熱水鍋爐電氣控制系統(tǒng)設計畢業(yè)設計說明書

1、本科生畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文）題 目：熱水鍋爐電氣控制系統(tǒng)設計 學生姓名： 學 號： 3 專 業(yè)：自動化 班 級：0 指導教師：師 熱水采暖鍋爐電氣控制系統(tǒng)設計摘要 鍋爐是工業(yè)生產(chǎn)或生活采暖的供熱源，按其供熱的方式分為蒸汽和熱水兩種。前者主要用于發(fā)電、工業(yè)生產(chǎn)及間接供熱；后者主要用于生活供暖和生活熱水。電氣控制系統(tǒng)一般稱為電氣設備二次控制回路，為了保證鍋爐系統(tǒng)一次設備運行的可靠與安全，需要有許多輔助低壓電氣設備為之服務。這些設備要有以下功能： (1)自動控制功能：高壓和大電流開關設備的體積很大，一般都采用操作系統(tǒng)來控制分、合閘，特別是當設備出故障時，需要開關自動切斷電路，要有一套自動控制的電

2、氣操作設備，對供電設備進行自動控制。 (2)保護功能：電氣設備與線路在運行過程中會發(fā)生故障，電流(或電壓)會超過設備與線路允許工作的范圍與限度，這就需要一套檢測這些故障信號并對設備和線路進行自動調(diào)整(斷開、切換等)的保護設備。 (3)監(jiān)視功能：電是眼睛看不見的，一臺設備是否帶電或斷電，從外表看無法分辨，這就需要設置各種視聽信號，對一次設備進行電氣監(jiān)視。 (4)測量功能：監(jiān)視信號只能定性地表明設備的工作狀態(tài)(有電或斷電)，如果想定量地知道電氣設備的工作情況，還需要有各種儀表測量設備，測量線路的各種參數(shù)，如電壓、電流、頻率和功率的大小等。關鍵詞：鍋爐系統(tǒng)、低壓電氣設備、電機、變頻器 hot wat

3、er heating boiler electrical control system design abstractheating of the boiler is the industrial production or the life of the heating source, according to the heating way is divided into two kinds of steam and hot water. the former is mainly used for power generation, industrial production, and i

4、ndirect heating; the latter is mainly used for heating and living hot water of life. electrical control system is generally referred to as the secondary control circuit of the electrical equipment, in order to guarantee a boiler system equipment running reliability and safety, need many low auxiliar

5、y electrical equipment for the service. the equipment should have the following functions: (1) automatic control function: the volume of a high voltage and large current switch equipment is very big, generally uses the operating system to control points, closing, especially when the equipment is out

6、 of order, need to switch to cut off the circuit automatically, to a set of automatic control electric equipment operation, automatic control of power supply equipment. (2) protection function: electrical equipment and line that breaks down in the process of running, the current (or voltage) is beyo

7、nd the scope of equipment and line allowed to work with, which requires a set of detecting the fault signal and automatically adjust for equipment and lines (disconnected, switch, etc.) the protection of the equipment. (3) the monitoring functions: electricity is invisible to the eyes, whether a dev

8、ice is charged or blackout, outwardly is unable to distinguish, it is need to set up all kinds of audio and video signals, electrical monitoring on a device. (4) measurement functions: monitoring signals can only be qualitatively show that the working state of the equipment (electricity or without e

9、lectricity), if you want to know quantitatively the performance of the electrical equipment, also need to have all kinds of gauge measuring equipment, measuring circuit of the various parameters, such as the size of the voltage, current, frequency and power, etc. key words: boiler system, low voltag

10、e electrical equipment, motor, frequency converter目錄摘要iabstractii第一章 鍋爐系統(tǒng)11.1鍋爐系統(tǒng)概況11.1.1鍋爐的分類11.1.2鍋爐設備配置21.2鍋爐設備工藝要求31.2.1 熱水鍋爐供暖系統(tǒng)簡介31.2.2 鍋爐及部分輔機設備的功能41.2.3 鍋爐運行中的有關參數(shù)51.2.4鍋爐工作的基本過程71.2.5鍋爐供暖系統(tǒng)主要包括的兩個控制任務81.2.6鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的任務主要8第二章 電氣控制線路設計102.1常用的控制線路的基本回路的組成102.2 常用電氣圖舉例112.2.1點動控制線路112.2.2連續(xù)運轉(zhuǎn)控制

11、線路（自鎖）112.2.3兩地控制線路122.3 熱水采暖鍋爐輔機電氣圖設計122.3.1設計控制系統(tǒng)的要求122.3.2 各輔機電氣圖設計13第三章 執(zhí)行器部分153.1電纜的選擇153.2接觸器的選擇163.3電流互感器的選擇173.4壓力傳感器的選擇183.4.1 壓阻式壓力傳感器原理及應用183.4.2壓阻效應183.4.3壓阻式壓力傳感器的優(yōu)缺點183.5溫度傳感器的選擇193.5.1熱電阻193.5.2熱電偶20第四章 相關儀表選型224.1 交流電流表選擇224.2數(shù)顯表234.2.1數(shù)顯表簡介234.2.2數(shù)顯表的選用234.3電磁閥254.3.1電磁閥的工作原理25第五章 變

12、頻柜、配電柜和軟啟動器介紹265.1變頻柜的功能265.2變頻柜、配電柜的選擇275.3 軟啟動器介紹27第六章 變頻器的選擇與使用296.1變頻器296.2變頻器基本原理296.2.1變頻器控制原理296.3變頻器選型296.4變頻器與電機的距離確定電纜和布線方法316.5三相變頻器主回路端子說明336.5.1注意及警告336.5.2配線注意事項336.6變頻器操作與顯示356.6.1面板示意圖356.6.2指示燈說明366.6.3操作面板的操作流程376.7變頻器參數(shù)設定396.8變頻器的接地446.9變頻器的防護問題446.10常見故障分析45參考資料及文獻46總結47致謝48vi第一章

