蒸汽鍋爐控制系統(tǒng)改造方案

1、燃?xì)忮仩t改造方案一、 項(xiàng)目工程概述廠內(nèi)的3臺(tái)3臺(tái)WNS10-1.6-Q 型10t/h燃?xì)忮仩t，由于年久失修、設(shè)備老化，系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，現(xiàn)對(duì)此三臺(tái)鍋爐進(jìn)行升級(jí)改造。本系統(tǒng)采用先進(jìn)的西門(mén)子S7-300系列PLC對(duì)鍋爐進(jìn)行綜合自動(dòng)化設(shè)計(jì)。系統(tǒng)改造后，鍋爐控制系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)過(guò)程控制與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)功能，且較改造前的控制系統(tǒng)更加安全、穩(wěn)定、先進(jìn)、智能。針對(duì)此項(xiàng)目所需進(jìn)行改造的基本內(nèi)容如下：1) 將原來(lái)配電柜內(nèi)的SIEMENS S7-200 PLC更換為SIEMENS CPU315-2DP/PN，并增加相應(yīng)的輸入、輸出模塊和相應(yīng)電器元件；對(duì)現(xiàn)有的壓力、流量、溫度傳感器（含蒸汽流量計(jì)）進(jìn)行更換；同時(shí)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的

2、所有線(xiàn)路（動(dòng)力電纜和控制線(xiàn)路）進(jìn)行更換。鍋爐房現(xiàn)有電源柜保持不變。2) 人機(jī)界面更換為SIEMENS 12寸觸摸屏，對(duì)集中監(jiān)控系統(tǒng)的硬件和軟件進(jìn)行升級(jí)改造，操作站顯示器更換為23寸，監(jiān)控軟件采用IFIX 5.0。3) 在3臺(tái)鍋爐的爐頭部分分別增加一個(gè)水位攝像頭，在中控室增加一臺(tái)水位顯示器，在水位顯示器上能夠顯示3臺(tái)鍋爐的實(shí)時(shí)水位，并能自由切換。4) 用STEP7 V5.5以上的版本對(duì)PLC的程序進(jìn)行編寫(xiě)，編寫(xiě)的程序嚴(yán)謹(jǐn)、合理，安全、可靠，能夠滿(mǎn)足工藝要求，編寫(xiě)后的人機(jī)界面能夠顯示現(xiàn)場(chǎng)所有傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和燃燒機(jī)的重要參數(shù)，操作站顯示器除能夠顯示現(xiàn)場(chǎng)所有傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及燃燒機(jī)的重要參數(shù)外還具有

3、網(wǎng)頁(yè)發(fā)布的功能，能夠監(jiān)控和顯示地下室中控室網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的所有數(shù)據(jù)。5) 保留原輔機(jī)控制柜，不增加傳感器件，通過(guò)增加以太網(wǎng)模塊以此來(lái)和上位機(jī)進(jìn)行通訊。我公司是基于西門(mén)子PLC(Programmable Logic Control可編程邏輯控制器)對(duì)工業(yè)自控進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)性公司，針對(duì)現(xiàn)在鍋爐控制的集中監(jiān)控化，我公司開(kāi)發(fā)出一套非常實(shí)用于鍋爐的智能化控制的控制系統(tǒng)。在滿(mǎn)足用戶(hù)實(shí)用性的同時(shí)，還能最大限度地進(jìn)行能源的節(jié)約。 通過(guò)我方控制系統(tǒng)在實(shí)際的大量應(yīng)用，使用戶(hù)減少了人力的投入，加強(qiáng)了管理力度、減少了能源消耗，也增加了鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性，得到了用戶(hù)對(duì)我公司產(chǎn)品的肯定。二、 項(xiàng)目的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)我們?cè)诠こ痰脑O(shè)計(jì)及

4、施工中遵循以下的標(biāo)準(zhǔn)： 電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范 工業(yè)鍋爐節(jié)能監(jiān)測(cè)方法GB/T 15317 -94 電氣裝置安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范GBJ/232-90、92 鍋爐房安全管理規(guī)則 工業(yè)鍋爐熱工試驗(yàn)規(guī)范GB10180 電氣裝置安裝工程電氣照明裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范GB50259-96 工業(yè)鍋爐熱工試驗(yàn)規(guī)范GB10180-88 電氣裝置安裝工程盤(pán)及二次回路結(jié)線(xiàn)施工及驗(yàn)收規(guī)范GB50171-92 鍋爐壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程三、 項(xiàng)目的設(shè)計(jì)原則在工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中，我們會(huì)將以下的一些原則引入設(shè)計(jì)中，將工程做的高于需方要求的標(biāo)準(zhǔn)： 系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循“技術(shù)先進(jìn)成熟、實(shí)時(shí)快速、安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、便于擴(kuò)展

