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补水泵运行控制和状态回测。
⑵、控制调节功能
①启停炉控制：控制锅炉点火与停炉。
②燃烧控制：根据锅炉系统运行工况的监测数据及室外温度变化，计算系统热量需求，控制比例式燃烧机实现负荷自动调节。
③给水控制：自动控制水箱液位在规定的范围内。
④定压控制：自动根据管网压力，控制补水量，使管网压力保持稳定。
⑶、报警、联锁保护功能
在断水、超温、超压、熄火、停电的情况下，控制停炉和停泵。对压力、温度等主要参数实现上下限越限报警、联锁保护。上下限由操作人员在线设定、修改。
⑷、手 / 自动双向无扰动切换
依据现场设备运行环境可实现手 / 自动无扰动切换
。
⑸、显示功能
包括系统流程图显示（锅炉、换热站、管网、水、和气系统、动力设备）、运行参数显示、仿真二次表显示、动力设备运行状态显示、气水计量画面显示、控制回路调整画面显示、控制方案设定画面显示、趋势图显示、报警事件显示、系统事件显示。
⑹、累积计算功能
对水量、气量、热量进行累积计算。
⑺、报表打印功能
本系统配有打印机，可打印出运行参数的数据，形成日用气量、用水量
、
供热量报表。
⑻、参数在线修改功能
在自动工作状态下，对各给定值、整定参数等实现在线修改。
⑼、趋势记录功能
可实现实时趋势、历史趋势记录功能，易于事故追忆、监督管理。历史记录时间长短可设定。
⑽、报警、事件记录功能
可实现实时报警、历史报警、系统事件（系统的启动停止、参数修改、操作员登录）记录功能，历史记录时间长短可设定。
⑾、网络管理功能
通过局域网，可支持工厂管理者远程监控锅炉的运行状况。主控制室操作站上的主要运行数据可远程获取。
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、
主要控制手段
燃烧过程的自动控制的任务，一是使锅炉出口供水压力温度稳定，当负荷扰动使水温压力变化时、通过调节燃烧量和送风量使之稳定；二是保证燃烧过程的经济性，在保证供水温度、压力稳定的条件下，要使燃料消耗最少，燃烧尽量完全，使热效率最高，燃烧量与空气量应保持一个合适的比例；三是根据环境温度和用户的热量需求，自动进行负荷调节。
二、以
热水锅炉控制系统为例
1
、工艺流程
热水锅炉是指被加热介质为热水的锅炉，描述锅炉的容量通常以
MW
为单位，一般
0.7MW
相当于
1t/h
蒸汽锅炉的产热量。热水锅炉按供热水温度分为低温热水锅炉 ( ＜ ) 和高温热水锅炉（＞ ）。由于水温和汽化压力存在一定对应关系，因此为保证热水锅炉在运行中不发生汽化，必须维持一定的压力。若发生汽化，热水锅炉可能会发生“水击”现象，损害锅炉本体。热水锅炉在实际应用中，主要适用于冬季取暖。
热水锅炉燃烧部分：燃料与空气以一定比例进入炉膛，在燃烧机喷嘴上燃料实现燃烧，产生的热量经锅炉锅筒内水吸收，使水温上升，进入热水供水管网。热水锅炉与蒸汽锅炉相比，没有复杂的汽化系统，水一直充满整个锅筒，水在加热过程中不允许发生汽化。
锅炉的调节：依据锅炉出口热水的温度调节燃烧系统中的空气与燃料。由于热水锅炉的回水量会有损失，因此在热水锅炉的回水管道上需向锅炉系统补水，通过回水压力决定补水量的大小。
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、系统组成
该系统以高性能的工业 PC 作为操作站工作平台，采用多种抗干扰技术和多冗余容错技术 GN-DCS 作为过程控制站，基于 WINDOWS 中文环境下的组态程序，组成性能价格比最高的锅炉控制系统。该系统可以实现多台热水锅炉的监视、控制、报警、记录、统计分析和各种报表的存档、打印，从而提高锅炉运转的自动化水平和科学管理水平，起到节能降耗、减少环境污染的作用，创造经济效益和社会效益。
该系统采用互为冗余的两套计算机实现多台锅炉的自动控制，两套计算机通过网络相连，互为备用。通过调度管理计算机，管理员全面监视锅炉的运行情况，充分提高了系统的可靠性和锅炉协调运行的经济性。
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、系统配置
㈠、系统配置结构（见附图）
㈡、系统配置说明
燃气锅炉控制系统的详细配置见设备清单，系统的结构见系统配置图。本套控制系统主要由调度管理计算机、工程师 / 操作员站、过程控制站、控制单元、仪表及执行机构组成。本系统可以通过以太网
