对应具有冗余管理端212，所述工作传感检测单元231对应具有冗余传感检测单元232，所述工作控制单元221对应具有冗余控制单元222，即使一个损坏也不会影响整个锅炉燃烧器的分散控制系统的正常工作，可以保证锅炉燃烧器的正常、高效、稳定运行。

在其他实施例中，所述锅炉燃烧器的分散控制系统还可以具有冗余管理端，但不具有冗余传感检测单元和冗余控制单元，或者所述锅炉燃烧器的分散控制系统具有冗余传感检测单元和冗余控制单元，但不具有冗余管理端，也可以一定程度的保证锅炉燃烧器的正常、高效、稳定运行。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种锅炉燃烧器的分散控制系统，其特征在于，包括：

集中管理端、若干个对锅炉燃烧器进行控制的控制单元和对应于控制单元的传感检测单元；

所述集中管理端与控制单元相连接，所述控制单元与对应的传感检测单元相连接，所述传感检测单元采集到锅炉燃烧器的相关数据后，传送到对应的控制单元对锅炉燃烧器进行控制，且控制单元将相应的控制操作传送到集中管理端，使得集中管理端对锅炉燃烧器进行监控。

2.如权利要求1所述的锅炉燃烧器的分散控制系统，其特征在于，所述集中管理端包括工作管理端和冗余管理端，所述工作管理端和冗余管理端都与控制单元相连接，且当所述工作管理端处于工作状态时，冗余管理端处于休眠状态；当工作管理端故障，激活冗余管理端，利用冗余管理端对锅炉燃烧器进行监控。

3.如权利要求2所述的锅炉燃烧器的分散控制系统，其特征在于，当所述工作管理端处于工作状态时，所述工作管理端的数据定期备份到冗余管理端。

4.如权利要求1所述的锅炉燃烧器的分散控制系统，其特征在于，所述传感检测单元包括工作传感检测单元和冗余传感检测单元，所述控制单元包括工作控制单元和冗余控制单元，所述工作传感检测单元与工作控制单元相连接，所述冗余传感检测单元与冗余控制单元相连接，且所述工作控制单元、冗余控制单元与集中管理端相连接；当所述工作传感检测单元、工作控制单元处于工作状态时，冗余传感检测单元、冗余控制单元处于休眠状态；当工作传感检测单元、工作控制单元故障，激活冗余传感检测单元、冗余控制单元，利用冗余传感检测单元、冗余控制单元对锅炉燃烧器进行传感和控制。

5.如权利要求1所述的锅炉燃烧器的分散控制系统，其特征在于，所述集中管理端与控制单元通过局域网相连接。

6.如权利要求5所述的锅炉燃烧器的分散控制系统，其特征在于，所述局域网为高速冗余工业以太网。

7.如权利要求5所述的锅炉燃烧器的分散控制系统，其特征在于，还包括：所述传感检测单元与集中管理端通过局域网相连接，将所述传感检测单元采集的相关数据传送到集中管理端，使得集中管理端对传感检测单元采集到的数据进行分析处理。

8.如权利要求1所述的锅炉燃烧器的分散控制系统，其特征在于，还包括：所述控制单元将传感检测单元采集到相关数据传送到集中管理端，使得集中管理端对所述数据进行分析处理。

9.如权利要求1所述的锅炉燃烧器的分散控制系统，其特征在于，所述控制单元与传感检测单元一一对应。

10.如权利要求1所述的锅炉燃烧器的分散控制系统，其特征在于，当所述传感检测单元为温度传感器时，所述控制单元为温度控制单元；当所述传感检测单元为风煤浓度传感器时，所述控制单元为风煤浓度控制单元；当所述传感检测单元为氮化物传感器时，所述控制单元为氮化物控制单元。

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