13、 鍋爐系統(tǒng)1.1鍋爐系統(tǒng)概況一、鍋爐是工業(yè)生產(chǎn)或生活采暖的供熱源，按其供熱的方式分為蒸汽和熱水兩種。前者主要用于發(fā)電、工業(yè)生產(chǎn)及間接供熱；后者主要用于生活供暖和生活熱水。從80年代石橫工程全套引進第一臺300mw機組到至今，鍋爐廠房控制系統(tǒng)、控制思路發(fā)生了很大的變化，其設計己基本成熟。由原來的繼電器實現(xiàn)控制功能轉(zhuǎn)化為用plc實現(xiàn)控制功能，隨著電力系統(tǒng)市場的開放，減人增效越來越得到工廠包括各級領導的重視，如何優(yōu)化車間的控制已成為每個工程所必須面臨的問題。 二、本次設計為熱水采暖鍋爐電氣控制系統(tǒng)設計。 設計要求為：1、設計出引風機、鼓風機、循環(huán)泵等輔機的電氣控制線路。選擇相應的電器，對有聯(lián)鎖控制要

14、求的設備應既可聯(lián)鎖控制、又可單獨控制，通過轉(zhuǎn)換開關切換。所有輔機電氣設備均應有過載保護、短路保護、缺相保護。2、設計出電氣控制系統(tǒng)圖，要求有電源進線柜、配電柜及上述輔機的電氣控制柜，選擇出柜體型號。3、鍋爐除上述輔機外還有照明用電、小型吊車用電、臨時用電，設計出配電線路圖。4、對需要顯示的量應選擇出合適的傳感器及儀表，各測量信號送入儀表。畫出其電路圖。1.1.1鍋爐的分類鍋爐的燃料多分為煤和燃油，還有天然氣等。按其蒸發(fā)能力大小可分為三類： （1） 小型鍋爐 蒸發(fā)量在10t/h及以下，多用于工業(yè)生產(chǎn)及采暖。主要是火箭或火箭管組合及小型水管式。（2） 中型鍋爐 蒸發(fā)量為1075t/h，多用于發(fā)電廠

15、。國內(nèi)生產(chǎn)多為“ii”型。（3） 大型鍋爐 蒸發(fā)量大于75t/h，多用于發(fā)電廠。國內(nèi)生產(chǎn)多為“ii”型。 本次設計鍋爐為15t，屬于中型鍋爐。1.1.2鍋爐設備配置一、鍋爐設備配置六大系統(tǒng)（1）點火系統(tǒng)。鍋爐點火，保護及控制。（2）燃料配給系統(tǒng)。上煤機、碎（粉）煤機、煤倉及輸煤皮帶運輸機，燃油（汽）輸送泵。（3）燃煤系統(tǒng)。爐排電動機（有些類鍋爐不用），除渣機。（4）水循環(huán)系統(tǒng)。循環(huán)水泵往往是多臺，且有備用（本次設計一用一備）。（5）補水系統(tǒng)。補水泵，往往為備用設置，以防斷水（本次設計一用一備）。有時還有水處理系統(tǒng)的系列水泵，攪拌電動機。（6）送引風系統(tǒng)。引風機（有時還有一次、二次送風之分）又稱

16、送風機、配風機又稱抽風機，本次設計用引風機送風。二、設備特點及注意事項，從控制角度有下述特點需引起重視（1） 設備相互之間往往有一定時間限制的控制順序。如點火時，循環(huán)泵先啟動，然后除渣；引風機起動數(shù)秒后鼓風機啟動；停爐時，先停鼓風和爐排，數(shù)秒后停引風和和除渣，最后停循環(huán)泵。（2）設備間往往有聯(lián)鎖：如循環(huán)泵、鼓風機和引風機，爐排和上煤機。（3）設備間往往有聯(lián)動，如鍋爐故障時，汽泡極低水位；蒸汽壓力過高時，應自動停止排風、爐排，起停循環(huán)泵等。（4）一般鍋爐屬于二級負荷，無起動給水的蒸汽鍋爐，以補水定壓的高溫熱水鍋爐的給水泵應保證可靠供電。（5）配電宜以鍋爐機組為單元，放射式配電。蒸發(fā)量為6.5t/

17、h及以下的鍋爐宜設有低配室。鍋爐房內(nèi)就地配電，起動設備宜用保護、防水、防塵型。（6）每臺鍋爐宜單獨設置控制屏，宜由鍋爐配套、宜設集控室、并將其置于室內(nèi)。（7）線纜宜穿金屬管及金屬橋架，必須注意敷設時與高溫設備的間距。（8）鍋爐間、除氧間、水處理、風機間、頂層料倉等的檢修照明，宜采用12v安全電壓。對就地指示儀表，宜設局部照明。1.2鍋爐設備工藝要求1.2.1 熱水鍋爐供暖系統(tǒng)簡介熱水供暖系統(tǒng)就是以熱水為熱媒的供暖系統(tǒng)，由熱源(熱媒制備)、熱循環(huán)系統(tǒng)(管網(wǎng)或熱媒輸送)及散熱設備(熱媒利用)三個主要部分組成。按熱水溫度的不同，又可再分為低溫熱水供暖系統(tǒng)(水溫低于100)和高溫熱水供暖系統(tǒng)(水溫高于

18、100)兩種；根據(jù)循環(huán)動力的不同，分為自然循環(huán)系統(tǒng)和機械循環(huán)系統(tǒng)。機械循環(huán)熱水采暖系統(tǒng)是由鍋爐、輸熱管道、散熱設備、水泵及空壓設備等組成。系統(tǒng)的作用壓力主要是由水泵提供的。熱水供暖鍋爐控制系統(tǒng)屬于過程控制系統(tǒng)，其控制的目標是控制鍋爐燃燒過程中的出水溫度、回水溫度、出水壓力、回水壓力、爐膛負壓等參數(shù)，使鍋爐燃燒工況良好，保證設備安全運行，滿足用戶的供熱要求。 熱水鍋爐是把燃料中的化學能經(jīng)過燃燒放出熱量，并傳遞給水，從而使低溫水變成高溫水的設備，在我國主要用于取暖和熱水供應。目前，國內(nèi)熱水鍋爐常用的燃燒設備主要是固定爐排手燒爐、雙層爐排反燒爐、抽板頂升反燒爐、鏈條爐排爐和往復推飼爐排爐。在工業(yè)機械

