大連新源多臺燃?xì)鉄崴仩t群控方案

1、燃?xì)鉄崴疇t群控節(jié)能方案 page 23 of 23多臺燃?xì)鉄崴疇t控制節(jié)能方案2014年8月目 錄一、項目概述3二、方案特點3三、設(shè)計依據(jù)4四、系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計5五、控制系統(tǒng)功能設(shè)計6六、單臺燃?xì)鉄崴仩t控制系統(tǒng)9七、熱水鍋爐的節(jié)能群控策略15八、控制系統(tǒng)工程實施與售后服務(wù)19九、配置清單21一、 項目概述公司根據(jù)多年的工程經(jīng)驗，結(jié)合現(xiàn)場情況和業(yè)主投資狀況，通過對現(xiàn)場的實際調(diào)研，以及與工程技術(shù)、管理人員充分的技術(shù)交流，得出本項目的總體設(shè)計思路為：多臺燃?xì)鉄崴仩t的控制采用西門子公司的s7-200系列plc控制系統(tǒng)，實現(xiàn)單臺鍋爐的自動運行與安全檢測功能。在此基礎(chǔ)上，實現(xiàn)多臺鍋爐的優(yōu)化運行控制、鍋爐出水

2、溫度的氣候補(bǔ)償計算與控制。鍋爐中央控制管理計算機(jī)負(fù)責(zé)完成所有鍋爐系統(tǒng)重要運行參數(shù)的歷史記錄、存儲、和產(chǎn)生報表并能打印輸出以及各鍋爐運行負(fù)荷的統(tǒng)一調(diào)配；同時根據(jù)鍋爐的運行狀況進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化，使鍋爐房成為新一代節(jié)約型能源中心。整個控制系統(tǒng)的設(shè)計充分體現(xiàn)了控制分散，信息管理集中的現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備控制思想的發(fā)展理念，具有投資性價比高，可靠性好、便于擴(kuò)展，技術(shù)先進(jìn)等優(yōu)點。二、 方案特點2.1減輕工人的勞動強(qiáng)度Ø 鍋爐燃燒系統(tǒng)自動控制的實現(xiàn)，減少了司爐人員的操作強(qiáng)度，正常情況下，司爐人員只需監(jiān)視鍋爐系統(tǒng)的運行狀態(tài)即可，非正常情況，司爐人員可隨時的將系統(tǒng)切換到手動運行的狀態(tài)，通過后備儀表系統(tǒng)操作鍋爐的正

3、常運行。Ø 鍋爐系統(tǒng)的生產(chǎn)報表可通過上位機(jī)的定時、隨機(jī)打印功能，按要求打印生產(chǎn)報表，減少了司爐人員的定點抄表工作量。Ø 司爐人員有更多的精力投入到鍋爐設(shè)備的尋檢和管理當(dāng)中。2.2保障鍋爐的安全穩(wěn)定運行 本控制系統(tǒng)的故障報警保護(hù)功能完善，循環(huán)泵故障停機(jī)保護(hù)功能以及電機(jī)過載、欠壓、過流、堵轉(zhuǎn)等保護(hù)功能。利用本系統(tǒng)提供的聯(lián)鎖保護(hù)接點可方便的實現(xiàn)鍋爐各電機(jī)的聯(lián)鎖停爐保護(hù)。2.3節(jié)能降耗通過采用氣候補(bǔ)償控制算法，根據(jù)氣候情況動態(tài)調(diào)整鍋爐出水溫度，達(dá)到節(jié)能降耗的目的；通過多組鍋爐優(yōu)化控制算法，循環(huán)投切各個熱水鍋爐的啟停，保證各個熱水鍋爐的運行時間的平衡，減少鍋爐的損耗，提高鍋爐的運行效

