一、方案概述

作為鍋爐控制裝置，其主要任務(wù)是..鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，..操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。鍋爐是大量耗煤、耗天然氣、耗電的熱能交換設(shè)備。由于調(diào)節(jié)手段有限，往常鍋爐運(yùn)行中存在出力不夠，不能隨用負(fù)荷的變化而及時(shí)變化，降低了鍋爐的效率。所以這就迫切要求我們的鍋爐控制技術(shù)得到提高。應(yīng)用高新科學(xué)技術(shù)，..提升鍋爐綜合性能指標(biāo)。西安德明電氣致力于將系統(tǒng)優(yōu)化控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代通訊技術(shù)結(jié)合，以自動(dòng)控制產(chǎn)品和控制方案為手段，以提高鍋爐綜合運(yùn)行效率為目標(biāo)，降低工業(yè)系統(tǒng)用能（電、氣）。

我公司在設(shè)計(jì)此方案時(shí)，充分考慮以下因素：

1、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)代表目前國(guó)內(nèi)燃?xì)庹羝到y(tǒng)控制的..水平，并具備節(jié)能、優(yōu)化運(yùn)行的控制模式；

2、采用高性能的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和PLC的優(yōu)化控制模式，以及具有....水平的工業(yè)控制軟件，以..整個(gè)鍋爐控制系統(tǒng)..安全可靠；

3、系統(tǒng)采用模塊化層次結(jié)構(gòu)，人機(jī)界面友好，運(yùn)行安全穩(wěn)定，系統(tǒng)可維護(hù)性好；

4、系統(tǒng)軟件模塊設(shè)置合理可按用戶需要隨意增添，完成特定報(bào)表或記錄功能；

5、鍋爐單機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，鍋爐控制人機(jī)界面友好，操作簡(jiǎn)潔，可維護(hù)性好；

6、預(yù)留通訊接口，并公開通訊協(xié)議；支持用戶遠(yuǎn)程訪問。

7、根據(jù)用戶需要，為用戶提供軟件升級(jí)，提供完整的技術(shù)支持。

二、工程概況

本技術(shù)方案適用于6T/H天然氣蒸汽鍋爐設(shè)備采購(gòu)及安裝工程項(xiàng)目鍋爐控制系統(tǒng)監(jiān)控和自動(dòng)控制。其中主要受控設(shè)備如下

1臺(tái)6t/h燃?xì)庹羝仩t及燃燒機(jī)

1臺(tái)一體化冷凝式節(jié)能器

2臺(tái)鍋爐給水泵

1臺(tái)軟水箱、1臺(tái)凝結(jié)水箱

1臺(tái)冷凝循環(huán)泵

本方案設(shè)計(jì)在鍋爐房控制室內(nèi)放置1臺(tái)鍋爐觸摸屏控制柜，水泵房放置一臺(tái)水泵變頻柜，PLC+觸摸屏+視屏監(jiān)控作為操作平臺(tái)，用于監(jiān)控整個(gè)鍋爐房的運(yùn)行數(shù)據(jù)。自控系統(tǒng)的控制核心采用SIEMENS公司Smart系列PLC，控制系統(tǒng)具備豐富的軟件功能，運(yùn)行模式有全自動(dòng)運(yùn)行、軟手動(dòng)運(yùn)行、聯(lián)鎖模式運(yùn)行、調(diào)試模式運(yùn)行等功能，完成鍋爐安全運(yùn)行、科學(xué)管理、遠(yuǎn)程操作的目的，多運(yùn)行模式的選擇使用戶操作更靈活。

2-1、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及依據(jù)

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50052-95；   

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《10KV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50053-94；   

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50052-95；

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《低壓配電裝置及線路設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ54-83；

《通用用電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范》 (GB50055-93)；

2-2、鍋爐房自動(dòng)控制原理

本鍋爐房控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)鍋爐本體及輔機(jī)運(yùn)行的自動(dòng)化管理,對(duì)鍋爐生產(chǎn)過程中的主要工藝參數(shù)(壓力、水位、溫度等)進(jìn)行監(jiān)視。整個(gè)系統(tǒng)直觀、安全、可靠，可以有效的防止誤操作引起的事故，..了司爐人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，..了工作人員及設(shè)備的安全。

控制系統(tǒng)的設(shè)置滿足《蒸汽鍋爐安全監(jiān)察規(guī)程》、《鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定，同時(shí)系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了鍋爐的手/自動(dòng)控制、工況監(jiān)控、歷史數(shù)據(jù)記錄、實(shí)時(shí)趨勢(shì)等一般的圖文顯示及監(jiān)控要求，還具備了豐富的故障檢測(cè)、故障報(bào)警、故障處理等功能，..限度的..了鍋爐的安全、..運(yùn)行。