19、化燃煤設備中，鏈條爐排鍋爐是歷史悠久、結構完善、性能穩(wěn)定的一種，從14 mw到30 mw的熱水鍋爐都有采用鏈條爐排的產(chǎn)品，國內(nèi)生產(chǎn)的大容量熱水鍋爐幾乎都是鏈條爐排爐。本文研究的熱水鍋爐為鏈條爐排爐。熱水鍋爐與蒸汽鍋爐相同，由三個系統(tǒng)組成，即煤渣系統(tǒng)、煙風系統(tǒng)和水系統(tǒng)。與蒸汽鍋爐不同的是，熱水鍋爐的水系統(tǒng)(除汽水兩用爐外)，只產(chǎn)生溫度較高的水，而不產(chǎn)生蒸汽，而且常常與整個供暖系統(tǒng)串聯(lián)在一起。熱水鍋爐在這三個系統(tǒng)中，同時完成燃料的燃燒放熱過程，熱量傳遞過程和水的吸熱升溫過程，從而實現(xiàn)熱能的轉(zhuǎn)換。1.2.2 鍋爐及部分輔機設備的功能1、爐排：煤由煤斗落到空的爐排上，隨著爐排的轉(zhuǎn)動，煤被帶入爐中（燃燒

20、層厚度保持在150180左右），經(jīng)干燥干餾著火燃燒，然后將燃燒過的煤渣輸送出爐體外。也就是說爐排是燃料供給的設備；煤在爐排上的燃燒過程：鏈條爐是爐排上表面的煤先著火，燃燒由上而下，灰層覆蓋在燃燒層表面。鏈條爐排煤的選用：一般選用煤灰的熔點不低于1200，因為灰熔點低于1200 時，灰融化而粘結在燃料層表面，則使熔渣下部的煤層難以通風而燒不透，也就是說鏈條爐不宜用易熔性灰的煤。4kw，采用變頻調(diào)速。2、省煤器：利用鍋爐尾部低溫煙氣的熱量來加熱鍋爐給水，降低排煙溫度提高鍋爐熱效率，更為有利。提高給水溫度后，不僅可以避免冷水進入鍋筒時的水擊現(xiàn)象，而且可以減小進水管與鍋爐連接處因溫差產(chǎn)生的熱應力，并且

21、水溫提高后溶解氧和二氧化碳的釋放也可降低對鍋爐汽水系統(tǒng)的腐蝕。省煤器出口水溫至少應比相應壓力下的飽和溫度低30；3、引風機：將爐膛內(nèi)的火、煙氣按一定的工藝設計引出爐體；110kw，采用變頻調(diào)速。4、鼓風機：給爐膛內(nèi)的燃料輸入氧氣，使其更好的燃燒；55kw，采用變頻調(diào)速。5、循環(huán)泵：循環(huán)泵是用來產(chǎn)生動力，強迫有機熱載體在有機熱載體爐、用熱設備及其管道系統(tǒng)中液相流動的機械設備，是有機熱載體爐液相供熱循環(huán)系統(tǒng)的心臟。90kw，采用變頻調(diào)速。6、上煤機：上煤機主要由機體、電動機驅(qū)動裝置、輸送皮帶、控制箱、皮帶斷煤報警器、稱重裝置、取樣裝置、底部清掃鏈條刮板等組成。煤從進口落到皮帶上，在進口處皮帶上方裝

22、有一個裙狀板，以利于煤落到皮帶上。皮帶在電動機驅(qū)動下連續(xù)運轉(zhuǎn)，將煤輸送到出口處，再由落煤管送到磨煤機中。電動機驅(qū)動裝置為無級調(diào)速，以控制皮帶速度，從而調(diào)節(jié)給煤量。清掃裝置布置在皮帶下方，為鏈輪帶動，用以清掃底部落煤和雜物，防止這些雜物堆積自燃。稱重裝置安裝在兩皮帶輪中間，在其前面安裝了一根整形桿，用于修正皮帶上煤的形狀，以提高稱重精度。微機控制箱裝在給煤機外殼上，用以對給煤量的自動控制。這種給煤機使用的皮帶均為帶裙邊的皮帶，防止運行中的撒煤和跑偏現(xiàn)象。5.5kw，直接起動。7、補水泵：鍋爐補水泵作用：一種是冷凝水的循環(huán)作用，另一種是補水增壓作用。7.5kw，采用變頻調(diào)速。8、出渣機；出渣機就是

23、將煤炭在爐膛內(nèi)燃燒后產(chǎn)生的灰渣及時排出，同時維護爐膛內(nèi)的壓力。3kw，直接起動。9、除灰機：除灰機就是將鍋爐燃燒中產(chǎn)生的燃燒灰塵出去，以保證鍋爐正?？煽窟\行。7.5kw，直接起動。10、循環(huán)泵、引風機、鼓風機要有聯(lián)鎖控制，鍋爐運行應在起動循環(huán)泵之后，先起引風機，后起鼓風機，鍋爐停止時應先停鼓風機，后停引風機，然后才可停循環(huán)泵。爐排與出渣機要有聯(lián)鎖控制，起動時應先起動出渣機，后起動爐排，停止時應先停爐排，后停出渣機。1.2.3 鍋爐運行中的有關參數(shù)1、爐膛溫度：950左右，爐膛出口煙氣溫度在850950左右；爐膛溫度是根據(jù)燃料（煤）的品質(zhì)而定的：即根據(jù)煤的焦結性和灰的熔點而定； 易熔性灰：熔點低

