鍋爐燃燒器的分散控制系統的制作方法
【專利摘要】一種鍋爐燃燒器的分散控制系統，包括：集中管理端、若干個對鍋爐燃燒器進行控制的控制單元和對應于控制單元的傳感檢測單元；所述集中管理端與控制單元相連接，所述控制單元與對應的傳感檢測單元相連接，所述傳感檢測單元采集到鍋爐燃燒器的相關數據后，傳送到對應的控制單元對鍋爐燃燒器進行控制，且控制單元將相應的控制操作傳送到集中管理端，使得集中管理端對鍋爐燃燒器進行監控。由于將傳感檢測單元與控制單元直接相連接，利用控制單元直接對鍋爐燃燒器進行控制，即使集中管理端發生故障，也不會影響鍋爐燃燒器的正常工作，可以保證鍋爐燃燒器的正常、高效、穩定運行。
【專利說明】鍋爐燃燒器的分散控制系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及工業控制領域，尤其涉及一種鍋爐燃燒器的分散控制系統。
【背景技術】
[0002]隨著國民經濟的發展和人們生活水平的提高，電網電力負荷的峰谷差不斷擴大。由于我國目前少量的水電又多為徑流式而不宜調峰，因此大容量火電機組參與調峰運行已成必然，而火電機組需要大量煤和油。同時受電力工業發展的歷史原因和技術條件的限制，我國原有的國產機組一般都是按額定負荷設計的。當這些機組運行負荷低于70-75%時，往往要投入助燃油槍來維持鍋爐在低負荷時燃燒工況穩定，因此，為了調峰火電廠每年要耗用大量的燃油。受自然資源分布及運輸條件的限制，我國一些火電廠鍋爐往往不能保證按設計煤種供煤，不僅燃煤煤質差，而且煤種變化大，鍋爐原設計的燃燒器很難適應煤種的變化，易產生熄火、放炮、冒正壓等問題。由于鍋爐的燃燒器是按基本負荷設計的，因此在鍋爐點火期間不能很快投入一次風煤粉，或投入煤粉后也要長時間投助燃油才能保證鍋爐爐內的正常燃燒，因而在鍋爐點火階段也要燒掉大量的助燃油，還可能產生更多的問題。
[0003]為此，現有技術通常采用工業鍋爐控制系統對供煤、供氣、供油等進行控制。工業鍋爐控制系統的種類雖然很多，但是現有的這些控制系統只能實現基本的顯示及電機的起停，無法保證鍋爐燃燒器的正常、高效、穩定運行。

【發明內容】

[0004]本發明解決的問題是提供一種鍋爐燃燒器的分散控制系統，可以高效地對生產過程進行集中監視和控制。
[0005]為解決上述問題，本發明提供了一種鍋爐燃燒器的分散控制系統，包括:集中管理端、若干個對鍋爐燃燒器進行控制的控制單元和對應于控制單元的傳感檢測單元；所述集中管理端與控制單元相連接，所述控制單元與對應的傳感檢測單元相連接，所述傳感檢測單元采集到鍋爐燃燒器的相關數據后，傳送到對應的控制單元對鍋爐燃燒器進行控制，且控制單元將相應的控制操作傳送到集中管理端，使得集中管理端對鍋爐燃燒器進行監控。
[0006]可選的，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與控制單元相連接，且當所述工作管理端處于工作狀態時，冗余管理端處于休眠狀態；當工作管理端故障，激活冗余管理端，利用冗余管理端對鍋爐燃燒器進行監控。
[0007]可選的，當所述工作管理端處于工作狀態時，所述工作管理端的數據定期備份到冗余管理端。
[0008]可選的，所述傳感檢測單元包括工作傳感檢測單元和冗余傳感檢測單元，所述控制單元包括工作控制單元和冗余控制單元，所述工作傳感檢測單元與工作控制單元相連接，所述冗余傳感檢測單元與冗余控制單元相連接，且所述工作控制單元、冗余控制單元與集中管理端相連接；當所述工作傳感檢測單元、工作控制單元處于工作狀態時，冗余傳感檢測單元、冗余控制單元處于休眠狀態；當工作傳感檢測單元、工作控制單元故障，激活冗余傳感檢測單元、冗余控制單元，利用冗余傳感檢測單元、冗余控制單元對鍋爐燃燒器進行傳感和控制。
[0009]可選的，所述集中管理端與控制單元通過局域網相連接。
[0010]可選的，所述局域網為高速冗余工業以太網。