鍋爐控制系統(tǒng)對(duì)燃燒機(jī)負(fù)荷進(jìn)行電子比例控制，以實(shí)現(xiàn)鍋爐的高熱效率運(yùn)行?？刂葡到y(tǒng)采用多變量系統(tǒng)的模糊控制算法，具有抗干擾力強(qiáng)、穩(wěn)定、速度快等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)的主要控制功能包括：蒸汽壓力控制、鍋筒水位控制、輔機(jī)設(shè)備的程序啟停以及輔機(jī)設(shè)備的聯(lián)鎖保護(hù)。

1、蒸汽壓力控制

鍋爐維持蒸汽壓力恒定是..基本的控制要求。引起蒸汽壓力變化的主要原因是燃料量和用汽負(fù)荷發(fā)生變化。蒸汽壓力控制實(shí)質(zhì)上是能量平衡系統(tǒng)，用戶的用汽量發(fā)生變化時(shí)，蒸汽壓力就會(huì)發(fā)生波動(dòng)。此時(shí)為了維持蒸汽壓力恒定，必須改變進(jìn)入鍋爐的燃料量和助燃空氣量。所以要從能量平衡的角度來構(gòu)造鍋爐主控系統(tǒng)，即由燃料加入量維持蒸汽壓力恒定。為了防止蒸汽壓力過高導(dǎo)致鍋爐發(fā)生危險(xiǎn)，蒸汽壓力控制系統(tǒng)還具有超壓聲光報(bào)警功能。

本系統(tǒng)中當(dāng)鍋爐蒸汽壓力低于起爐壓力設(shè)定值時(shí)，控制系統(tǒng)開啟燃燒器電源，燃燒器同時(shí)啟動(dòng)點(diǎn)火程序、進(jìn)入燃燒負(fù)荷調(diào)節(jié)狀態(tài)，此時(shí)蒸汽壓力控制系統(tǒng)通過蒸汽壓力變送器經(jīng)濾波后取得信號(hào)，與設(shè)定蒸汽壓力進(jìn)行比較，判斷出燃燒PI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)的方向和大小，通過燃燒PI調(diào)節(jié)單元計(jì)算出燃燒器所需的輸出大小。同時(shí)把該信號(hào)輸出燃燒機(jī)控制單元。實(shí)踐證明通過該方法控制下鍋爐的蒸汽壓力穩(wěn)定性好，在蒸汽負(fù)荷變化時(shí)響應(yīng)程度高。

2、鍋筒水位控制

汽包水位控制系統(tǒng)，實(shí)質(zhì)上是維持鍋爐進(jìn)出水量平衡的系統(tǒng)。它是以水位作為水量平衡與否的控制指標(biāo)，通過調(diào)整進(jìn)水量的多少來達(dá)到進(jìn)出平衡，將汽包水位維持在汽水分離界面..的汽包中位線附近，以提高鍋爐的蒸發(fā)效率，..生產(chǎn)安全。由于鍋爐水位系統(tǒng)是一個(gè)設(shè)有自平衡能力的被控對(duì)象，運(yùn)行中存在虛假水位現(xiàn)象，實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)情況采用合理的控制系統(tǒng)。

本方案的鍋筒水位控制系統(tǒng)以鍋爐水位作為..終調(diào)節(jié)對(duì)象，引入雙室平衡容器轉(zhuǎn)換差壓信號(hào)水位信號(hào)實(shí)現(xiàn)單沖量水位閉環(huán)控制系統(tǒng)，水位控制系統(tǒng)的輸出用來控制給水泵的轉(zhuǎn)速。液位控制系統(tǒng)還具有鍋筒高低水位就地聲光報(bào)警及操作臺(tái)報(bào)警功能

3、給水泵控制

本系統(tǒng)共有2臺(tái)給水泵，鍋爐配置一臺(tái)變頻器一用一備方式控制兩臺(tái)水泵，采用中控系統(tǒng)（PLC控制器）自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵頻率，達(dá)到恒定鍋筒水位的目的，省去了以往采用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的易出故障環(huán)節(jié)，提高了水位控制的可靠性和使用壽命，

另外，控制系統(tǒng)每臺(tái)泵的電機(jī)累計(jì)運(yùn)行時(shí)間可顯示，..輪換一次，既..供水系統(tǒng)有備用泵，又..系統(tǒng)的泵有相同的運(yùn)行時(shí)間，..了泵的可靠壽命。

4、輔機(jī)設(shè)備的程序啟停和聯(lián)鎖保護(hù)

系統(tǒng)配有相應(yīng)輔機(jī)設(shè)備，如燃燒機(jī)的鼓風(fēng)機(jī)、給水泵等。這些設(shè)備正帶運(yùn)行與否直接關(guān)系到鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)輔機(jī)設(shè)備的啟停順序和聯(lián)鎖關(guān)系，將提高鍋爐運(yùn)行可靠性和降低運(yùn)行人員勞動(dòng)強(qiáng)度。