24、于1200 可熔性灰：熔點在12001425之間 難熔性灰：熔點高于1425之間2、排煙溫度：一般在160200之間3、省煤器出口水溫：比相應壓力下的飽和溫度低304、煤層厚度：一般為150mm180mm，正常的煤層厚度與媒質(zhì)及顆粒大小有關，下列數(shù)據(jù)可作參考： 粘結性煙煤 60120 mm 不粘結性煙煤 80140 mm 低發(fā)熱值煤 100180 mm5、爐膛正負壓：負壓運行的鍋爐，維持爐膛負壓在2030pa，對鍋爐的穩(wěn)定燃燒、鍋爐房的工作條件及爐子的維護最有利；本次鍋爐爐膛為負壓運行。6、水位的控制范圍：玻璃板或玻璃管正中間即為正常水位線，水位的變化范圍應在正常水位線上下不超過40mm，當水

25、位變化達50mm時應報警； 為了防止因汽化強度增大，汽流速度加快而引起的帶水現(xiàn)象，必須保持水位比正常水位低一些，運行中的正常水位應在主汽包中心線之下約30mm處；7、水位的三線：水位表應明顯標明鍋爐最高、最低安全水位和正常水位的三條標識紅線。散裝鍋爐各水位狀況的表示方法：用膠管水準儀將鍋筒截面上3點鐘位置或9點鐘位置的沖眼位置轉(zhuǎn)移到水位表上，從該位置向下50mm就是正常水位位置。由正常水位位置向上、向下各75mm就是最高、最低安全水位位置；8、汽壓變化范圍 正常汽壓：是鍋爐設計的工作壓力 允許變動范圍：一般不大于工作壓力的0.05mpa 異常范圍：指汽壓超出工作壓力的0.15mpa事故及危險范

26、圍：指氣壓超出工作壓力0.25mpa，汽壓達到或超過這個范圍時，將引起安全閥動作，甚至危及設備的安全；9、汽溫允許變化范圍 正常汽溫：為鍋爐設計的工作溫度，即適合于汽輪機或熱力用戶所需要的汽溫 允許變化范圍：為工作溫度的5 異常范圍：為工作溫度的1520 事故及危險范圍：為工作溫度的202510、鍋爐上三大安全附件：壓力表、安全閥、水位表；11、鍋爐輔助設備：注水器、水泵、給水自動調(diào)節(jié)器、鼓、引風機、除塵器、水處理設備、各種閥門；12、鍋爐輔助受熱面：蒸汽過熱器、省煤器、空氣預熱器；13、鍋爐缺水：當鍋爐水位低于水位表最低可見邊緣，叫鍋爐缺水。停爐后用“叫水法”（沖洗水位表排水旋塞，緩慢關閉排

27、水旋塞后，看水位是否在水位表出現(xiàn)），仍可見水位在水位表內(nèi)出現(xiàn)時，叫輕微缺水；水位表已看不見水位，而采用叫水法也叫不上水時，叫嚴重缺水；14、鍋爐滿水：鍋爐水位超過水位計最高可見邊緣叫滿水，經(jīng)放水仍不能見到水位，叫嚴重滿水；15、水垢種類：碳酸鹽水垢，硫酸鹽水垢，磷酸鹽水垢，混合水垢，油垢、泥垢；16、水垢危害：增加鍋爐耗煤量，降低受熱面金屬強度，惡化水循環(huán)，引起或促進金屬腐蝕，清除水垢耗費人力、物力，損傷受熱面，縮短鍋爐使用壽命；17、軟化水：除去水中鈣鎂離子的水，叫軟化水； 軟化方法有：爐內(nèi)加藥法，爐外化學處理法，離子交換等；1.2.4鍋爐工作的基本過程 由輸煤系統(tǒng)送入煤斗的煤靠自重落在爐排

28、面上，爐排由電動機帶動由前向后移動，將煤經(jīng)過煤閘板控制煤層厚度后進入燃燒室。在燃燒室中燃燒的空氣由爐排下的風室鼓風機供給。燃料燃燒所產(chǎn)生的高溫煙氣以輻射放熱的方式向燃燒室四周的水冷壁傳遞熱，然后經(jīng)過防渣管道進入對流煙道。對流煙道是由煙墻隔成的。對流煙道中布置有對流管束等受熱面。對流管束是與上、下鍋筒連接在一起的一簇管束，管內(nèi)的水吸收煙氣熱量而升溫，一部分水在上鍋筒中被加熱，進入供水管道，送出鍋爐。對流管束的鋼管直徑一般為巾50-70mm。煙氣在煙道中沖刷對流管束，以及在下鍋筒放出熱量后，進入尾部煙道。尾部煙道內(nèi)布置有省煤器和空氣預熱器等受熱面。經(jīng)過省煤器和空氣預熱器的煙氣經(jīng)引風機和煙囪排出。排

29、出的煙氣溫度越低，說明煙氣的熱量被吸收的越充分，燃料的熱能被利用的程度越高，鍋爐的熱效率就越高。1.2.5鍋爐供暖系統(tǒng)主要包括的兩個控制任務一、燃燒系統(tǒng)控制。二、循環(huán)泵控制。其中燃燒系統(tǒng)控制是主要的，其基本任務既要使供熱量適應熱負荷的變化，還要保證燃燒的經(jīng)濟性和鍋爐運行的安全性，因而燃燒控制要通過改變給煤量來保證負荷的改變，調(diào)節(jié)送風量使之隨時與給煤量保持適當?shù)谋壤员ＷC完全燃燒和最小的熱損失；調(diào)節(jié)引風使之隨時與送風相適應，以保持爐膛負壓在一定范圍內(nèi)。循環(huán)泵控制的任務是：控制供回水流量與壓力，從而間接地影響供回水溫度。1.2.6鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的任務主要(1)穩(wěn)定鍋爐的出水溫度，使其始終保持在

