鍋爐控制方案要點.doc

單臺燃(油)氣蒸汽爐控制方案 Page 12 of 12單臺燃(油)氣蒸汽鍋爐控制方案目 錄一、系統(tǒng)概述3二、控制器特點3三、控制對象屬性3四、控制器功能描述3五、控制器技術(shù)參數(shù)8六、控制器電源條件與安裝要求8七、控制器硬件組成8八、項目實施與售后服務(wù)9九、配置清單及價格10一、 系統(tǒng)概述本項目初步設(shè)計針對單臺燃(油)氣蒸汽鍋爐房控制系統(tǒng)，本項目的主要工藝設(shè)備有：l 適用對象： 燃(油)氣蒸汽鍋爐l 燃燒器： 威索、歐科、奧林等（比調(diào)式） 二、 控制器特點u 采用西門子公司的S7-200系列的PLC模塊作為核心控制器；u 顯示采用西門子7彩色觸摸屏，全中文圖文操作界面，多窗口畫面系統(tǒng)工況顯示；u 燃燒比例調(diào)節(jié)控制，調(diào)節(jié)更平穩(wěn)，降低鍋爐能耗，實現(xiàn)鍋爐節(jié)能運(yùn)行； u 位式給水（電極或浮球），動態(tài)調(diào)節(jié)鍋爐水位；u 故障自動識別、直觀指示與處理；u 數(shù)據(jù)分析、曲線顯示和報表生成功能，數(shù)據(jù)查詢方便；u 具有標(biāo)準(zhǔn)的RS232/485接口及MODBUS協(xié)議，可以實現(xiàn)上位機(jī)系統(tǒng)的連接，實現(xiàn)多臺鍋爐的群控功能。三、 控制對象屬性控制對象： VAPOPREX HVP-CN1050/10bar 控制種類： 自動和手動燃燒控制方式： 蒸汽壓力控制（壓力變送器、超壓連鎖）給水控制方式： 位式給水（電極或浮球）缺水檢測： 水位電極或浮球保護(hù) 燃料屬性： 天然氣或輕油箱體形式： 琴臺柜四、 控制器功能描述4.1 控制系統(tǒng)監(jiān)測點監(jiān)測對象數(shù)量單位輸入輸出傳感器、閥門、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等AIDIAODO傳感器類型信號類型1.燃燒器子系統(tǒng)燃?xì)鈮毫Ξ惓?套1干觸點燃?xì)庑孤?套1干觸點熄火信號1套1干觸點燃燒器小火1套1干觸點燃燒器大火1套1干觸點油泵（僅限于燃油型）1套1干觸點燃油壓力1套1干觸點燃?xì)饬髁?套1420mA燃油流量1套1420mA2.風(fēng)煙子系統(tǒng)煙道溫度1套1熱電阻/溫度變送器4-20mA 煙氣含氧量1套1420mA 煙氣濃度1套1420mA3.水汽子系統(tǒng)鍋爐汽包液位1套2水位電極或浮球干觸點鍋爐蒸汽壓力1套1壓力變送器4-20mA給水泵控制1套1干觸點給水泵故障反饋1套1干觸點蒸汽壓力超高聯(lián)鎖保護(hù)1套1干觸點鍋爐水位極低聯(lián)鎖保護(hù)1套1干觸點鍋爐水位低1套1干觸點鍋爐水位極高保護(hù)1套1干觸點4.其他聲報警1套1光報警1套1復(fù)位1套1小計6107合計234.2 控制系統(tǒng)原理圖 CPU224XPRS485壓力變送器蒸汽壓力水位電極汽包水位溫度傳感器煙道溫度壓力控制器蒸汽壓力超高水位電極或浮 球水位極高水位極低燃燒系 統(tǒng)熄火故障燃?xì)庑孤┤細(xì)鈮毫Φ突蚋唑?qū) 動燃燒器反饋驅(qū) 動給水泵報 警觸摸屏上位機(jī)驅(qū) 動油 泵4.3 控制功能4.3.1 燃燒器控制（比調(diào)式）n 控制系統(tǒng)進(jìn)入上班時檢測鍋爐水位，當(dāng)鍋爐水位正常時，才能開啟燃燒器;n 