[0011]可選的，還包括:所述傳感檢測單元與集中管理端通過局域網相連接，將所述傳感檢測單元采集的相關數據傳送到集中管理端，使得集中管理端對傳感檢測單元采集到的數據進行分析處理。
[0012]可選的，還包括:所述控制單元將傳感檢測單元采集到相關數據傳送到集中管理端，使得集中管理端對所述數據進行分析處理。
[0013]可選的，所述控制單元與傳感檢測單元一一對應。
[0014]可選的，當所述傳感檢測單元為溫度傳感器時，所述控制單元為溫度控制單元；當所述傳感檢測單元為風煤濃度傳感器時，所述控制單元為風煤濃度控制單元。
[0015]與現有技術相比，本技術方案具有以下優點:
[0016]由于將傳感檢測單元與控制單元直接相連接，利用控制單元直接對鍋爐燃燒器進行控制，即使集中管理端發生故障，也不會影響鍋爐燃燒器的正常工作，可以保證鍋爐燃燒器的正常、聞效、穩定運行。
[0017]進一步的，所述集中管理端包括工作管理端和冗余管理端，當工作管理端故障時，冗余管理端可以立即無縫地投入進行工作，進而保證鍋爐燃燒器的正常、高效、穩定運行。
[0018]進一步的,所述傳感檢測單元包括工作傳感檢測單元和冗余傳感檢測單元,所述控制單元包括工作控制單元和冗余控制單元，當工作傳感檢測單元、工作控制單元故障時，冗余傳感檢測單元、冗余控制單元可以立即無縫地投入進行工作，進而保證鍋爐燃燒器的正常、聞效、穩定運打。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發明第一實施例的鍋爐燃燒器的分散控制系統的結構示意圖；
[0020]圖2是本發明第二實施例的鍋爐燃燒器的分散控制系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0021]由于現有的工業鍋爐控制系統通常只能實現基本的顯示及電機的起停，無法保證鍋爐燃燒器的正常、高效、穩定運行，為此發明人經過研究，提出了一種鍋爐燃燒器的分散控制系統，包括集中管理端、與集中管理端相連接的傳感檢測單元和控制單元，利用傳感檢測單元對鍋爐燃燒器的各種參數進行檢測后傳送給集中管理端，集中管理端通過對各種參數進行數據處理后，將相應的控制信號發送給各個控制單元，利用各個控制單元對鍋爐燃燒器的供煤、供氣、供油系統進行調節。由于各種參數利用集中管理端進行綜合處理，有利于對整個鍋爐燃燒器進行綜合控制。
[0022]但是經過研究，發明人發現上述鍋爐燃燒器的分散控制系統仍無法保證鍋爐燃燒器的正常、高效、穩定運行，主要原因包括兩點:1、所述鍋爐燃燒器的分散控制系統的各個傳感檢測單元都與集中管理端相連接，由于多個傳感檢測單元的數量較多，不可能每一種傳感檢測單元都對應一個IO接口，因此多個傳感檢測單元對應一個IO接口，且由于所述各個傳感檢測單元實時地傳感和檢測，因此各種參數會不停地從各個傳感檢測單元通過集中管理端的IO接口(輸入輸出接口)傳送到集中管理端，多個傳感檢測單元對應一個IO接口會產生IO阻塞的問題，使得各個傳感檢測單元的數據不能及時地傳送到集中管理端，分散控制系統不能高效地發揮原本期待的作用。2、由于現有的傳感檢測單元和控制單元通過集中管理端相連接，當集中控制端發生故障時，容易導致整個鍋爐燃燒器失去控制，具有較大的安全隱患。
[0023]為此，本發明又提供了另一種鍋爐燃燒器的分散控制系統，將傳感檢測單元與控制單元直接相連接，即使集中管理端發生故障，也不會影響鍋爐燃燒器的正常工作，可以保證鍋爐燃燒器的正常、高效、穩定運行。
[0024]下面結合附圖，通過具體實施例，對本發明的技術方案進行清楚、完整的描述。
[0025]請參考圖1，為本發明第一實施例的鍋爐燃燒器的分散控制系統的結構示意圖，包括:集中管理端110，若干個對鍋爐燃燒器進行控制的控制單元120和對應于控制單元120的傳感檢測單元130 ;所述集中管理端110與控制單元120相連接,所述控制單元120與對應的傳感檢測單元130相連接，所述傳感檢測單元130采集到鍋爐燃燒器的相關數據后，傳送到對應的控制單元120對鍋爐燃燒器進行控制，且控制單元120將相應的控制操作傳送到集中管理端110，使得集中管理端110對鍋爐燃燒器進行監控。