30、設定值附近。出水溫度的設定值與室外溫度以及消耗熱量(熱負荷)的變化相關。每天不同時段，根據(jù)總結的控制規(guī)律設定出水溫度給定值，以出水溫度為被控量，改變?nèi)济毫浚M而改變爐排與鼓風機的轉(zhuǎn)速比，進而達到出水溫度與給定值一致。(2)保證燃燒的經(jīng)濟性。在給定出水溫度的情況下，需要調(diào)節(jié)鼓風量與給煤量的比例，使鍋爐運行在最佳燃燒狀態(tài)。運行初始，根據(jù)經(jīng)驗設定風煤比，使耗煤量與鼓風量成一定比例關系，在煤質(zhì)變化時用一個電位器調(diào)節(jié)風煤比的值，使燃煤充分燃燒。 (3)保證引風和鼓風的正確配比，維持爐膛負壓值。爐膛負壓的變化，反映了引風量與鼓風量的適應程度。如果爐膛負壓太小，爐膛容易向外噴火，既可能危及設備與工作人員的安

31、全又會造成環(huán)境污染及能量的浪費。負壓過大，爐膛的進風量增大，增加引風機的電耗和煙氣帶走的熱量損失。 第二章 電氣控制線路設計2.1常用的控制線路的基本回路的組成 （1）、電源供電回路。供電回路的供電電源有ac380v和220v等多種。 （2）、保護回路。保護(輔助)回路的工作電源有單相220、36v或直流220、24v等多種，對電氣設備和線路進行短路、過載和失壓等各種保護，由熔斷器、熱繼電器、失壓線圈、整流組件和穩(wěn)壓組件等保護組件組成。 （3）、信號回路。能及時反映或顯示設備和線路正常與非正常工作狀態(tài)信息的回路，如不同顏色的信號燈，不同聲響的音響設備等。（4）、自動與手動回路。電氣設備為了提高

32、工作效率，一般都設有自動環(huán)節(jié)，但在安裝、調(diào)試及緊急事故的處理中，控制線路中還需要設置手動環(huán)節(jié)，通過組合開關或轉(zhuǎn)換開關等實現(xiàn)自動與手動方式的轉(zhuǎn)換。 （5）、制動停車回路。切斷電路的供電電源，并采取某些制動措施，使電動機迅速停車的控制環(huán)節(jié)，如能耗制動、電源反接制動，倒拉反接制動和再生發(fā)電制動等。 （6）、自鎖及閉鎖同路。啟動按鈕松開后，線路保持通電，電氣設備能繼續(xù)工作的電氣環(huán)節(jié)叫自鎖環(huán)節(jié)，如接觸器的動合觸點串聯(lián)在線圈電路中。兩臺或兩臺以上的電氣裝置和組件，為了保證設備運行的安全與可靠，只能一臺通電啟動，另一臺不能通電啟動的保護環(huán)節(jié)，叫閉鎖環(huán)節(jié)。如兩個接觸器的動斷觸點分別串聯(lián)在對方線圈電路中。2.2

33、 常用電氣圖舉例2.2.1點動控制線路 2.2.2連續(xù)運轉(zhuǎn)控制線路（自鎖） 2.2.3兩地控制線路 2.3 熱水采暖鍋爐輔機電氣圖設計2.3.1設計控制系統(tǒng)的要求1、兩臺鍋爐為一用一備，引風機電機功率為110kw，鼓風機電機功率為55kw，循環(huán)泵電機功率為90kw，爐排電機功率為4kw。鍋爐運行應在起動循環(huán)泵之后，先起引風機，后起鼓風機，鍋爐停止時應先停鼓風機，后停引風機，然后才可停循環(huán)泵?？刂粕弦笊鲜鲈O備應有聯(lián)鎖控制。2、引風機、鼓風機、循環(huán)泵、爐排采用變頻調(diào)速控制。3、出渣機電機功率為3kw，除灰機電機功率為7.5kw，上煤機電機功率為5.5kw，每臺電機均為直接起動。爐排與出渣機要求有

34、聯(lián)鎖控制，起動時應先起動出渣機，后起動爐排，停止時應先停爐排，后停出渣機。4、操作臺不僅能夠?qū)﹀仩t輔機進行操作控制，還可以顯示其運行狀態(tài)及運行電流，同時可顯示每天鍋爐的爐膛壓力、鍋爐爐膛溫度、鍋爐出水溫度、回水溫度、出水壓力、回水壓力。并可顯示集水器及分水器上的溫度和壓力，對鍋爐出水溫、出水壓要有聲光報警。5、補水泵要求采用變頻調(diào)速控制。 2.3.2 各輔機電氣圖設計各輔機電氣圖詳見附錄圖紙，現(xiàn)將附錄圖行設計思路、電機控制、運行過程進行簡略說明。各變頻調(diào)速輔機都選用深川系列品牌。相應其它器件選型詳見后文敘述。1、補水泵（圖紙詳見附錄圖紙）補水泵在本系統(tǒng)中為一用一備，大小為7.5kw,用一臺變頻

35、器帶動。補水泵既可以變頻運行也可以工頻運行，用轉(zhuǎn)換開關sa1切換,變頻運行時候工頻不運行。變頻運行哪個水泵用轉(zhuǎn)換開關sa2切換。在圖紙中可以顯示其故障指示燈、停止指示燈和運行指示燈,1#補水泵的啟動按鈕為sb1，停止按鈕為sb2,2#補水泵的啟動按鈕為sb3，停止按鈕為sb4.操作人員就地可以控制，在操作臺也可以控制，兩個地方的控制都是既可以隨時停止也可以隨時啟動，這樣就方便了操作人員控制。2、出渣機和爐排（圖紙詳見附錄圖紙）本設計中出渣機是5.5kw和爐排4kw,出渣機直接起動，起動按鈕sb5,停止按鈕sb6,爐排是用變頻器控制調(diào)速，起動按鈕是sb7,停止按鈕是sb8,出渣機和爐排既可以聯(lián)鎖