燃燒器啟停由鍋爐蒸汽壓力控制，蒸汽壓力下限、上限值由用戶設(shè)定；n 當(dāng)鍋內(nèi)蒸汽壓力低于設(shè)定的蒸汽壓力下限值時，控制器輸出開啟燃燒器電源，燃燒器啟動點火程序、同時進(jìn)入燃燒負(fù)荷比例調(diào)節(jié)狀態(tài)（燃燒器比例調(diào)節(jié)儀），此時由蒸汽壓力直接調(diào)節(jié)燃燒負(fù)荷量；n 當(dāng)鍋爐蒸汽壓力大于設(shè)定的蒸汽壓力上限值時，控制器輸出停止燃燒信號，燃燒器進(jìn)入燃燒負(fù)荷調(diào)節(jié)關(guān)閉狀態(tài)，直至停止燃燒。4.3.2 鍋筒蒸汽壓力-燃燒控制n 控制系統(tǒng)進(jìn)入上班時檢測鍋爐水位，當(dāng)鍋爐水位正常時，才能開啟燃燒器；n 燃燒器啟停由鍋筒蒸汽壓力控制，鍋筒蒸汽壓力上限、下限值由用戶設(shè)定；鍋筒蒸汽壓力通過調(diào)節(jié)燃料調(diào)節(jié)閥門開度、配風(fēng)等參數(shù)實現(xiàn)控制要求，所以在構(gòu)建鍋筒蒸汽壓力-燃燒控制方案時，將鍋筒蒸汽壓力檢測值和設(shè)定值經(jīng)過比較，其偏差作為控制器的輸入信號，控制器進(jìn)行P、I、D運(yùn)算后，輸出控制信號去調(diào)節(jié)燃料的開度和鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速（改變送風(fēng)量）。系統(tǒng)引入煙氣含氧量作為前饋信號，操縱燃料調(diào)節(jié)閥和鼓風(fēng)機(jī)，使系統(tǒng)燃燒更充分。鍋筒蒸汽壓力控制原理如下圖：燃燒控制算法帶有人工指導(dǎo)功能，用戶可以指設(shè)定從點火到滿負(fù)荷的時間，因此，在不同的溫度狀態(tài)下，一旦用戶輸入了起動滿負(fù)荷的時間要求，燃燒控制軟件將根據(jù)實際的蒸汽壓力進(jìn)行負(fù)荷的控制，在差距較大的情況下，采用全開式燃燒，在接近滿負(fù)荷狀態(tài)，智能化軟件根據(jù)動態(tài)的PID參數(shù)對燃燒風(fēng)門進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證滿負(fù)荷狀態(tài)的平穩(wěn)到達(dá)，減少超調(diào)，以到達(dá)最佳的控制效果，完全滿足不同溫度狀態(tài)下從起動到滿負(fù)荷的時間要求。4.3.3 給水泵控制（位式給水）給水泵不受上下班控制。當(dāng)爐內(nèi)水位低時開泵，到高水位關(guān)泵。當(dāng)鍋爐第一次進(jìn)水或出現(xiàn)極低水位時，可通過強(qiáng)手操啟停給水泵。4.3.4 油泵控制系統(tǒng)油泵控制采用浮球信號輸入方式；當(dāng)檢測油箱油位低時，自動開啟油泵；當(dāng)檢測到油箱油位高時，關(guān)閉油泵。4.4 安全保護(hù)功能4.4.1 二級操控體系（可啟動性）n 控制器設(shè)計電腦控制和強(qiáng)電手操兩種控制模式，使鍋爐在保證安全的前提下盡可能保持運(yùn)行，防止了控制系統(tǒng)以及一次儀表的任何微小故障導(dǎo)致鍋爐系統(tǒng)的停運(yùn)。n 本系統(tǒng)能直觀顯示和報警（聲光）處理以下內(nèi)容：1) 燃燒器熄火故障與保護(hù)2) 燃?xì)鈮毫Ω?