[0026]所述集中管理端110為監控墻或個人電腦，用于對鍋爐燃燒器進行監控和數據存儲。在本實施例中，所述集中管理端110為個人電腦，所述控制單元120與集中管理端110相連接，當控制單元120將相應的控制操作發送到集中管理端110后，所述集中管理端110將相應的控制操作進行存儲并進行實時監控。
[0027]在本實施例中，利用所述集中管理端110還可以將控制單元120的相關控制程序進行更新。由于控制單元120會根據傳感檢測單元130采集到的數據進行分析并根據特定控制程序對相應的結構進行控制，但為了進一步優化控制效果，常常需要對所述控制程序進行更新，因此在本實施例中，利用集中管理端將控制單元的相關控制程序進行更新。
[0028]在其他實施例中，所述控制單元還將傳感檢測單元采集到相關數據傳送到集中管理端，使得集中管理端對所述數據進行分析處理。所述分析處理包括數據存儲和數據建模，對采集到相關數據進行存儲，并利用所述數據對鍋爐燃燒器進行建模，然后對其進行仿真優化，進一步指導實際操作。
[0029]所述控制單元120包括若干個對鍋爐燃燒器進行控制的控制器，所述傳感檢測單元130包括若干個對鍋爐燃燒器進行傳感檢測的傳感器，且所述控制單元120和傳感檢測單元130 —一對應。所述控制單元120包括溫度控制單元、風煤濃度控制單元、氮化物控制單元等，利用所述控制單元對鍋爐燃燒器進行控制，對應的，所述傳感檢測單元130包括溫度傳感器、風煤濃度傳感器、氮化物傳感器等。且每一個傳感檢測單元130通過對應的控制單元120與集中管理端110電學連接。
[0030]其中，所述溫度控制單元與鍋爐燃燒器的供風裝置、供煤裝置等相連接，當溫度傳感器檢測到溫度過低時，通過提高供風量大小、供煤量大小等來提高鍋爐燃燒器的溫度；當檢測到溫度過高時，通過降低供風量大小、供煤量大小等來降低鍋爐燃燒器的溫度。且當不同位置的溫度傳感器檢測到的溫度不同時，也可以通過調節不同位置的供風、供煤調節鍋爐燃燒器內的溫度。[0031]所述風煤濃度控制單元與鍋爐燃燒器的供風裝置、供煤裝置等相連接，用于控制進入鍋爐的總風量與總煤量的比值，以保證煤粉被充分燃燒。利用風煤濃度傳感器對相關參數進行檢測，當檢測到風煤濃度過低時，通過提高供風量大小、降低供煤量大小等來提高鍋爐燃燒器的風煤濃度，進而保證充分燃燒；當檢測到風煤濃度過高時，通過降低供風量大小、提高供煤量大小等來降低鍋爐燃燒器的風煤濃度。在其他實施例中，還可以通過改變進風時間或進風方向等來調節風煤濃度。
[0032]所述氮化物控制單元與鍋爐燃燒器的供風裝置、供煤裝置等相連接，用于控制燃燒后廢氣中的氮化物濃度。當氮化物傳感器檢測到氮化物濃度過高時，通過改變不同進風位置的風速、風量大小、鍋爐燃燒器中的含氧量等，降低氮化物濃度。由于不同鍋爐燃燒器對應具有不同的氮化物控制方法，在此不作贅述。
[0033]在其他實施例中，所述控制單元和傳感檢測單元還可以為原煤發熱量傳感檢測單元及對應的控制單元等，由于不同鍋爐燃燒器的分散控制系統根據不同的需求具有不同的傳感檢測單元及對應的控制單元，在此不作贅述。
[0034]在本實施例中，所述集中管理端110與控制單元120通過局域網相連接，所述局域網為高速冗余工業以太網(SCNET)。所述高速冗余工業以太網可以通過有線或無線網絡的方式進行連接，故障率低。由于鍋爐燃燒器一旦發生故障的危害性大，因此利用所述高速冗余工業以太網可以降低故障率提高，有利于保證鍋爐燃燒器的正常、高效、穩定運行。在其他實施例中，所述集中管理端與控制單元之間也可以通過其他數據傳輸網絡或數據線相連。