5、、容易升級(jí)”的基本原則。 采用先進(jìn)、成熟的全開(kāi)放、全分布系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)配置和設(shè)備選型便于硬件和功能的擴(kuò)充，并適應(yīng)工控技術(shù)發(fā)展迅速的特點(diǎn)，充分利用工控領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，使系統(tǒng)性能達(dá)到國(guó)內(nèi)一流水平，確保軟、硬件安全可靠、長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的目標(biāo)。 系統(tǒng)應(yīng)具有可靠性高，抗干擾性能強(qiáng)，可利用率高，可維護(hù)性好的特點(diǎn)。 系統(tǒng)應(yīng)具有高度可靠，不會(huì)因局部故障而影響現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的正常運(yùn)行，而且系統(tǒng)的MTBF、MTTR及各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到或超過(guò)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。四、 項(xiàng)目通訊方式的設(shè)計(jì)智能設(shè)備如變頻器等設(shè)備通過(guò)PROFIBUS-DP接口與主控制器連接，實(shí)現(xiàn)高精度的信息傳輸；其它如軟啟動(dòng)器、流量檢測(cè)、限位開(kāi)關(guān)、電磁閥、壓力檢測(cè)、溫度檢

6、測(cè)、液位檢測(cè)等其它信號(hào)通過(guò)PLC采集到。鍋爐控制系統(tǒng)采用硬件連鎖的方式進(jìn)行工藝線(xiàn)的聯(lián)動(dòng)控制。采用TCP/IP工業(yè)以太網(wǎng)與上位進(jìn)行通訊，通訊模塊由設(shè)備單機(jī)控制系統(tǒng)自帶。輔機(jī)設(shè)備只進(jìn)行監(jiān)控，通過(guò)增加通訊模塊，采用TCP/IP工業(yè)以太網(wǎng)與上位進(jìn)行通訊。五、 鍋爐控制系統(tǒng)的特點(diǎn)與控制功能5.5.1 鍋爐控制的整體設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)有三臺(tái)蒸汽鍋爐，針對(duì)單臺(tái)鍋爐來(lái)說(shuō)，鍋爐控制的整體設(shè)計(jì)如下圖示所示：5.5.2 鍋爐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)我們對(duì)蒸汽鍋爐控制系統(tǒng)進(jìn)行如下的設(shè)計(jì)：1) 增加PLC的數(shù)字量和模擬量的輸入及輸出通道，控制三臺(tái)鍋爐控制系統(tǒng)的故障、壓力、溫度、液位等信號(hào)，同時(shí)預(yù)留業(yè)主需要的故障信號(hào)的硬件輸入/輸出點(diǎn)（D

7、I采集通道和繼電器輸出通道）。2) 通過(guò)對(duì)三臺(tái)鍋爐控制系統(tǒng)的改造，使鍋爐能夠的自動(dòng)啟、停鍋爐和手動(dòng)啟、停鍋爐，通過(guò)增加信號(hào)傳輸模塊，使系統(tǒng)能向集中監(jiān)控系統(tǒng)提供啟、停爐的過(guò)程時(shí)間和啟、停爐動(dòng)作的冷卻時(shí)間。當(dāng)鍋爐啟動(dòng)后，能進(jìn)行自動(dòng)負(fù)荷調(diào)節(jié)。3) 對(duì)每臺(tái)鍋爐增加觸摸屏，通過(guò)對(duì)觸摸屏進(jìn)行組態(tài)，能夠在觸摸屏上實(shí)現(xiàn)手/自動(dòng)的負(fù)荷調(diào)節(jié)，同時(shí)可以向集中監(jiān)控系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)。4) 通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，將所有測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)上傳至鍋爐集中監(jiān)控系統(tǒng)和地下室中控，同時(shí)能在觸摸屏上顯示。5) 將鍋爐控制作為一個(gè)整體對(duì)象控制：按工藝流程的自動(dòng)化過(guò)程由PLC系統(tǒng)協(xié)調(diào)完成，達(dá)到能量平衡；保障鍋爐及輔助設(shè)備安全、可靠、高效運(yùn)行和啟停。