、低聲光報警與保護(hù)3) 鍋爐蒸汽壓力超高故障與保護(hù)4) 鍋爐水位極低故障與保護(hù)5) 鍋內(nèi)水位超高故障與保護(hù)6) 燃(油)氣的泄露故障與保護(hù)7) 排煙溫度監(jiān)測與保護(hù)8) 蒸汽壓力監(jiān)測與傳感器故障保護(hù)9) 系統(tǒng)斷電監(jiān)測與保護(hù)10) 電機(jī)過載、過流監(jiān)測與保護(hù)4.4.2 安全保護(hù)措施n 下列情況鍋爐必須緊急停爐：蒸汽壓力超高故障、鍋爐水位極低故障、燃燒機(jī)熄火故障、燃?xì)鈮毫Ξ惓＃ǜ呋虻凸收希?，系統(tǒng)出現(xiàn)這類故障，需人工復(fù)位才能再次運(yùn)行；n 燃燒熄火故障保護(hù)：燃燒器如果因各種原因不能正確點火或燃燒過程中出現(xiàn)熄火，電腦控制器“熄火故障”聲光報警指示，聯(lián)鎖關(guān)閉燃燒器設(shè)備；n 鍋爐水位極低保護(hù)：系統(tǒng)運(yùn)行過程中，當(dāng)鍋爐水位低于設(shè)定的極限低水位時，電腦控制器“水位極低故障”聲光報警指示，聯(lián)鎖所有受控設(shè)備；n 蒸汽超壓保護(hù)：系統(tǒng)運(yùn)行過程中，當(dāng)鍋爐蒸汽壓力大于設(shè)定安全運(yùn)行壓力時，電腦控制器“蒸汽超壓故障”聲光報警指示，聯(lián)鎖所有受控設(shè)備；n 鍋爐水位極高保護(hù)：系統(tǒng)運(yùn)行過程中，當(dāng)鍋爐水位高于設(shè)定的極限高水位時，電腦控制器“水位超高故障”聲光報警指示，聯(lián)鎖給水設(shè)備；n 燃?xì)鈮毫Φ捅Ｗo(hù)：當(dāng)供氣壓力低于燃燒器正常工作氣壓范圍時，電腦控制器“燃?xì)鈮毫Φ凸收稀甭暪鈭缶甘?，?lián)鎖關(guān)閉燃燒器設(shè)備；n 燃?xì)鈮毫Ω弑Ｗo(hù)：當(dāng)供氣壓力大于燃燒器正常工作氣壓范圍時，電腦控制器“燃?xì)鈮毫Ω吖收稀甭暪鈭缶甘?，?lián)鎖關(guān)閉燃燒器設(shè)備；n 燃（油）氣的泄漏故障與保護(hù)：當(dāng)因某種原因發(fā)生泄漏時，電腦控制器“燃（油）氣的泄漏故障”聲光報警指示，聯(lián)鎖關(guān)閉燃燒器設(shè)備；n 排煙溫度超溫保護(hù)：系統(tǒng)運(yùn)行過程中，當(dāng)實際排煙溫度超過設(shè)定的煙道超溫溫度時，電腦控制器“排煙超溫故障”聲光報警指示，聯(lián)鎖關(guān)閉燃燒器；n 斷電故障保護(hù)：系統(tǒng)運(yùn)行過程中，出現(xiàn)供電斷電系統(tǒng)自動切斷輸出設(shè)備，再次供電時，智能控制器自動處于下班狀態(tài)，確保系統(tǒng)安全運(yùn)行；n 電機(jī)負(fù)荷保護(hù)：通過斷路器和熱過載繼電器，保護(hù)電機(jī)設(shè)備在運(yùn)行過程中的過流、過熱保護(hù)。4.5 其它功能n 設(shè)置運(yùn)行參數(shù)：設(shè)置鍋爐全自動運(yùn)行所需壓力、溫度等參數(shù)；n 信息處理：將現(xiàn)場采集的信號進(jìn)行智能數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計處理，完成故障預(yù)測、故障處理、系統(tǒng)防凍控制、智能模糊控制鍋爐運(yùn)行等工作。