36、控制又可以實現(xiàn)單獨控制，聯(lián)鎖控制：在啟動時候先起出渣機，再起爐排，停止時候先停爐排再停出渣機（這個交給工作人員操作）。兩個電機在操作臺和就地都可以控制。操作臺上有其運行、停止、故障指示燈、運行的電流顯示和起動停止按鈕。3、上煤機和除灰機（圖紙詳見附錄圖紙）本設計中上煤機和除灰機都是采用直接起動，電機功率是上煤機5.5kw,除灰機7.5kw，上煤機起動按鈕sb9,停止按鈕sb10，除灰機起動按鈕sb11,停止按鈕sb12，兩個電機在操作臺和就地都可以控制。操操作臺上有其運行、停止、故障指示燈、運行的電流顯示和起動停止按鈕。這兩臺電機配電柜和照明用電、小型吊車用電、臨時用電都放在一個低壓配電柜里。

37、4、循環(huán)泵、引風機、鼓風機（圖紙詳見附錄圖紙）本設計中循環(huán)泵是一用一備，先用1#循環(huán)泵，在1#循環(huán)泵出故障時候起用2#循環(huán)泵。1#循環(huán)泵是用變頻器控制起動的，2#循環(huán)泵是用軟啟動器控制起動的，兩臺泵都是90kw。引風機和鼓風機都是用變頻器控制起動的，引風機是110kw，鼓風機是55kw.1#循環(huán)泵起動按鈕sb13,停止按鈕sb14;2#循環(huán)泵起動按鈕sb15,停止按鈕sb16;引風機起動按鈕sb17,停止按鈕sb18；鼓風機起動按鈕sb19,停止按鈕sb20。引風機、鼓風機和循環(huán)泵既可以進行聯(lián)鎖控制，又可以單獨控制。聯(lián)鎖控制：用轉(zhuǎn)換開關sa4和sa5切換控制。起動的時候先起循環(huán)泵，再起引風機，

38、最后起鼓風機；停止時候先停鼓風機，再停引風機，最后停循環(huán)泵。（停止由操作人員控制）四臺電機在操作臺和就地都可以控制。操作臺上有其運行、停止、故障指示燈、運行電流顯示和起動停止按鈕。 第三章 執(zhí)行器部分3.1電纜的選擇電纜或?qū)Ь€的選擇要求包括兩方面：一是確定其型號、結構、敷設方式和使用環(huán)境等，二是選擇電纜或?qū)Ь€截面。在實際中根據(jù)具體要求，選擇原則包括：（1）、發(fā)熱大小；（2）、架空線路機械強度；（3）、電壓損失問題；（4）、經(jīng)濟條件；選擇電纜或?qū)Ь€時，有按電纜或?qū)Ь€所允許的載流量來選擇其截面的；有根據(jù)架空線路的機械強度來選擇截面的；有根據(jù)線路所允許的電壓損失來選擇截面的；也有按經(jīng)濟條件來選擇截面

39、積的。在本設計系統(tǒng)中，結合考慮熱水鍋爐特定應用場合，選擇電纜方式是按發(fā)熱條件選擇電纜的截面積的。在按發(fā)熱條件選擇電纜或?qū)Ь€的截面必需滿足下列條件：（1）、導線或電纜正常運行時，必須保證它不致因溫度過高而燒毀，因此要滿足： iy ijs 式中 iy電纜或?qū)Ь€的長期允許電流 ijs通過線路的計算電流（2）、電纜或?qū)Ь€所允許的持續(xù)電流與熔斷器熔體的額定電流、空氣開關脫扣器的動作電流之間有一定的關系。一般來說，對于支線，為了安全，必需考慮過載保護。此時電纜或?qū)Ь€的允許持續(xù)電流應大于熔體的額定電流，即要求 2.5iy ier本次設計中所有電線都選擇用銅軟線bvr 銅芯聚氯乙烯絕緣軟電線。電線選型如下表：

40、電機設備名稱及功率電流大約（a)控制回路(mm)主回路(mm)引風機 110kw220140鼓風機 55kw110120循環(huán)泵 90kw180130爐排 4kw811.5補水泵 7.5kw1512.5上煤機 5.5kw1112除灰機 7.5kw1512.5出渣機 3kw611 表3.1主控制回路導線大小型號表3.2接觸器的選擇接觸器選擇正泰品牌接觸器cj20系列220v交流接觸器，其正常的工作條件為：1、海拔高度不超過2000m。2、周圍空氣溫度-5+40。3、空氣的最大濕度不大于90%。4、污染為三級，安裝類別為類。5、安裝面與垂直面傾角度不大于5，各設備所選對應接觸器如下表：電機設備名稱及

41、功率電流大約（a)接觸器型號引風機 110kw220cj20-250鼓風機 55kw110cj20-160循環(huán)泵 90kw180cj20-250爐排 4kw8cj20-10補水泵 7.5kw15cj20-25上煤機 5.5kw11cj20-16除灰機 7.5kw15cj20-25出渣機 3kw6cj20-10 表3.2接觸器型號3.3電流互感器的選擇電流互感器原理是依據(jù)電磁感應原理的。電流互感器是由閉合的鐵心和繞繞組組成。它的一次繞組匝數(shù)很少，串在需要測量的電流的線路中，因此它經(jīng)常有線路的全部電流流過，二次繞組匝數(shù)比較多，串接在測量儀表和保護回路中，電流互感器在工作時，它的2次回路始終是閉合的

42、，因此測量儀表和保護回路串聯(lián)線圈的阻抗很小，電流互感器的工作狀態(tài)接近短路。電流互感器型號選擇如下表所示：電機設備名稱及功率電流互感器型號長 mm寬 mm高 mm引風機 110kwlqk86-0.38163105133鼓風機 55kwlqk86-0.38163105133循環(huán)泵 90kwlqk86-0.38163105133爐排 4kwlqk6-0.38150105133補水泵 7.5kwlqk6-0.38150105133上煤機 5.5kwlqk6-0.38150105133除灰機 7.5kwlqk6-0.38150105133出渣機 3kwlqk6-0.38150105133 表3.3電流互