8、6) 通過(guò)增加控制的智能化及節(jié)能化，提高系統(tǒng)運(yùn)行的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。鍋爐及輔助設(shè)備在額定參數(shù)上運(yùn)行，使鍋爐及輔助設(shè)備處于最佳運(yùn)行工況；實(shí)現(xiàn)高自動(dòng)化投入率，提高可靠性，減少誤操作，降低事故率。7) 增加系統(tǒng)的實(shí)時(shí)處理能力和故障指示，完善的操作指導(dǎo)和事故分析手段。通過(guò)檢測(cè)鍋爐、輔助設(shè)備的運(yùn)行工況的參數(shù)，當(dāng)運(yùn)行工況出現(xiàn)異常時(shí)，一方面進(jìn)行符合鍋爐安規(guī)要求的安全控制，一方面報(bào)警并提示運(yùn)行人員及時(shí)處理,有助于鍋爐輔助設(shè)備的日常管理和事故分析。8) 通過(guò)觸摸屏功能的合理化設(shè)計(jì)，快速準(zhǔn)確地采集參數(shù)的數(shù)據(jù)顯示、設(shè)備狀態(tài)、報(bào)警、性能指示，為操作人員提供操作依據(jù)。9) 通過(guò)PLC控制器的實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)鍋爐安全做到保護(hù)功能

9、、模擬量控制功能、鍋爐燃燒控制及安全運(yùn)行程序功能、鍋爐檢測(cè)調(diào)節(jié)功能等。10) 通過(guò)聯(lián)網(wǎng)型模塊使系統(tǒng)做到集中監(jiān)控功能，并預(yù)留與能源控制中心和安防監(jiān)控中心聯(lián)網(wǎng)接口。11) 通過(guò)程序的合理化、縝密化設(shè)計(jì)，使鍋爐具備水位保護(hù)、壓力保護(hù)、溫度保護(hù)等多種安全聯(lián)鎖保護(hù)及報(bào)警功能。12) 在觸摸屏上能夠顯示設(shè)備的故障報(bào)警、超限報(bào)警畫(huà)面，在出現(xiàn)故障時(shí)，故障報(bào)警信息自動(dòng)彈出，并具有故障自診斷功能。5.5.3 鍋爐系統(tǒng)控制方式及功能根據(jù)標(biāo)書(shū)的具體要求，我方在蒸汽鍋爐的控制系統(tǒng)中遵循以下的一些控制方法，以便能使系統(tǒng)更加安全、穩(wěn)定的工作：1) 控制系統(tǒng)具有手動(dòng)、自動(dòng)兩種控制方式。手動(dòng)時(shí)，通過(guò)人手動(dòng)進(jìn)行控制；自動(dòng)時(shí)，通過(guò)

10、PLC進(jìn)行自動(dòng)的控制。2) 通過(guò)增加程控器，使PLC能夠?qū)崿F(xiàn)鍋爐系統(tǒng)啟動(dòng)/停止、鍋爐發(fā)生故障、緊急停爐等順序控制要求。3) 在設(shè)計(jì)時(shí)，增加優(yōu)先控制理念，使設(shè)備的硬聯(lián)鎖、保護(hù)指令具有最高優(yōu)先級(jí)；其次手動(dòng)指令比自動(dòng)指令優(yōu)先。使被控設(shè)備的“啟動(dòng)”、“停止”或“開(kāi)”、“關(guān)”指令互相閉鎖，且使被控設(shè)備向安全方向動(dòng)作。4) 增加系統(tǒng)聯(lián)鎖保護(hù)功能，通過(guò)聯(lián)鎖、聯(lián)跳和保持跳閘功能來(lái)保證被控對(duì)象的安全。機(jī)組的硬聯(lián)鎖及保護(hù)跳閘功能，包括緊急跳閘均采取硬接線(xiàn)連接。5) 為了增加系統(tǒng)工作的可靠性，風(fēng)機(jī)、變頻器/水泵、程控器、開(kāi)關(guān)電源、觸摸屏、軸流風(fēng)扇、PLC、接觸器線(xiàn)圈、報(bào)警器、門(mén)控?zé)舴謩e由獨(dú)立電源控制。通過(guò)在電控柜內(nèi)