(TCP/IP)
与全厂的计算机系统相联，提高远程监测，形成全厂的 MIS 系统。作为操作员站的两台计算机采用标准以太网 TCP/IP 协议，连接高性能的过程控制站。
⑴ 调度管理计算机
主管领导通过该计算机及其软件系统利用局域网，方便地监视和管理锅炉运转及能源动力系统各设备的运行情况，科学地安排设备生产和系统的经济运行。
⑵ 工程师站和操作站
硬件采用高性能的工业计算机，软件采用基于 WINDOWS( 汉化）操作系统上的组态软件。该机既可作操作员站，又可作工程师站，各功能间通过软件设置密码来实现，确保系统操作时的正确可靠，防止误操作。
⑶ 过程控制站
由多个控制单元组成，每一控制单元控制工艺的一个部分，以达到危险分散的目的。
⑷控制单元及 I/O 组件
控制单元的主控制卡 CPU 采用双微处理器结构，即两片微处理器协同处理控制站任务。每块 I/O 组件独立隔离。通过控制单元可实现锅炉的实时检测、调节等综合控制功能。采用先进技术和高可靠性器件生产的接口单元，确保了信号的高精度和高可靠性。
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、基本功能
⑴、模拟流程图
动态、直观、形象地显示锅炉系统的工艺流程以及主要运行参数和设备的运行状态。
⑵、棒状回路图
以棒图的方式直观显示各重要工艺参数的变化情况。
⑶、数据总貌
通过简明的图表显示锅炉系统的全部运行参数，便于对系统运行情况的宏观把握。
⑷、高级的趋势记录显示功能
将数据以各种的趋势曲线（实时趋势和历史趋势等，时间间隔可根据需要调整）显示出来，便于分析工艺过程，提高工艺水平，同时为系统故障分析提供准确依据。
⑸、历史数据采集功能
系统可以在线保存大量历史数据，历史检索数据可以存在本地的硬盘上。配合其它管理软件还可以和全厂一体化历史数据库相联接，
为全厂一体化网络规划和管理提供硬件及软件基础。
⑹、系统自诊断、报警、事件检测和管理功能
系统具有丰富自诊断、报警、事件检测和管理功能，使得操作员可以很快找到过程的故障。各种故障可以输出到显示器或打印机，并记录在硬盘中。控制柜或控制单元的 I/O 组件有关指示灯也将提供报警信息。
⑺、维护、维修
GN-DCS
分布结构使系统的维护难度降低，系统中任意一个控制单元的运行、切断对其它控制单元的操作没有直接影响，标准组件可直接替换，基本 I/O 组件均可以带电热拔插。
⑻、系统组态
由于工程技术人员根据授权的密码等级，修改并调整各检测参数和控制回路的参数，确保系统始终运行在最佳状态，控制策略组态软件的提供，使得只需现场运行人员即可根据生产过程需要生成并调整过程控制策略。 GN-DCS 具有知识库学习能力，可以将学习后扩充、更新的知识运用到当前工况及以后的工况。
⑼、计算机自动形成各种图形报表
各种图形报表可以拷屏、随机、定时、定班等多种方式打印。
⑽、系统安全性
为了保证系统的安全性提供了可组态的安全等级，规定了工程技术人员和操作人员对系统性能的访问权限，使得不同的人员在同一系统上只能访问、操作自己的画面和功能，有效地防止操作员越限操作。
⑾、联网特性
系统开放型的网络特性结构，使系统的数据可以传送到其它网络的应用程序中，实现系统数据网络共享。
⑿、良好的人机接口
采用全中文操作界面，操作简单，易学易掌握。
三、控制原理
国内目前绝大多数的这类锅炉其自动化程度还很低（尤其是燃烧完全自控），基本上以人工手操为主，控制手段还停留在常规仪表。本系统结合专家智能控制方案很好地完成了锅炉及管网的自控，使锅炉自控的投运率达到 98% 以上，并保证了锅炉的经济燃烧。
㈠、锅炉燃烧控制和负荷调节
燃气锅炉的控制包括以下 6 个主要程序：
炉膛自动吹扫程序、自动点火程序、熄火保护程序、安全联锁保护程序、燃烧负荷调节程序、燃气检漏控制程序。
燃气锅炉自动点火程序以控制单元为核心，充分考虑到各种必要联锁，避免错误的操作和设备故障造成的事故，体现良好的安全性。
锅炉的负荷调节的目标是根据系统负荷调节需要而制定的。
从实际运行看，锅炉燃烧控制主要考虑锅炉出口的水温和流量，锅炉入口的水温和压力。其中出口水温和流量代表了锅炉系统对外供热的能力，回水温度代表了供热后热水介质的余热情况。
燃烧系统主要是依据供热负荷的不同，通过调节燃烧，保证锅炉出口热水温度维持在需要的值上。燃烧燃料、送风调节依据