n 自動識別故障：發(fā)生故障時，軟件自動識別故障，保護(hù)鍋爐及附屬設(shè)備安全；n 通訊功能：可預(yù)留標(biāo)準(zhǔn)RS-485接口及MODBUS協(xié)議，可實現(xiàn)行程監(jiān)控；n 軟手動功能：在此狀態(tài)下，可直接對燃燒器等負(fù)載進(jìn)行操作。用軟手動操作時，將嚴(yán)格遵循燃燒器負(fù)荷的工作時序及燃燒器與循環(huán)泵連鎖、超溫、超壓連鎖關(guān)系。n 系統(tǒng)密碼保護(hù)設(shè)置：系統(tǒng)設(shè)置二級密碼保護(hù)功能，有用戶操作級、管理級。五、 控制器技術(shù)參數(shù)u 制造標(biāo)準(zhǔn)： GB/T14536.1及廠標(biāo)u 安全性能檢驗符合： GB1497u 電控檢驗符合： GB3797-89u 防護(hù)等級： IP32u 環(huán)境溫度： 0-50六、 控制器電源條件與安裝要求6.1電源條件額定電壓： 380V/220V15% 三相五線/單相額定頻率： 50Hz2%6.2安裝要求及位置控制器的安裝可根據(jù)鍋爐的大小、鍋爐房的環(huán)境及要考慮操作維護(hù)的方便?？蓪⒖刂破鞴潭ㄔ阱仩t爐體一側(cè)或擺放在專做的控制臺上，使控制器處于平穩(wěn)狀態(tài)，也可將控制柜固定在鍋爐房控制室里?？刂破髯詈梅胖迷诟稍锿L(fēng)的地方，不能覆蓋或阻塞控制器兩側(cè)的通風(fēng)孔。七、 控制器硬件組成7.1 核心控制器作為單臺燃(油)氣蒸汽鍋爐的控制平臺，我們根據(jù)鍋爐本體和燃燒機(jī)的數(shù)據(jù)點位，結(jié)合控制算法的復(fù)雜程度與控制模塊的數(shù)據(jù)空間，采用S7-200系列中的CPU-224XP作為核心CPU。CPU-224XP的主要特點如下：u 模塊化中小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用；u CPU帶兩個RS232/485通訊口；u 各種功能模塊（AI/AO/DI/DO）可以非常好地滿足和適應(yīng)自動控制任務(wù)；u 由于簡單實用的分散式結(jié)構(gòu)和多界面網(wǎng)絡(luò)能力，使得應(yīng)用十分靈活； u 方便用戶和簡易的無風(fēng)扇設(shè)計；u 當(dāng)控制任務(wù)增加時，可自由擴(kuò)展；7.2 單機(jī)顯示界面采用西門子 7彩色觸摸屏顯示，中文操作界面，文本翻頁、友好的人機(jī)對話及先進(jìn)的控制方式，內(nèi)嵌邁歐公司標(biāo)準(zhǔn)的鍋爐優(yōu)化控制程序,鍋爐運(yùn)行狀況文本實時顯示，彈出式報警方式，受控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)界面實時顯示，故障自動識別、直觀指示與處理，虛擬按鍵，軟手動、全自動操作模式。7.3一次儀表一體化度傳感器選用天康儀表廠生產(chǎn)的鎧裝式熱電阻，WZP系列工業(yè)用熱電阻作為溫度測量傳感器 ,通常與溫度變送器、調(diào)節(jié)器及顯示儀表等配套使用,組成過程控制系統(tǒng),用以直接測量或控制各種生產(chǎn)過程中0-500范圍內(nèi)的流體、蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體表面等溫度。輸出信號為電勢信號。7.4 主要電器元件交流接觸器（施耐德）特點：LC1系列交流接觸器主要用于交流50Hz或60Hz，額定工作電壓至660V，在AC-3使用類別下額定工作電壓為380V額定工作電流至95A的電路中，供遠(yuǎn)距離接通與分?jǐn)嚯娐分?