11、增加溫度傳感器，使軸流風(fēng)扇受電控柜內(nèi)溫度控制其啟動(dòng)、停止，以此來(lái)延長(zhǎng)軸流風(fēng)機(jī)的壽命和保證配電柜內(nèi)溫度的正常。5.5.4 鍋爐安全保護(hù)功能根據(jù)具體要求和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性理念，我們?cè)阱仩t的控制中進(jìn)行了安全保護(hù)功能的設(shè)計(jì)，通過(guò)這些完善的安全保護(hù)功能，系統(tǒng)能夠安全、穩(wěn)定地運(yùn)行，具體安全保護(hù)功能如下所示：1) 鍋爐低水位保護(hù)功能，并能夠?qū)崿F(xiàn)聲光報(bào)警。2) 鍋爐極低水位保護(hù)功能，并能夠?qū)崿F(xiàn)聲光報(bào)警、停爐功能。3) 鍋爐高水位保護(hù)功能，并能夠?qū)崿F(xiàn)聲光報(bào)警。4) 鍋爐超高蒸汽壓力保護(hù)功能，并能夠?qū)崿F(xiàn)聲光報(bào)警。5) 鍋爐極高蒸汽壓力保護(hù)功能，并能夠?qū)崿F(xiàn)停爐及有聲光報(bào)警功能。6) 鍋爐排煙溫度超高報(bào)警，并能夠做出

12、聲光報(bào)警提示。7) 鍋爐故障熄火程序保護(hù)功能，并能夠?qū)崿F(xiàn)停爐及聲光報(bào)警，待故障解除方可重新啟爐。8) 增設(shè)UPS電源，做到斷電保護(hù)功能。9) 通過(guò)檢測(cè)器件，實(shí)時(shí)檢測(cè)天燃?xì)鈮毫?，?dāng)壓力過(guò)低進(jìn)行聲光報(bào)警提示。10) 通過(guò)對(duì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，滿(mǎn)足手動(dòng)自動(dòng)無(wú)擾動(dòng)切換和重要參數(shù)的雙重指示、總電壓指示和鼓風(fēng)、水泵電機(jī)電流指示等。11) 通過(guò)PLC進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)運(yùn)行參數(shù)，做到安全運(yùn)行聯(lián)鎖保護(hù)，遇到問(wèn)題實(shí)時(shí)切換。12) 通過(guò)對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)閥門(mén)密封性保護(hù)功能。13) 對(duì)燃燒器內(nèi)部器件進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)火焰裝置進(jìn)行檢測(cè)。14) 對(duì)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)保護(hù)，遇到故障或緊急情況實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警，聯(lián)鎖。15) 對(duì)給水泵變頻器

13、進(jìn)行通訊檢測(cè)，遇到故障進(jìn)行故障報(bào)警，聯(lián)鎖16) 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)溫度、壓力和水位傳感器進(jìn)行檢測(cè)，遇到某個(gè)傳感器故障報(bào)警后，對(duì)相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行聯(lián)鎖17) 能夠?qū)崿F(xiàn)斷電參數(shù)記憶、保護(hù)功能18) 實(shí)現(xiàn)給水泵與鍋爐高液位硬聯(lián)鎖。19) 實(shí)現(xiàn)給水泵與除氧水箱低液位硬聯(lián)鎖。20) 將所有空開(kāi)、接觸器狀態(tài)進(jìn)入PLC并能夠?qū)⑵錉顟B(tài)上傳至中控室。5.5.5 鍋爐系統(tǒng)觸摸屏設(shè)計(jì)功能根據(jù)具體要求及鍋爐控制系統(tǒng)的控制情況，觸摸屏的設(shè)計(jì)要能夠?qū)崟r(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控，并能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行操作。在參數(shù)的采集上，能快速準(zhǔn)確地采集參數(shù)數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)、參數(shù)設(shè)置、報(bào)警、性能指示，為操作人員提供操作依據(jù)。1) 觸摸屏模擬圖部分設(shè)計(jì)在觸摸屏畫(huà)面的設(shè)計(jì)

14、中，工藝流程模擬圖分為系統(tǒng)總覽圖、燃燒系統(tǒng)圖、汽水系統(tǒng)圖、煙氣系統(tǒng)圖、給水系統(tǒng)圖等，模擬圖顯示鍋爐及其輔機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、各種變量數(shù)值、設(shè)備狀態(tài)，處于報(bào)警的變量以變色、閃爍、自動(dòng)彈出相關(guān)畫(huà)面等方式顯示，下面是觸摸屏內(nèi)模擬圖所設(shè)計(jì)的內(nèi)容：a) 鍋爐運(yùn)行方面： 對(duì)系統(tǒng)故障能智能識(shí)別和實(shí)時(shí)處理，確保鍋爐和燃燒器的安全可靠運(yùn)行。 風(fēng)機(jī)狀況，包括風(fēng)機(jī)的運(yùn)行、停止、故障狀態(tài) 給水泵變頻器的實(shí)際電壓、電流、溫度、頻率、故障信息等參數(shù) 限位開(kāi)關(guān)狀態(tài) 檢測(cè)蒸汽壓力 檢測(cè)鍋爐爐膛水位 檢測(cè)蒸汽溫度值 檢測(cè)給水溫度 檢測(cè)尾煙溫度 檢測(cè)蒸汽瞬時(shí)流量、累積流量 檢測(cè)鍋爐給水瞬時(shí)流量、累積流量 檢測(cè)天燃?xì)馑矔r(shí)流量、累積流量b)

