船舶蒸汽鍋爐的自動控制

鍋爐是船上最早實現(xiàn)自動控制的裝置之一，其控制項目包括：

水位自動控制、燃燒自動控制、鍋爐點火及燃燒時序自動控制和自動安全保護(hù)。

  

（1）水位自動控制的目的是保持鍋爐的正常水位，即控制給水泵的起停或給水閥的開度，從而控制給水量與鍋爐的蒸發(fā)量相當(dāng)，以適應(yīng)鍋爐負(fù)荷的變化。

在蒸發(fā)量較小、蒸汽壓力較低的輔鍋爐中，大多數(shù)采用雙位水位自動控制，即當(dāng)鍋爐水位達(dá)到水位下限時，自動起動給水泵向鍋爐供水；當(dāng)水位達(dá)到上限水位時，自動停止給水泵的工作。

因此，這種鍋爐工作時水位在一定范圍內(nèi)波動而不會穩(wěn)定在某一給定值上。

在大型的油輪上，輔鍋爐的蒸發(fā)量一般很大，汽壓較高，它要求水位穩(wěn)定在給定值上。所以，控制給水一般通過改變調(diào)節(jié)閥的開度來實現(xiàn)，即根據(jù)水位的偏差信號來控制給水閥的開度，從而使給水量適合蒸汽流量的變化。

（2）在燃燒自動控制系統(tǒng)中，被控量是鍋爐的蒸汽壓力，在單沖量控制系統(tǒng)中，控制器根據(jù)汽壓的高低自動改變進(jìn)入爐膛的燃油量和送風(fēng)量，維持鍋爐汽壓恒定或在允許范圍內(nèi)波動，并維持一定的風(fēng)油比，以保證獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。

對于貨輪輔鍋爐，燃燒控制系統(tǒng)要求簡單、可靠，而且對鍋爐的經(jīng)濟(jì)性要求不是很嚴(yán)格，因此大多數(shù)采用雙位控制。

在油輪輔鍋爐中，要求汽壓穩(wěn)定，同時對鍋爐的經(jīng)濟(jì)性要求也比較高，這就要求控制系統(tǒng)在不同的負(fù)荷下保證一個最佳的風(fēng)油比，所以通常采用比例積分控制或更好的控制算法。

油輪的燃燒自動控制系統(tǒng)通常由兩個回路組成。

其中一個回路根據(jù)汽壓的偏差信號經(jīng)比例積分的蒸汽壓力調(diào)節(jié)器來控制燃油調(diào)節(jié)閥的開度，即改變向爐膛的噴油量。

噴油量的改變必須同時改變送風(fēng)量，所以另一回路就是根據(jù)燃油量的多少來改變送風(fēng)量，以達(dá)到最佳的風(fēng)油比，從而獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）輔鍋爐點火及燃燒時序控制是指給鍋爐一個起動信號后，按時序的先后進(jìn)行預(yù)掃風(fēng)、預(yù)點火、噴油點火，點火成功后對鍋爐進(jìn)行預(yù)熱，接著轉(zhuǎn)入正常燃燒的負(fù)荷控制階段，同時對鍋爐進(jìn)行一系列的安全保護(hù)。

一般情況下，輔鍋爐的點火及燃燒時序控制包括以下步驟：

起動前的準(zhǔn)備：檢查是否具備啟動條件。

比如手動燃油速閉閥是否打開；

燃油閥是否關(guān)閉；

鍋爐水位是否正常：燃油壓力和溫度是否在正常的范圍內(nèi)。

（1）預(yù)掃風(fēng) ：為了防止鍋爐內(nèi)殘余的油氣在點火時發(fā)生冷爆，在點火前應(yīng)進(jìn)行預(yù)掃風(fēng)。此時應(yīng)起動風(fēng)機(jī)和燃油泵，使燃油在鍋爐外打循環(huán)，將風(fēng)門開到最大，以大量風(fēng)吹去殘余油氣。

預(yù)掃風(fēng)時間根據(jù)鍋爐的結(jié)構(gòu)形式不同而異，一般在20~60s之間。

（2）點火：預(yù)掃風(fēng)完畢后，打開輔電磁閥使點火油頭投入工作，同時打開點火變壓器，點燃從點火油頭噴出的輕油，然后點燃工作油頭。

（3）預(yù)熱：點火成功后，進(jìn)入預(yù)熱階段，此時燃油控制應(yīng)處于手動控制，使鍋爐緩慢的加熱至一定的壓力后，將燃油控制轉(zhuǎn)為自動控制，進(jìn)入正常燃燒階段，此時，控制系統(tǒng)根據(jù)鍋爐的負(fù)荷調(diào)整噴入爐膛的燃油量或改變油頭投入燃燒的數(shù)目。

（4）鍋爐自動化系統(tǒng)的另一個重要任務(wù)是對鍋爐進(jìn)行自動保護(hù)。

自動保護(hù)包括：安全保護(hù)和自動連鎖。

對于全自動化的鍋爐為達(dá)到鍋爐安全、可靠的運行和無人管理的目的，當(dāng)鍋爐在點火、升汽以及正常運行的過程中產(chǎn)生異常情況，聲光報警，這就是安全保護(hù)的任務(wù)，鍋爐的安全保護(hù)一般包括極低水位自動保護(hù)、蒸汽壓力過高自動保護(hù)、異常熄火自動保護(hù)、油壓過低自動保護(hù)、油溫過高/過低自動保護(hù)和低風(fēng)壓自動保護(hù)等。

自動連鎖是指當(dāng)某些特定的條件成立后，才能對一些設(shè)備進(jìn)行操作，比如只有當(dāng)風(fēng)機(jī)運轉(zhuǎn)建立風(fēng)壓以后，才允許開動燃油泵和開起燃油電磁閥。