4、率。2.4提高公司的自動化管理水平該自控系統(tǒng)工程設(shè)計方案具備全面實現(xiàn)對鍋爐系統(tǒng)的計算機(jī)自動監(jiān)控和管理功能。各系統(tǒng)均能夠由獨立的plc控制站（主控下位機(jī)）自主完成鍋爐系統(tǒng)的自動運行與安全檢測。三、 設(shè)計依據(jù)31 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)我方在進(jìn)行本控制系統(tǒng)設(shè)計時，嚴(yán)格遵循以下國家制定的鍋爐及相關(guān)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)：Ø gb/t 15317 -94工業(yè)鍋爐節(jié)能監(jiān)測方法Ø gb10180 工業(yè)鍋爐熱工試驗規(guī)范Ø gbj/232-90、92電氣裝置安裝工程施工及驗收規(guī)范Ø 鍋爐房安全管理規(guī)則（勞鍋字198874號）Ø gb50259-96電氣裝置安裝工程電氣照明裝置施工及驗收

5、規(guī)范Ø gb50171-92電氣裝置安裝工程盤及二次回路結(jié)線施工及驗收規(guī)范Ø gb10180-88工業(yè)鍋爐熱工試驗規(guī)范Ø 電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規(guī)范Ø 鍋爐壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程Ø 儀表系統(tǒng)接地設(shè)計規(guī)定Ø 分散控制系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)定Ø 電氣設(shè)備安全設(shè)計導(dǎo)冊Ø 儀表供電設(shè)計規(guī)定32 系統(tǒng)設(shè)計原則我方在進(jìn)行本控制系統(tǒng)設(shè)計時，將嚴(yán)格遵循以下系統(tǒng)設(shè)計原則：安全性原則：由于鍋爐屬于壓力容器，而且工作環(huán)境比較惡劣，因此，控制系統(tǒng)首先要保證的就是鍋爐系統(tǒng)運行的安全性，這是首要設(shè)計原則。為了達(dá)到安全的目的，在一次儀表和二次

6、儀表的選型上，要嚴(yán)格遵循行業(yè)規(guī)范，從根源上保證系統(tǒng)的安全?？煽啃栽瓌t：可靠性原則是針對控制系統(tǒng)的安全而言的，同樣是為了保證鍋爐的安全運行，在控制系統(tǒng)設(shè)計時，要注意控制的層次和相應(yīng)層次的操作等級、權(quán)限。目前，國際上普遍認(rèn)同的可靠控制系統(tǒng)分為三個等級：計算機(jī)上位監(jiān)控子系統(tǒng)、實時控制子系統(tǒng)和就地強(qiáng)電手動操作子系統(tǒng)，本項目也將嚴(yán)格按這種方式來設(shè)計整體控制系統(tǒng)?？茖W(xué)性原則：科學(xué)性原則是指控制系統(tǒng)中選用的一次、二次儀表都屬于目前國內(nèi)和國際上的主流產(chǎn)品，同時，控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是合理的，具有行業(yè)針對性的。經(jīng)濟(jì)性原則：經(jīng)濟(jì)性原則是指在設(shè)計控制系統(tǒng)時，從元器件品牌的選擇上，采用合理的配置，注重整體的效果，而不是一味

7、選擇高價格的配置。畢竟，成本是項目實施中非常重要的一個因素。先進(jìn)性原則：先進(jìn)性原則是指在系統(tǒng)科學(xué)設(shè)計和元器件經(jīng)濟(jì)合理的前提下，要盡量保證控制系統(tǒng)符合國際上自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展方向，保證本控制系統(tǒng)在5-10年內(nèi)仍屬于比較先進(jìn)的鍋爐控制系統(tǒng)。四、 系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計系統(tǒng)構(gòu)架的設(shè)計是指整個鍋爐控制系統(tǒng)的框架設(shè)計，在嚴(yán)格遵循控制系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計原則的基礎(chǔ)上，我方根據(jù)燃?xì)庹羝仩t的運行特點和中央監(jiān)控系統(tǒng)的功能要求，并考慮控制系統(tǒng)的科學(xué)性和先進(jìn)性要求，將整個群控系統(tǒng)按操作的等級分為上位監(jiān)控子系統(tǒng)、單臺鍋爐實時控制子系統(tǒng)兩個部分。上位監(jiān)控子系統(tǒng)是整個鍋爐群控系統(tǒng)的指揮中心，所有鍋爐的信息都集中顯示在中央控制計算