15、 燃燒器部分： 檢測(cè)風(fēng)壓開(kāi)關(guān) 檢測(cè)點(diǎn)火變壓器 檢測(cè)點(diǎn)火閥 檢測(cè)主氣閥1 檢測(cè)主氣閥2 檢測(cè)火焰狀態(tài) 檢測(cè)具有參數(shù)設(shè)與修改功能及畫(huà)面 檢測(cè)鍋爐準(zhǔn)備條件就緒（程控器端子5）2) 觸摸屏直方圖部分設(shè)計(jì)模擬量顯示，PID 棒圖，顯示模擬量控制回路工作狀態(tài)和棒圖，每個(gè)回路可進(jìn)行手動(dòng)/自動(dòng)切換及上、下限報(bào)警。設(shè)有溫度、壓力、水位棒圖，可形象觀查其變化。3) 電控柜內(nèi)主要器件、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及總線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)視。4) 觸摸屏工藝參數(shù)設(shè)計(jì)：通過(guò)參數(shù)表,控制器顯示及設(shè)定主要工藝參數(shù)和控制參數(shù)。5) PID 回路參數(shù)設(shè)定授權(quán)人員可以在線(xiàn)修改回路控制的PID 參數(shù)或手/自動(dòng)狀態(tài)等。6) 觸摸屏趨勢(shì)分析設(shè)計(jì)：顯示主要工藝參數(shù)的實(shí)

16、時(shí)趨勢(shì)圖，如流量、壓力、溫度和水位等；7) 事件報(bào)警和系統(tǒng)響應(yīng)設(shè)計(jì)顯示故障信息、報(bào)警分級(jí)，有助于車(chē)間檢修人員及時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行情況，及時(shí)地找出設(shè)備故障點(diǎn)，提高設(shè)備利用率。8) 觸摸屏故障幫助設(shè)計(jì)：當(dāng)出現(xiàn)各種故障時(shí)，觸摸屏出現(xiàn)紅色故障小畫(huà)面 ，畫(huà)面上顯示有故障來(lái)源及故障處理方法。9) 觸摸屏密碼認(rèn)證設(shè)計(jì)系統(tǒng)參數(shù)、運(yùn)行參數(shù)及運(yùn)行時(shí)間查詢(xún)需輸入密碼，只有密碼正確后，才能進(jìn)入相應(yīng)的功能模塊。10) Profibus-Dp網(wǎng)絡(luò)診斷功能設(shè)計(jì)能有效診斷Profibus-Dp網(wǎng)絡(luò)內(nèi)設(shè)備的故障狀態(tài)。11) 觸摸屏的其它功能 手動(dòng)自動(dòng)無(wú)擾動(dòng)切換鍋爐負(fù)荷運(yùn)行方式，且對(duì)鍋爐運(yùn)行不造成影響，當(dāng)壓力超高時(shí)，聲光報(bào)警； 當(dāng)蒸

17、汽壓力低于設(shè)定的下限時(shí)，鍋爐自動(dòng)啟動(dòng)。當(dāng)蒸汽壓力高于上限值時(shí)，鍋爐自動(dòng)停止。 燃燒器的負(fù)荷大小隨壓力的整定值自動(dòng)變化為大火或小火。5.5.6 鍋爐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖紙鍋爐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖紙見(jiàn)“十四設(shè)計(jì)圖紙”。六、 鍋爐控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計(jì)5.6.1 鍋爐液位三沖量變頻控制鍋爐液位的控制是鍋爐控制的一個(gè)難點(diǎn)，鍋爐水位的穩(wěn)定是鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，水位不穩(wěn)將會(huì)使鍋爐頻繁地停機(jī)，從而影響到供汽的穩(wěn)定性，進(jìn)而給用戶(hù)造成費(fèi)用上的增加和生產(chǎn)的不穩(wěn)定。鍋爐液位控制反映給水量與供汽量的動(dòng)態(tài)平衡，屬于典型的串級(jí)加前饋控制方式。給水流量作為副調(diào)回路，克服給水流量變化擾動(dòng)；鍋爐液位作為主調(diào)回路。通過(guò)調(diào)節(jié)變頻給水泵的頻率，