TE(TE=TE2-TE1) 、水流 F 与△ TE 进行调节，其中温度实现初调，温度变化实现细调。推导如下：
系统实际提供热量 EPV= （ TE2-TE1 ）× H ，理论提供热量 ESV= （ TE2SV-TE1SV ）× H （其中 H 为热焓）， E=EPV-ESV ，为被调节锅炉的调节量。在实际运行中，热水流量 F 也是一个对燃烧调节很重要的参数：水流量增加，热网负荷将增加；水流量减小，热网负荷将减小。
在实际操作中，系统将采用质调节和量调节的方法。
在初冬、冬末和深冬分阶段改变循环水流量的质调节方式，流量调节分 66% 和 100% 两个阶段。在某一阶段采用恒流量的质调节方式。质调节的特点是系统的循环水量不变，只改变供回水温度。采用质调节的方式，水力工况比较稳定。
燃烧自控是锅炉的难点，有以下特点：
热水温度（热负荷回路）回路是大滞后环节，又严重非线性，常规自控方式常常无法胜任，特别是燃料流量、压力、热值变差时更为严重。整个燃烧系统中，温度控制、压力控制、经济燃烧控制三者之间耦合关联较大。
锅炉是个复杂的控制对象，其燃烧过程的调节系统有三个被调量（热水温度、空气燃料比、锅炉出口压力），换热站有三个调节量（循环水流量、循环水进口温度、循环水出口温度），是一典型的多输入、多输出系统（ MIMO ），锅炉燃烧实质是一个复杂的能源转化过程，这个过程由于存在非线性、大滞后和许多不确定因素，难以用机理法建立比较精确的数学模型，显然用常规的控制方案是难以奏效的。基于操作经验的专家智能 GN-DCS 控制系统是一种不需要模型的控制方案，它可以比较好的达到控制目的。控制规则库是结合手操和专家理论而产生的一类数据集合。其获取途径有两种：一是自动投运前手工司炉的现场经验数据，二是工艺设计人员和工程师的理论计算数据。其中现场经验数据的优化尤为重要，也就是说要保证经验数据的可用性和准确性。
通常采取如下的方法进行验证：
1
、烟气含氧量应为此在 4-6% ，以保证空气过剩最小。根据氧量计的指示并结合人工观察，烟气的颜色以青、白为最佳，且烟股必须淡。
2
、正确卡火位。火位过长燃烧过分、压力趋高，火位过短经不住负荷扰动，势必造成水温下降。以锅炉的经验把火位烧在第二观火孔后 左右为最佳。
㈡、系统负荷调节
本系统可以在三种方式下运行：第一种，根据室外温度的实际变化情况，自动寻找满足热网运行要求的热负荷设定值，即供热系统热负荷满足该室外温度下所需热量；并依据所需热量决定启动锅炉的数量和自动设定每台锅炉的负荷量。第二种，根据时间的变化或根据不同环境温度，自动寻找满足热网运行要求的设定值，即出水温度值满足时间（温度）负荷曲线的要求，可将每天 24 小时以 0.5 小时为单元进行分段或将环境温度的变化范围分段，设定不同阶段的出水温度，使锅炉按照设定曲线运行。第三种，根据出、回水温度的实际情况，直接修改每台锅炉出水温度的设定值满足管网运行的要求。
该控制回路，将炉膛温度作为内回路，与出水温度回路串联运行，保证了系统的及时性；引入回水温度值作前馈，解决了回水温度的变化对该回路的影响。
㈢、锅炉补水控制
补水压力控制系统实质是及时补充因泄漏、蒸发等原因造成的水量损失。及时补水关系到锅炉和管网能否正常的工作，补水控制采用常规 PID 控制。补水泵调节作用：①补充水量，②维持锅炉入口水压。
1
、变频控制：采用供水专用变频器，不需占用 DCS 资源即可实现一拖二恒压控制，两台水泵可以定期轮换，防止锈蚀。
2
、缺水保护及液位控制：水箱的液位通过两个传感器，进行水位检测，缺水时自动报警启泵，满水时自动停泵。
3
、自动泄压：通过压力检测自动调节补水泵，稳定管网压力同时由于补水时水是凉的，管网加热后水膨胀，管网容易超压，需要有一套独立泄压装置，可在超压时打开电磁阀泄压。
㈣、电机启停的监视和控制
通过 DCS 系统直接显示电机的运行状态，并可直接控制电机的启动和停止。
㈤、锅炉安全联锁功能
锅炉安全保护系统，以高精度的数据采集和逻辑判断，进行锅炉和辅机的联锁保护和紧急停机，确保锅炉运行的安全。
具体保护程序：
a)
锅炉内水温过高、水压过高超过规定值，自动切断燃料。
b)
循环泵停止自动切断燃料。
c)
燃气压力过低自动切断燃料。
d)
点火过程中点火失败停机保护。
e)
运行过程中燃烧机熄火停机保护。
f)
燃烧过程中空气量不足、缺氧停机保护。
g)
燃烧过程中排烟温度超温停机保护。
h)
燃烧机电机的过载、欠压、缺相等停机保护。
i)
风压保护。
j)
停电保护。