，并可與熱繼電器直接插接組成電磁起動器，以保護(hù)可能發(fā)生操作過負(fù)荷的電路。接觸器還可組裝積木式輔助觸頭組、空氣延時頭、機(jī)械聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)等附件，組成延時接觸器、可逆接觸器、星三角起動器。熱繼電器（施耐德）特點：高標(biāo)準(zhǔn)：符合IEC60947-4-1和GB14048.4標(biāo)準(zhǔn)。 強(qiáng)適應(yīng)性：“TH”防護(hù)處理,可以在濕熱的環(huán)境中使用。功能齊全：具有過載與缺相保護(hù)功能；具有手動/自動復(fù)位按鈕；具有測試按鈕；具有停止按鈕；具有脫扣狀態(tài)顯示功能。中間繼電器（施耐德）技術(shù)特點：型式系列有動作顯示燈內(nèi)藏型、高容量型、二級體內(nèi)藏型等；額定操作電壓(AC100/110，AC110/120，AC200/220，AC220/240)(DC100/110)；取得UL、CSA認(rèn)定及電氣用品取締法標(biāo)準(zhǔn)品；3極、4極電弧標(biāo)準(zhǔn)裝備；耐電壓AC2000V。7.5 控制柜和接線我方關(guān)于機(jī)柜的設(shè)計選擇，符合 EMC 所定義的電磁兼容性準(zhǔn)則，而且具有抵抗機(jī)械碰撞、污染和腐蝕的能力。機(jī)柜堅固耐用，允許安放在苛刻的環(huán)境中。機(jī)柜具有抗射頻干擾RFI能力，機(jī)柜門上安裝導(dǎo)電門封墊條，以提高抗射頻干擾能力。機(jī)柜滿足底部進(jìn)線要求，機(jī)柜為前面開門。機(jī)柜內(nèi)的每個端子排和端子都有清晰的標(biāo)志，并與圖紙和接線表相符。機(jī)柜內(nèi)的端子排將布置在易于安裝接線的地方，即為離柜底300mm以上和距柜頂150mm 以下。端子排、電纜夾頭、電纜走線槽及接線槽均將由阻燃型材料制造。機(jī)柜內(nèi)將預(yù)留充足的空間，使買方能方便地接線、匯線和布線。 八、 配置清單及價格單臺1.5T燃油氣蒸汽鍋爐控制柜配置清單單臺序號設(shè)備名稱型號數(shù)量單位品牌一、控制部分1操作界面7寸彩色觸摸屏1臺西門子2控制單元CPU224XP1個西門子3模擬量輸入模塊EM2313個西門子4通訊電纜MO-PPI1個青島法羅力5開關(guān)電源24V/1.5A1個施耐德6控制軟件熱源綜合控制軟件V1.01套青島法羅力7總斷路器3P D40A 1只施耐德8斷路器1P C10A 1只施耐德9給水泵強(qiáng)電2.2KW 直接啟動 2套施耐德10中間繼電器RXM系列15套施耐德11水位控制器C61F-GP5套CKC12煙氣含氧量儀表ZOA-20001只上海聯(lián)廣13煙氣濃度儀表YN-20001只上海聯(lián)廣12燃燒器啟/停/復(fù)位XB2-BD33C1只施耐德13燃燒器低/正?；鹞贿x擇XB2-BD25C1只施耐德14燃燒器的手動/關(guān)閉/自動火位控制選擇XB2-BD33C1只施耐德15鼓風(fēng)機(jī)啟/停XB2-BD25C1只施耐德16低水位限位開關(guān)(白燈)XB2-BVM1LC1只施耐德17超低水位及燃燒器連鎖開關(guān)(白燈)XB2-BVM1LC1只施耐德18火焰未能確立(紅燈)XB2-BVM4LC1只施耐德19燃燒器空氣壓力顯示1只用戶自配20燃?xì)馊加?只用戶自配21燃