18、使鍋爐液位處于合理的范圍內(nèi)。針對(duì)鍋爐液位的特點(diǎn)，我公司在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上采用變頻補(bǔ)水的三沖量控制邏輯，三沖量?jī)?nèi)容為：鍋爐液位、蒸發(fā)量、給水量等三部分組成，通過(guò)合理的編程，使PLC控制給水泵的頻率，使鍋爐液位恒定在設(shè)定的水位范圍。在鍋爐液位的設(shè)計(jì)中，給水流量作為內(nèi)環(huán)隨動(dòng)控制，而氣包液位作為外環(huán)校正控制，由蒸汽流量作前饋補(bǔ)償及虛假水位補(bǔ)償。其調(diào)節(jié)原理如下圖所示：具體工作原理為：當(dāng)負(fù)荷增加時(shí)，蒸汽流量fD也增加，水位H下降，前饋補(bǔ)償系數(shù)a0會(huì)抵消該部分的水位下降，同時(shí)由于氣壓的下降，出現(xiàn)了虛假水位的迅速上升，其負(fù)的微分前饋補(bǔ)償環(huán)節(jié)使給水流量急劇減少，就能使水位的上升副度減少，給水流量fW擾動(dòng)，通過(guò)內(nèi)環(huán)P

19、I調(diào)節(jié)使其穩(wěn)定，外環(huán)的負(fù)反饋通過(guò)水位誤差進(jìn)一步修正PID調(diào)節(jié)的輸入，并使水位H達(dá)到給定H0。通過(guò)PID調(diào)節(jié)鍋爐給水調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，來(lái)控制給水量。fD,fW分別為蒸汽流量及給水流量的擾動(dòng);PIPLC計(jì)算參數(shù),GO1給水流量的作用下,水位變化的傳遞函數(shù);GF2蒸汽流量擾動(dòng)下水位變化的傳遞函數(shù);D,W分別為蒸汽流量及給水流量的分流系數(shù);H0水位給定信號(hào)。鍋爐液位三沖量設(shè)計(jì)的好處：1) 通過(guò)水泵變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定供水，使水位保持合適的范圍之內(nèi)，鍋爐運(yùn)行更平穩(wěn)。2) 軟啟動(dòng)、軟停止，沒(méi)有啟動(dòng)沖擊電流，水泵壽命大大延長(zhǎng)。3) 變頻節(jié)能，節(jié)約鍋爐運(yùn)行成本。4) 手動(dòng)/自動(dòng)自由切換，調(diào)節(jié)更方便，運(yùn)行更可靠。5

20、) 全電腦控制，控制性能更優(yōu)越，功能更完善。5.6.2 鍋爐燃燒順序控制設(shè)計(jì)為了保證控制蒸汽鍋爐按照安全規(guī)范啟動(dòng)設(shè)備、停止設(shè)備，系統(tǒng)引入順序控制的方法。在遇到異常情況發(fā)生時(shí)，能夠及時(shí)報(bào)警，當(dāng)達(dá)到連鎖保護(hù)值時(shí)，啟動(dòng)相應(yīng)的連鎖保護(hù)停止設(shè)備運(yùn)行，未在連鎖保護(hù)范圍內(nèi)的異常情況時(shí)，操作人員視其情節(jié)嚴(yán)重，可作相應(yīng)的處理，以保證鍋爐安全生產(chǎn)。根據(jù)燃燒器運(yùn)行的程序，具體可以將其分為五個(gè)部分，這幾個(gè)部分是一個(gè)串行的控制邏輯，具體內(nèi)容如下所示：1) 準(zhǔn)備程序燃燒器運(yùn)行前，首先必須進(jìn)行爐膛吹掃。爐膛吹掃時(shí)開(kāi)啟鼓風(fēng)設(shè)備進(jìn)行吹掃。2) 點(diǎn)火程序系統(tǒng)吹掃完畢后，燃燒器進(jìn)入點(diǎn)火程序，點(diǎn)火子程序?yàn)榍按祾叽蚧瘘c(diǎn)輔火點(diǎn)主火火焰控