43、感器型號3.4壓力傳感器的選擇壓力傳感器是工業(yè)實踐、儀器儀表控制中最為常用的一種傳感器，并廣泛應用于多種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、生產(chǎn)自控、鐵路交通、航空航天、石化、軍工、油井、船舶、電力、管道、機床等各類行業(yè)。力學傳感器的種類繁多：如半導體應變片壓力傳感器、電阻應變片壓力傳感器、電感式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器、電容式壓力傳感器與電容式加速度傳感器等。但在實際應用中最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器，因為它具有合理的價格和較高的精度，以及很好的線性特性。3.4.1 壓阻式壓力傳感器原理及應用壓阻式壓力傳感器是應用單晶硅材料的壓阻效應以及集成電路技術相結合制成的傳感器。壓阻式傳感器常用于壓力、拉

44、力、壓力差和可以轉(zhuǎn)變?yōu)榱Φ淖兓钠渌锢砹浚ㄈ缫何?、流量、重量、加速度、真空度、應變）的測量和控制。3.4.2壓阻效應當力作用于硅晶體時，晶體的晶格產(chǎn)生變形，使載流子從一個能谷向另一個能谷散射，引起載流子的遷移率發(fā)生變化，擾動載流子橫向和縱向的平均量，從而使硅的電阻率發(fā)生變化。這種變化因晶體的取向的不同而不同，因此硅的壓阻效應與晶體的取向有關系。硅的壓阻效應不同于金屬應變計，前者電阻隨壓力的變化主要取決于電阻率的變化，后者電阻的變化則主要取決于幾何尺寸的變化（應變），并且前者的靈敏度比后者的靈敏度大50100倍。3.4.3壓阻式壓力傳感器的優(yōu)缺點優(yōu)點：、頻率響應高(例如有的產(chǎn)品固有頻率達1.5

45、mhz以上)，適于動態(tài)測量；、體積?。ɡ缬械漠a(chǎn)品外徑可達0.25毫米），適于微型化；、精度高，可達0.010.1；、靈敏高，比金屬應變計高出很多倍，有些應用場合可不加放大器；、無活動部件，可靠性高，能工作于振動、沖擊、強干擾、腐蝕等惡劣環(huán)境。缺點：、溫度特性差，由于壓阻式壓力傳感器是用半導體材料制成的，受溫度影響較大，因此，應用在溫度變化大的環(huán)境中，必須進行溫度補償。、工藝復雜，成本高，對研制條件的要求高而且嚴格，尤其是擴散雜質(zhì)、燒結、封裝工藝等比其他傳感器的研制要復雜的多，因而成本也相對要高。本次設計stp壓力變送器選用美國原裝高精度 stp 壓力變送器擴散硅不銹鋼隔離膜傳感器。3.5溫度

46、傳感器的選擇本次設計設計溫度傳感器用于測量爐膛溫度、鍋爐回水、出水溫度、集水器和分水器溫度。測量鍋爐出水溫度、回水溫度、集水器和分水器上的溫度使用pt100熱電阻溫度傳感器，爐膛內(nèi)的溫度通常在950左右，本次設計爐膛溫度采用鉑銠熱電偶溫度傳感器測量。 3.5.1熱電阻熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。它的主要特點是測量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測量精確度是最高的，它不僅廣泛應用于工業(yè)測溫，而且被制成標準的基準儀。與熱電偶的測溫原理不同的是，熱電阻是基于電阻的熱效應進行溫度測量的，即電阻體的阻值隨溫度的變化而變化。因此，只要測量出感溫熱電阻的阻值變化，就可以測量出溫度。目前主要有金屬

47、熱電阻和半導體熱敏電阻兩類。一、金屬熱電阻和半導體熱敏電阻1、金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的近似關系式表示，即 rt=rt01+(t-t0) 式中，rt為溫度t時的阻值；rt0為溫度t0(通常t0=0)時對應電阻值；為溫度系數(shù)。2、半導體熱敏電阻的阻值和溫度關系為的近似關系式表示，即 rt=aeb/t 式中rt為溫度為t時的阻值;a、b取決于半導體材料的結構的常數(shù)。相比較而言，半導體熱敏電阻的溫度系數(shù)更大，常溫下的電阻值更高(通常在數(shù)千歐以上)，但互換性較差，非線性嚴重，測溫范圍只有-50300左右，大量用于家電和汽車的溫度檢測和控制。金屬熱電阻一般適用于-200500范圍內(nèi)的溫度測

48、量，其特點是測量準確、穩(wěn)定性好、性能可靠，在過程控制中的應用極其廣泛。目前應用最廣泛的熱電阻材料是鉑和銅：鉑電阻精度高，適用于中性或氧化性介質(zhì)，穩(wěn)定性好，具有一定的非線性，溫度越高電阻的變化率越??；銅電阻在測溫范圍內(nèi)電阻值和溫度呈線性關系，溫度線性數(shù)大，適用于無腐蝕介質(zhì)，超過150易被氧化。中國最常用的有r0=10、r0=100、r0=1000等幾種，它們的分度號分別為pt10、pt100、pt1000;銅電阻有r0=50和r0=100兩種，它們的分度號為cu50和cu100。其中pt100和cu50應用最為廣泛。3.5.2熱電偶一、熱電偶的應用原理：溫度傳感器熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測元

49、件之一。其優(yōu)點是： 測量精度高。因溫度傳感器熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。 測量范圍廣。常用的溫度傳感器熱電偶從-50+1600均可邊續(xù)測量，某些特殊溫度傳感器熱電偶最低可測到-269（如金鐵鎳鉻），最高可達+2800（如鎢-錸）。 構造簡單，使用方便。溫度傳感器熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護套管，用起來非常方便。二、熱電偶測溫基本原理：將兩種不同材料的導體或半導體a和b焊接起來，構成一個閉合回路，當導體a和b的兩個執(zhí)著點1和2之間存在溫差時，兩者之間便產(chǎn)生電動勢,因而在回路中形成一個大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應。溫度傳感器熱電偶就是