根據(jù)工藝系統(tǒng)運(yùn)行方式，按照蒸汽鍋爐安全規(guī)范的要求，考慮實(shí)現(xiàn)如下功能：

1、鍋爐蒸汽壓力低于下限值時(shí)，燃燒器自動(dòng)點(diǎn)火。

2、鍋爐蒸汽壓力大于或等于設(shè)定的..上限值時(shí)自動(dòng)關(guān)閉燃燒器。

3、燃燒器起動(dòng)前后具有前后吹掃功能。

4、燃燒器開啟時(shí)打開燃?xì)怆姶砰y并且進(jìn)行燃?xì)庑孤z測(cè)，發(fā)現(xiàn)燃?xì)庑孤┳詣?dòng)關(guān)閉電磁閥，同時(shí)燃燒器自動(dòng)停止運(yùn)行。

5、燃燒器如果因各種故障不能正確點(diǎn)火或燃燒，系統(tǒng)關(guān)閉所有受控設(shè)備。

6、管道氣壓低于或大于設(shè)定的正常氣壓值時(shí)，燃燒器自動(dòng)關(guān)閉燃燒器。

7、燃燒器故障報(bào)警：

 燃燒器如果因各種原因不能正確點(diǎn)火或燃燒，控制系統(tǒng)立即關(guān)閉燃燒設(shè)備，并聲光報(bào)警,根據(jù)顯示屏提示檢查故障，故障消除后按復(fù)位鍵解除。

8、鍋爐鍋筒水位極低報(bào)警

 鍋爐鍋筒水位超出設(shè)定值下限時(shí)，控制系統(tǒng)立即關(guān)閉所有受控設(shè)備進(jìn)入連鎖，并聲光報(bào)警。屏幕顯示“鍋筒水位極低”。故障消除后按復(fù)位鍵解除。

9、鍋爐蒸汽壓力高報(bào)警

 鍋爐蒸汽壓力超出設(shè)定值上限時(shí)，控制系統(tǒng)立即關(guān)閉所有受控設(shè)備進(jìn)入連鎖，并聲光報(bào)警。屏幕顯示“鍋爐蒸汽壓力高”。故障消除后按復(fù)位鍵解除。

9、鍋爐煙道超溫報(bào)警：  

鍋爐排煙溫度大于設(shè)定值時(shí)，聲光報(bào)警，故障顯示“鍋爐煙道溫度超限”。故障消除后按復(fù)位鍵解除。

10、凝結(jié)水箱水位過高過低報(bào)警：  

凝結(jié)水箱水位大于上限設(shè)定值時(shí)，聲光報(bào)警，故障顯示“水箱水位..”。故障消除后按復(fù)位鍵解除。

凝結(jié)水箱水位低于下限設(shè)定值時(shí)，聲光報(bào)警，故障顯示“水箱水位過低”。故障消除后按復(fù)位鍵解除。

11、水泵，風(fēng)機(jī)過載聯(lián)鎖保護(hù)

當(dāng)水泵，風(fēng)機(jī)出現(xiàn)過載時(shí)系統(tǒng)立即顯示報(bào)警，并指出具體的設(shè)備。故障消除后按復(fù)位鍵解除。

12、傳感器故障

當(dāng)傳感器出現(xiàn)故障時(shí)系統(tǒng)立即顯示報(bào)警，并指出具體的傳感器。故障消除后按復(fù)位鍵解除。

13、斷電保護(hù)

系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)斷電現(xiàn)象，當(dāng)再次來電，系統(tǒng)自動(dòng)處于下班狀態(tài)，..系統(tǒng)。

5、鍋爐房熱工檢測(cè)

鍋爐熱工檢測(cè)就是檢測(cè)和測(cè)量鍋爐運(yùn)行過程中的各種物理量、化學(xué)量以及輔機(jī)工作狀態(tài)的參數(shù)。以此為依據(jù)來監(jiān)視鍋爐的運(yùn)行情況和發(fā)展趨勢(shì)，以..鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)、..的運(yùn)行。

鍋爐熱工測(cè)點(diǎn)主要分為溫度測(cè)點(diǎn)，壓力測(cè)點(diǎn)、水位測(cè)點(diǎn)以及其他輔助測(cè)點(diǎn)（如輔機(jī)的電流、頻率、運(yùn)行狀態(tài)等）。為了達(dá)到理想的控制效果，測(cè)點(diǎn)的選取必須要依據(jù)鍋爐生產(chǎn)工藝的要求來進(jìn)行設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)方案的測(cè)點(diǎn)選取及控制要求如下：