8、機(jī)中，在正常運行情況下，操作員可以在指揮中心對模塊鍋爐進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，如控制參數(shù)的設(shè)置、修改，啟動優(yōu)化控制程序，建立鍋爐節(jié)能分析報表等；同時，上位監(jiān)控子系統(tǒng)起到信息和人員的管理職能，如建立重要鍋爐參數(shù)的歷史報表和趨勢，對現(xiàn)場操作人員的生產(chǎn)監(jiān)督，中央監(jiān)控操作員的權(quán)限設(shè)置等。上位監(jiān)控子系統(tǒng)一般建立在鍋爐房控制室內(nèi)，由監(jiān)控軟件、通訊電纜、監(jiān)控操作平臺、打印機(jī)、不間斷電源等部分組成。單臺鍋爐實時控制子系統(tǒng)是整個鍋爐群控系統(tǒng)的控制核心，如果說上位集中監(jiān)控子系統(tǒng)是“大腦”的話，那么單臺鍋爐實時控制子系統(tǒng)就是“心臟”。所有正常狀態(tài)下的鍋爐控制都是由鍋爐控制柜來實現(xiàn)的?？紤]到系統(tǒng)的安全性和可靠性，我方采用控制器

9、和強(qiáng)電手動操作共同來實現(xiàn)具體的控制功能；同時，采用工業(yè)上標(biāo)準(zhǔn)的rs485接口/modbus通訊協(xié)議實現(xiàn)鍋爐控制器與上位監(jiān)控子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互。實時控制子系統(tǒng)建立在鍋爐房控制室內(nèi)，核心控制器與上位監(jiān)控子系統(tǒng)安裝在同一平臺中，主要由一次傳感器、變送器（現(xiàn)場安裝）、核心控制模塊、強(qiáng)電手動控制、控制柜等部分組成。從橫向角度來看，上述群控系統(tǒng)的設(shè)計符合國際上流行的“控制分散、監(jiān)視集中”的群控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。對于每個鍋爐系統(tǒng)而言，控制是相互獨立的，彼此不會干擾，而監(jiān)視系統(tǒng)又是集中的，信息是共享的，這有利于整體管理。從縱向角度看，鍋爐控制系統(tǒng)是安全可靠的，在正常情況下，操作員在上位監(jiān)控系統(tǒng)就可以對所有鍋爐進(jìn)行遠(yuǎn)程

10、監(jiān)控，一旦上位系統(tǒng)發(fā)生故障，操作員可以通過鍋爐控制系統(tǒng)進(jìn)行操作，即使發(fā)生極端情況，操作員也可以通過控制柜的強(qiáng)電手動操作對鍋爐進(jìn)行簡單的操作，而不會因為控制系統(tǒng)影響鍋爐的正常運行。因此，這樣的控制系統(tǒng)是強(qiáng)壯的、科學(xué)的、合理的。以下是本群控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，在以后的章節(jié)中將具體就單臺鍋爐控制系統(tǒng)和上位監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)的描述。五、 控制系統(tǒng)功能設(shè)計5.1控制系統(tǒng) 主要功能1) 根據(jù)熱負(fù)荷的變化和變化率，及時調(diào)整熱源多臺熱水爐的負(fù)荷分配。提高整個熱源系統(tǒng)的熱效率，達(dá)到熱量生產(chǎn)過程的供需平衡。2) 配合熱源的負(fù)荷分配，對多臺熱水爐進(jìn)行啟停，比調(diào)燃燒控制。3) 配合熱水爐的啟停，對爐前閥進(jìn)行啟動和延