50、利用這一效應來工作的。第四章 相關儀表選型4.1 交流電流表選擇名稱：電流表6l2-a交流指針電流表 外形尺寸：80*80mm 開孔尺寸：76*76mm主要技術參數(shù) 國家標準gb/t 7676-98安裝位置儀表適用垂直安裝，允許傾斜5；除非另有規(guī)定指針偏轉(zhuǎn)角度從左向右指示存儲溫度-40+70阻尼時間小于4s工作環(huán)境溫度:-20+40,相對濕度不超過85%，且空氣中無灰塵和腐蝕性氣體絕緣強度能承受頻率為50hz的正弦波交流2kv電壓歷時1分鐘的耐壓試驗絕緣電阻大于20m/dc500v產(chǎn)品名稱型號單位測量范圍接入說明精度交流電流表6l2-aa5ma20a直接接入1.5ka30a10ka經(jīng)電流互感器

51、ct接入（二次電流為5a、1a） 6l2型電表是用途廣泛的直接作用模擬指示電測量儀表、適用于直流電路和交流電路測量：電壓、電流、功率、頻率和功率因數(shù)等電量參數(shù)。安裝式電表的優(yōu)點是可以顯示被 測量電量的變化趨勢：主要用于工礦企業(yè)，冶金，化工、電力、成套設備及各種電控裝置上。造型簡潔明快、美觀大方。產(chǎn)品性能符合gb/t7676-2002國家標準要求。本次設計主要選用9個電流儀表，在操作臺上分別對補水泵、出渣機、爐排、上煤機、除灰機、循環(huán)泵、引風機和鼓風機進行運行電流進行顯示。4.2數(shù)顯表數(shù)顯表是一種用于顯示的電子儀表，目前在各行各業(yè)均有應用，因為其顯示數(shù)據(jù)精確而且一目了然，所以在很多場合下已經(jīng)代替

52、了指針式儀表。從我們家中的電子鐘表到工廠用的顯示儀表，無論是對時間的把握還是對產(chǎn)量的控制都提供了精準的數(shù)字顯示，用數(shù)字量替換了模擬量。因此數(shù)顯表會在我們的生活中越來越普及。 4.2.1數(shù)顯表簡介到目前為止數(shù)顯表的概念還沒有統(tǒng)一的說法，但對其認識卻大都相同，顧名思義它應該是數(shù)字或字母顯示的儀表。從廣義上講，街頭隨處可見的大屏幕數(shù)字交通信號燈計時牌，車站的車次牌、工廠數(shù)控顯示表等都算是數(shù)顯表的范疇，目前的數(shù)顯表一般都與電腦、plc等設備相互連接使用。它的應用非常廣泛，大到衛(wèi)星監(jiān)控數(shù)據(jù)、小至手腕上的電子手表，可以說在現(xiàn)代社會里，它的身影無處不在，其結構并不是很統(tǒng)一，它的形狀大小也會跟著需要而變化，一

53、般為長方形的表頭配一個表身。數(shù)顯表的數(shù)字顯示一般采用led發(fā)光管或者是液晶屏幕這兩種來完成。工業(yè)、交通等一般都是采用led發(fā)光管的數(shù)顯表，因為led光源比較亮，有多種顏色，尤其是紅色，非常適合辨別。液晶顯示通常用于家用鐘表，因其自身不發(fā)光，所以比較省電。 4.2.2數(shù)顯表的選用 本次設計選用fwp 系列雙回路數(shù)字顯示儀，每個儀表上都顯示一個溫度和一個壓力，其中出水壓和出水溫度有報警，具體設置參數(shù)在實際為主。fwp 系列顯示控制儀適用于各種溫度、壓力、液位、長度等的測量控制。采用微處理器進行數(shù)字運算，可對各種非線性信號進行高精度的線性矯正。fwp 系列光柱顯示控制儀集數(shù)字測量顯示和模擬測量顯示于

54、一體，采用數(shù)碼 led顯示，可精確的顯示控制實時測量值；同時采用高精度40線光柱顯示，清晰直觀的顯示實時測量值。以方便直觀的與其它測量參數(shù)進行比較。fwp 系列顯示控制儀向用戶開啟了儀表內(nèi)部參數(shù)（包括輸入類型、 運算方式、輸出參數(shù)、通訊參數(shù)等）的設定界面。fwp 系列顯示控制儀可切換輸入多種分度號。采用先進的無跳線技 術，更改輸入分度號時，不用更改跳線或開關。整個儀表改型過程不需斷電，只需設定儀表的分度號及相關參數(shù)， 即可在線完成輸入分度號的更改。fwp 系列顯示控制儀支持多機通訊， 具有多種標準串行雙向通訊 功能， 可選擇多種通訊接品方式（如 rs-232c、rs-485、rs-422等），通訊波特率3009600bps儀表內(nèi)部參數(shù)自由設定?？膳c各種帶串行輸入輸出的設備（如電腦、可編程控制器、plc等）進行通訊，構成智能管理系統(tǒng)。配用 fwp系列數(shù)據(jù)采集器和基于 windows9x平臺的全中文 fwp工控組態(tài)軟件，可方便的實現(xiàn)多臺儀表與上位機進行聯(lián)網(wǎng)管理。本次選用d421/423系列，寬96mm、高48mm、深112mm。其對應接線端子圖如下圖： 圖4.2.2 數(shù)顯表接線端子圖4.3電磁閥電磁閥是用來控制流體自動化的基礎元件，屬于執(zhí)行器；并不限于液壓、氣動。電磁閥用于控制液壓流動方向，工廠的機械裝置一般都由液壓鋼控制，所以就會用到電磁閥。 4.3.1電磁閥的