自动控制技术在注汽锅炉中应用

自动控制技术在注汽锅炉中的应用摘要：本文重点阐述日前注汽锅炉自动化控制系统的现状及存在的问题，分析了自动控制技术系统的优点，提出了自动控制系统改造方案并进行安全评估。

关键词：注汽锅炉自动控制应用

油田稠油热采工艺因效果好而广泛应用于稠油区的原油开采工作中。但由十注汽锅炉控制系统落后，注汽靠人工调控的安全问题日显突出，因此，必须采用自控技术对热采注汽锅炉监控系统进行改造。

一、自控系统现状及存在问题

1．控制方式落后。绝大部分油田注汽锅炉均采用常规的“plc 十点火程序器”控制模式。可对18项联锁报警点进行监控，各参数只能分散显示于检测点上，设备参数及工艺流程参数只能靠人工分析，受主、客观各种因素影响较大，可信度较低。

而一部分经过改造采用集中监控的注汽锅炉，基本上只能部分实现工艺参数的再现，缺乏对各参数的总体分析与调控。

2．注汽数据的采集及设备运行情况的监控，只能由操作人员定时巡回检查来实现，部分仪表如对流段和辐射段的温度表、压力表就地安装在炉体上部，位置高，环境温度也较高，检查和观测极为不便。

3．系统测量精度低，显示值误差大，受环境温度和振动影响较大。

4．不能实现预警，易造成频繁停炉，降低注汽质量。18项报警只要有一项不正常，就会导致报警停炉，而这种报警通常反映在部分参数的异常上，如提前发现可减少报警现象的发生。

二、集中控制技术

1．系统的核心仍为可编程控制器，而触摸屏是良好的人机界面，适用于工矿野外环境的恶劣条件；硬件方面能保证安全。

2．系统采用模块化设计，故障判断准确，系统恢复迅速，且触摸屏本身有自诊断功能，可对系统内、外部硬件和软件故障进行初步诊断。

3．应用先进的设计理念，采用软件代替硬件，使系统元件大为减少，从而提高系统的可靠性；通过软件的编程设计，实现灵活、多样、适应不同锅炉需求的功能；另外系统软件固化于触摸屏内，具有非易失性，无软件故障问题。

4．增加锅炉预警功能，当锅炉运行参数偏差或异常时，根据系统设定采取预警或报警停炉，避免频繁停炉造成的安全隐患和注汽效果下降。

5．增加锅炉运行测控点，并自动生成变量的运行曲线图和数据报表，使人们对锅炉运行参数的了解和分析更全面而快捷。

6．系统提供故障历史记录，明确故障原因及具体时间，便于查找和分析。

7．锅炉报警安全停炉后，经系统确认报警原因消除后方可正常启炉，避免了原系统强制或故障不明确情况下的启炉操作。

三、5706蒸汽干度自动控制器

5706锅炉蒸汽干度控制器是在结合注汽锅炉工艺特点、研究现行的关于汽水两相流干度的各种计量方法后，经反复实验比较，最终采用电导率测量法、pid最优控制算法、计算机计算与控制等技术研发的产品。该产品，通过测量锅炉进水、炉水电导率等参数数据，调整给水泵变频器远端控制信号，改变流量大小，实现蒸汽干度的自动调节控制。锅炉蒸汽干度控制器可独立工作，也可方便地联入控制网络实现远程测控，组成dcs系统。锅炉蒸汽干度控制器系统结构如下：由现场仪表、主控制器、监控机等设备组成。多套锅炉蒸汽干度控制器系统，可以联网组成分布式远端控制系统。

5706系统特点：系统采用实时在线电导率测量法，测量准、精度高。系统能手动/自动无扰切换，实现干度手动调整、自动跟踪。系统采用串级pid调节算法，提高了控制精度和稳定性。系统控制参数、功能参数，可随时调整，方便地适应不同的应用环境。系统自动生成运行曲线、定时记录运行数据，方便分析锅炉干度变化情况。系统实时显示干度、电导率、流量、温度等数据。系统为全汉字人机界面，触摸屏操作，使用直观、方便。系统具有干度、流量、温度、超时等多项报警功能。系统支持多种通信方式，可多系统联网使用，组成dcs系统。系统具有看门狗功能。系统具有控制数据掉电保护功能，数据可保存10年。系统的测量、控制部件与外接仪表或设备完全隔离，避免了外界电磁干扰。系统主控制器采用优秀的工业级产品，其性能先进、结构合理，具有卓越的温度特性，

可在恶劣的环境下工作。

现场仪表主要完成现场信号的测量。主控制器主要完成现场信号的处理，运行控制算法和输出控制信号。监控机主要完成系统监视、控制数据置入、系统响应记录等功能。现场操作通过工业级10〞彩色液晶显示触摸屏组成。

四、自动控制触摸屏操作界面

采用真彩触摸屏可以适应恶劣的工作环境和提供良好的视觉画面；采用全中文菜单使操作更方便，操作界面包括如下子界面。

1．注汽锅炉系统流程图。以直观的图、像方式实时显示锅炉系统流程和重要变量瞬时检测值、当前累计量及相应的状态。

2．调节控制。显示锅炉运行时的水量和火量值，设定水量的调节值以及火量的跟踪量，实时自动水火跟踪，自动调节燃油和空气比；显示燃油温度及实现燃油温度的自动调节；干度检测及调节；变频器输出频率与水量调控等。

3．点火启炉。按程序自动完成点火启炉和设备的启停操作，显示点火过程及参数，在此过程中检测必要条件，异常时发出信号并自诊断显示原因。

4．状态报警。监测锅炉系统的报警状况，自动生成报警表存档。

5．实时曲线。跟踪锅炉系统运行的重要变量，实时生成运行曲线，以利于数据分析和参数调整。

6．数据报表。

五、触摸屏控制系统的优点

1．由可编程序控制器实现点火程序控制、水火跟踪调节及燃油温度控制，省去了点火程序器、定值器、偏值器、水量表和火量表等器件，采用模块化继电器，使系统更简单，结构更紧凑。

2．应用先进的设计理念，采用软件替代硬件，使系统元件大为减少，从而提高了系统运行可靠性。

3．触摸屏集状态、变量显示和系统操作为一体，全中文菜单显示使操作更简便。

4．系统具有自诊断功能，可及时、直观地显示故障信息，便于操作者迅速处理故障；模块化结构设计，只需更换相应的模块就可以快速恢复系统运行，从而提高了系统的可维修性。

5．系统备有通信接口，能够在需要时通过有线或无线方式与生产、管理网络互联，为自动化生产与管理提供了良好的平台。

由于触摸屏中控系统具有原系统无法比拟的优点，随着数字化油田的建设，该中控系统将展现良好的应用前景。