21、制。3) 連鎖運(yùn)行當(dāng)系統(tǒng)點(diǎn)火成功后，燃燒器進(jìn)入火焰調(diào)節(jié)。系統(tǒng)的控制目標(biāo)是保證蒸汽壓力滿(mǎn)足負(fù)荷的要求；系統(tǒng)的控制對(duì)象是燃燒器的進(jìn)風(fēng)量和進(jìn)氣量。系統(tǒng)采集蒸汽壓力信號(hào)，同時(shí)設(shè)定期望值，通過(guò)PID算法，使得系統(tǒng)實(shí)時(shí)連續(xù)調(diào)節(jié)燃燒器的進(jìn)風(fēng)量和進(jìn)氣量。4) 停爐程序當(dāng)系統(tǒng)停爐時(shí)，關(guān)閉切斷燃料供給，進(jìn)行后吹掃，最后進(jìn)行燃燒器復(fù)位。5.6.3 鍋爐蒸汽壓力和燃燒控制鍋爐蒸汽壓力通過(guò)調(diào)節(jié)燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度、配風(fēng)等參數(shù)實(shí)現(xiàn)控制要求，所以在構(gòu)建蒸汽壓力-燃燒控制方案時(shí)，將壓力檢測(cè)值和設(shè)定值經(jīng)過(guò)比較，其偏差作為控制器的輸入信號(hào)，控制器進(jìn)行P、I、D運(yùn)算后，輸出控制信號(hào)去調(diào)節(jié)燃?xì)獾拈_(kāi)度。為了溫度的穩(wěn)定，系統(tǒng)引入蒸汽流量作為

22、前饋信號(hào)，更為及時(shí)操縱燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥和鼓風(fēng)機(jī)。壓力低就會(huì)加大調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度，高則減少調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度。穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，總風(fēng)量調(diào)節(jié)采用以主汽壓力PID輸出值做比例控制，如有必要引入風(fēng)溫、風(fēng)壓補(bǔ)償?shù)?。燃燒控制算法帶有人工指?dǎo)功能，用戶(hù)可以指設(shè)定從點(diǎn)火到滿(mǎn)負(fù)荷的時(shí)間，因此，在不同的壓力狀態(tài)下，一旦用戶(hù)輸入了起動(dòng)滿(mǎn)負(fù)荷的時(shí)間要求，燃燒控制軟件將根據(jù)實(shí)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(kāi)式燃燒，在接近滿(mǎn)負(fù)荷狀態(tài)，智能化軟件根據(jù)動(dòng)態(tài)的PID參數(shù)對(duì)燃燒風(fēng)門(mén)進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證滿(mǎn)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(mǎn)足不同溫度狀態(tài)下從起動(dòng)到滿(mǎn)負(fù)荷的時(shí)間要求。5.6.4 鍋爐燃燒器設(shè)備控制鍋

23、爐在燃燒時(shí)遵循一定的順序，這個(gè)順序的控制是通過(guò)程控器進(jìn)行控制的。每一個(gè)步驟都有自己的運(yùn)行條件，具體內(nèi)容如下所示：1) 準(zhǔn)備階段。a) 檢測(cè)所有的閥門(mén)，燃?xì)鈺r(shí)關(guān)閉所有調(diào)節(jié)閥門(mén)。b) 通過(guò)檢測(cè)檢查火焰檢測(cè)信號(hào)，判斷是否處于“未著火”狀態(tài)，否則有火焰檢測(cè)器故障報(bào)警。c) 檢查風(fēng)壓開(kāi)關(guān)的常開(kāi)觸點(diǎn)應(yīng)處于斷開(kāi)狀態(tài)，否則即是壓力檢測(cè)開(kāi)關(guān)有故障。d) 對(duì)燃?xì)獾墓鈮毫Γǜ邏?、低壓）進(jìn)行判斷。如不符合要求則則停止燃燒啟動(dòng)程序并報(bào)警。2) 燃?xì)鈺r(shí)檢漏階段 通過(guò)DSLC氣密封試驗(yàn)控制器分別對(duì)兩種燃?xì)獾那袛嚅y門(mén)進(jìn)行密封性能檢測(cè)，如未達(dá)到預(yù)定要求，則停止燃燒裝置的運(yùn)行并報(bào)警。3) 前吹掃階段a) 檢漏通過(guò)后即進(jìn)入前吹掃