[0035]在其他實施例中，所述集中管理端還可以通過所述局域網或其他數據傳輸網絡、數據線與傳感檢測單元相連接，使得傳感檢測單元采集到的數據直接傳送到集中管理端。集中管理端后續利用所述數據可以對鍋爐燃燒器進行建模，然后對鍋爐燃燒器進行仿真優化，進一步指導實際操作。
[0036]由于所述集中管理端不直接對控制單元進行控制，獲取傳感檢測單元的數據和對供風裝置、供煤裝置等設備進行控制都是由不同的控制單元自主控制，因此即使集中管理端出現故障，所述鍋爐燃燒器的分散控制系統仍可以不立即停止工作，不會影響鍋爐燃燒器的正常工作，可以保證鍋爐燃燒器的正常、高效、穩定運行。
[0037]且由于所述集中管理端不對控制單元進行直接控制，只用于進行控制監控和數據存儲，因此集中管理端和控制單元之間的連接端口即使出現IO阻塞的問題，也不會影響鍋爐燃燒器的正常工作。且由于控制單元和傳感檢測單元之間是一一相連，不會存在IO阻塞的問題，不會因為IO阻塞使得各個傳感檢測單元的數據不能及時地傳送到控制單元，從而不能及時對鍋爐燃燒器進行調整。
[0038]本發明第二實施例還提供了另一種鍋爐燃燒器的分散控制系統，請參考圖2，為所述第二實施例的鍋爐燃燒器的分散控制系統的結構示意圖，包括:集中管理端210，若干個對鍋爐燃燒器進行控制的控制單元220和對應于控制單元220的傳感檢測單元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都與控制單元220相連接；所述傳感檢測單元230包括工作傳感檢測單元231和冗余傳感檢測單元232,所述控制單元220包括工作控制單元221和冗余控制單元222,所述工作傳感檢測單元231與工作控制單元221相連接，所述冗余傳感檢測單元232與冗余控制單元222相連接，且所述工作控制單元221、冗余控制單元222與集中管理端210相連接；所述傳感檢測單元230采集到鍋爐燃燒器的相關數據后，傳送到對應的控制單元220對鍋爐燃燒器進行控制，且控制單元220將相應的控制操作傳送到集中管理端210，使得集中管理端210對鍋爐燃燒器進行監控。
[0039]在本實施例中，所述集中管理端210包括工作管理端211和冗余管理端212，所述傳感檢測單元230包括工作傳感檢測單元231和冗余傳感檢測單元232，所述控制單元220包括工作控制單元221和冗余控制單元222。
[0040]在本實施例中，所述工作管理端211和冗余管理端212都為個人電腦，且所述工作管理端211和冗余管理端212都裝載有相關軟件，可以用于監控和數據存儲。且當所述工作管理端211處于工作狀態時，冗余管理端212處于休眠狀態；當工作管理端211故障，激活冗余管理端212，利用冗余管理端212對鍋爐燃燒器進行監控。
[0041]在其他實施例中，當所述工作管理端處于工作狀態時，所述工作管理端還可以定期的將存儲的數據備份到冗余管理端，當工作管理端故障時，冗余管理端可以立即無縫地投入進行工作，從而保證鍋爐燃燒器的正常、高效、穩定運行。
[0042]在本實施例中，所述工作傳感檢測單元231和冗余傳感檢測單元232的結構相同，用于檢測相同的參數。所述工作控制單元221和冗余控制單元222的結構相同，且所述工作控制單元221和冗余控制單元222內的控制程序相同，且當集中管理端210對工作控制單元221進行控制程序更新時，也同時對冗余控制單元222內的控制程序進行更新。當所述工作控制單元221、工作傳感檢測單元231處于工作狀態時，冗余控制單元222、冗余傳感檢測單元232處于休眠狀態；當工作控制單元221、工作傳感檢測單元231故障，激活冗余控制單元222、冗余傳感檢測單元232，利用冗余控制單元222、冗余傳感檢測單元232對鍋爐燃燒器進行檢測和控制。
[0043]由于所述工作管理端211對應具有冗余管理端212，所述工作傳感檢測單元231對應具有冗余傳感檢測單元232，所述工作控制單元221對應具有冗余控制單元222，即使一個損壞也不會影響整個鍋爐燃燒器的分散控制系統的正常工作，可以保證鍋爐燃燒器的正常、聞效、穩定運行。