24、階段：b) 鼓風(fēng)機(jī)送電。延時(shí)10秒，檢查風(fēng)壓有未建立（風(fēng)壓檢測(cè)開(kāi)關(guān)常開(kāi)觸點(diǎn)應(yīng)閉合）。有風(fēng)壓則進(jìn)入下一步；無(wú)風(fēng)壓，報(bào)警停機(jī)。c) 風(fēng)門(mén)蝶閥伺服執(zhí)行器開(kāi)至最大位置吹掃時(shí)間約40秒，關(guān)小風(fēng)門(mén)至點(diǎn)火位置（全關(guān)）。4) 點(diǎn)火階段a) 控制器使點(diǎn)火變壓器得電，開(kāi)始高壓點(diǎn)火。5秒鐘后控制器打開(kāi)主氣閥(主燃油閥）和點(diǎn)火氣閥（點(diǎn)火油閥）。如在安全時(shí)間段（3秒）內(nèi)，點(diǎn)火槍火焰穩(wěn)定形成，則關(guān)閉點(diǎn)火變壓器進(jìn)入下一步驟，否則報(bào)警點(diǎn)火失敗。b) 第一次點(diǎn)火報(bào)警后30秒自動(dòng)進(jìn)行第二次點(diǎn)火，如第二次點(diǎn)火失敗即鎖定報(bào)警。5) 正常工作階段a) 點(diǎn)火成功后延時(shí)5秒鐘，相應(yīng)燃料的主閥打開(kāi)，而后風(fēng)門(mén)調(diào)節(jié)閥逐漸開(kāi)大，相應(yīng)燃料的調(diào)節(jié)閥同

25、步開(kāi)大至小火位置，保持燃燒10秒鐘。b) 根據(jù)鍋爐的負(fù)荷要求自動(dòng)調(diào)整燃料調(diào)節(jié)閥和風(fēng)門(mén)調(diào)節(jié)閥。c) 根據(jù)燃料調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，通過(guò)不同燃料的熱值折算，計(jì)算出空氣調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度。d) 風(fēng)門(mén)調(diào)節(jié)閥和燃料調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作次序?yàn)椋杭迂?fù)荷時(shí)，先加風(fēng)后加燃料；減負(fù)荷時(shí)，先減燃料后減風(fēng)。6) 停機(jī)a) 運(yùn)行中遇到熄火，燃料壓力異常，風(fēng)壓異常等故障時(shí)，所有燃料閥均應(yīng)關(guān)閉，切斷燃料供應(yīng)并報(bào)警。b) 得到停爐指令，所有燃料閥均應(yīng)關(guān)閉，切斷燃料供應(yīng)。c) 風(fēng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行10秒左右，執(zhí)行后吹掃程序吹盡爐膛余氣，最后停機(jī)。七、 集中監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)和控制功能5.7.1 集中監(jiān)控系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)集中監(jiān)控系統(tǒng)需要和三臺(tái)蒸汽鍋爐進(jìn)行TCP/IP

26、方式的通訊，監(jiān)控鍋爐的運(yùn)行參數(shù)，并且還要和輔機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通訊，監(jiān)控輔機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)如下圖示：5.7.2 集中監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)及功能針對(duì)標(biāo)書(shū)的具體要求，我公司對(duì)集中監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括3臺(tái)蒸汽鍋爐的監(jiān)控，并能對(duì)鍋爐液位進(jìn)行視頻監(jiān)控，及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)查看。通過(guò)對(duì)接收到的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，生成曲線(xiàn)和報(bào)表，以方便對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析?，F(xiàn)將集中監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控進(jìn)行如下的設(shè)計(jì)：1) 監(jiān)控軟件采用IFIX 5.1（開(kāi)發(fā)版）。2) PLC傳送數(shù)據(jù)到集中監(jiān)控系統(tǒng)。3) 監(jiān)控通訊：控制系統(tǒng)之間采用TCP/IP協(xié)議以太網(wǎng)方式連接。傳輸介質(zhì)為屏蔽雙絞線(xiàn)。通訊速率10/100Mb. 4) 畫(huà)面監(jiān)控：滿(mǎn)足集中控制的需要，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控計(jì)算機(jī)對(duì)鍋爐系統(tǒng)控制和監(jiān)控。5) 具有動(dòng)態(tài)監(jiān)控模擬畫(huà)面及相關(guān)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及參數(shù)設(shè)定、修改、顯示功能。6) 對(duì)鍋爐本體的監(jiān)控。a) 3臺(tái)鍋爐的蒸汽壓力、蒸汽溫度、蒸汽流量、給水溫度、給水流量、尾煙溫度、天然氣流量、鍋爐水位，燃汽比，以及給水泵變頻器的實(shí)際電壓、電流、溫度、頻率、故障信息等參數(shù)；b) 3臺(tái)鍋爐燃燒機(jī)的狀態(tài)：風(fēng)機(jī)啟動(dòng)/停止、風(fēng)壓開(kāi)關(guān)、點(diǎn)火變壓器、點(diǎn)火閥、主氣閥1、主氣閥2、火焰狀態(tài)、鍋爐啟動(dòng)的安全條件是否就緒等狀態(tài)。5.7.3 監(jiān)控中心其他監(jiān)控功能1) 運(yùn)行趨勢(shì)：具有重要參數(shù)的實(shí)時(shí)趨勢(shì)