[0044]在其他實施例中，所述鍋爐燃燒器的分散控制系統還可以具有冗余管理端，但不具有冗余傳感檢測單元和冗余控制單元，或者所述鍋爐燃燒器的分散控制系統具有冗余傳感檢測單元和冗余控制單元，但不具有冗余管理端，也可以一定程度的保證鍋爐燃燒器的正常、聞效、穩定運打。
[0045]本發明雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發明，任何本領域技術人員在不脫離本發明的精神和范圍內，都可以利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發明技術方案的保護范圍。
【權利要求】
1.一種鍋爐燃燒器的分散控制系統，其特征在于，包括: 集中管理端、若干個對鍋爐燃燒器進行控制的控制單元和對應于控制單元的傳感檢測單元； 所述集中管理端與控制單元相連接，所述控制單元與對應的傳感檢測單元相連接，所述傳感檢測單元采集到鍋爐燃燒器的相關數據后，傳送到對應的控制單元對鍋爐燃燒器進行控制，且控制單元將相應的控制操作傳送到集中管理端，使得集中管理端對鍋爐燃燒器進行監控。
2.如權利要求1所述的鍋爐燃燒器的分散控制系統，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與控制單元相連接，且當所述工作管理端處于工作狀態時，冗余管理端處于休眠狀態；當工作管理端故障，激活冗余管理端，利用冗余管理端對鍋爐燃燒器進行監控。
3.如權利要求2所述的鍋爐燃燒器的分散控制系統，其特征在于，當所述工作管理端處于工作狀態時，所述工作管理端的數據定期備份到冗余管理端。
4.如權利要求1所述的鍋爐燃燒器的分散控制系統，其特征在于，所述傳感檢測單元包括工作傳感檢測單元和冗余傳感檢測單元，所述控制單元包括工作控制單元和冗余控制單元，所述工作傳感檢測單元與工作控制單元相連接，所述冗余傳感檢測單元與冗余控制單元相連接，且所述工作控制單元、冗余控制單元與集中管理端相連接；當所述工作傳感檢測單元、工作控制單元處于工作狀態時，冗余傳感檢測單元、冗余控制單元處于休眠狀態；當工作傳感檢測單元、工作控制單元故障，激活冗余傳感檢測單元、冗余控制單元，利用冗余傳感檢測單元、冗余控制單元對鍋爐燃燒器進行傳感和控制。
5.如權利要求1所述的鍋爐燃燒器的分散控制系統，其特征在于，所述集中管理端與控制單元通過局域網相連接。
6.如權利要求5所述的鍋爐燃燒器的分散控制系統，其特征在于，所述局域網為高速冗余工業以太網。
7.如權利要求5所述的鍋爐燃燒器的分散控制系統，其特征在于，還包括:所述傳感檢測單元與集中管理端通過局域網相連接，將所述傳感檢測單元采集的相關數據傳送到集中管理端，使得集中管理端對傳感檢測單元采集到的數據進行分析處理。
8.如權利要求1所述的鍋爐燃燒器的分散控制系統，其特征在于，還包括:所述控制單元將傳感檢測單元采集到相關數據傳送到集中管理端，使得集中管理端對所述數據進行分析處理。
9.如權利要求1所述的鍋爐燃燒器的分散控制系統，其特征在于，所述控制單元與傳感檢測單元--對應。
10.如權利要求1所述的鍋爐燃燒器的分散控制系統，其特征在于，當所述傳感檢測單元為溫度傳感器時，所述控制單元為溫度控制單元；當所述傳感檢測單元為風煤濃度傳感器時，所述控制單元 為風煤濃度控制單元；當所述傳感檢測單元為氮化物傳感器時，所述控制單元為氮化物控制單元。
【文檔編號】F23N5/00GK103629690SQ201310608504
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月26日 優先權日:2013年11月26日
【發明者】熊建國, 許翀寰, 方磊, 李鳳瑞, 嚴雨帆, 范淑江, 王茂貴, 謝毅, 張利, 陳庭貴, 王冰, 劉東升 申請人:浙江工商大學