11、時停止控制。5.2鍋爐房監(jiān)控系統(tǒng)軟件基本功能本系統(tǒng)具備很高的可靠性和實時性；采用成熟、先進(jìn)的開發(fā)平臺，保證其開放性和可擴(kuò)展性，設(shè)計符合標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化要求。具有良好的可擴(kuò)性、穩(wěn)定性和聯(lián)網(wǎng)功能。便于功能和系統(tǒng)的擴(kuò)充和升級，并充分保護(hù)用戶投資，使系統(tǒng)能適應(yīng)功能的增加和規(guī)模的擴(kuò)充等要求。主要功能如下： 密碼保護(hù) 監(jiān)控點摘要 監(jiān)控點報警 監(jiān)控點歷史 動態(tài)記錄 動態(tài)圖形 表格監(jiān)視.運行時間累積5.3鍋爐房監(jiān)控系統(tǒng)軟件運行下的監(jiān)視和控制功能系統(tǒng)計算機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)的lcd液晶顯示器上實時監(jiān)控軟件操作畫面包括：系統(tǒng)模擬動態(tài)運行流程圖總貌、煙氣、熱水、供（補(bǔ)）水、燃?xì)獾雀髯酉到y(tǒng)的工作流程與狀態(tài)，報警一覽、數(shù)據(jù)一覽等。

12、系統(tǒng)連續(xù)采集和處理所得鍋爐有關(guān)的監(jiān)測點和設(shè)備狀態(tài)信號，及時向操作員提供有關(guān)運行信息。實現(xiàn)鍋爐安全運行，一旦發(fā)生任何異常工況，及時報警，提高鍋爐的可利用率。系統(tǒng)包括模擬顯示、成組顯示、表格顯示、報警顯示、制表記錄、值班記錄與歷史數(shù)據(jù)存儲和檢索及打印等。采用圖控軟件組態(tài)設(shè)計監(jiān)控工作站的運行監(jiān)控軟件，具有中文界面，操作提示和幫助系統(tǒng)。操作界面主要以流程圖方式表示，從總體流程圖直到每個單體的局部流程圖。在流程圖上顯示的設(shè)備均可以點擊進(jìn)入，以了解該設(shè)備的進(jìn)一步細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)或?qū)ζ溥M(jìn)行控制。工藝過程、運行參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)均以圖形方式直觀表示。工藝流程與運行監(jiān)視圖形包括：a.系統(tǒng)總流程圖， b.鍋爐系統(tǒng)圖， c.煙

13、氣子系統(tǒng)圖，d.供水子系統(tǒng)圖， e.熱供、回水子系統(tǒng)圖, f.設(shè)備運行狀態(tài)圖,g.系統(tǒng)運行參數(shù)圖 h. 報警記錄圖表等。 系統(tǒng)主要參數(shù)的棒圖包括：a. 鍋爐供回水溫度b. 鍋爐所供能量(熱量)；c. 鍋爐排煙溫度d. 電動蝶閥開度e. 燃?xì)夤鈮毫?.4數(shù)據(jù)庫的生成及查詢功能提供整個監(jiān)控系統(tǒng)運行的各種數(shù)據(jù)參數(shù)、各設(shè)備狀態(tài)以及各接口設(shè)備狀態(tài)的實時數(shù)據(jù)庫及歷史數(shù)據(jù)庫，并能根據(jù)信息分類生成各種專用數(shù)據(jù)庫，具有在線查詢、修改、處理、打印等數(shù)據(jù)庫管理軟件，可進(jìn)行日常的操作及維護(hù)，可以同其它關(guān)系數(shù)據(jù)庫建立共享關(guān)系，使之將來能與管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)操作。保存在內(nèi)存中的實時數(shù)據(jù)庫應(yīng)存貯有各種監(jiān)控對象的動態(tài)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)刷

14、新周期應(yīng)可設(shè)置，以保證關(guān)鍵數(shù)據(jù)的實時響應(yīng)速度。短期歷史數(shù)據(jù)庫能保存7天的實時數(shù)據(jù)和組合數(shù)據(jù)，并不斷地予以刷新（其數(shù)據(jù)來自于實時數(shù)據(jù)庫）。歷史數(shù)據(jù)庫中能存入各設(shè)備的運行參數(shù)、報警記錄、事故記錄、調(diào)度指令等。5.5圖形生成及查詢功能系統(tǒng)組態(tài)軟件具有功能強(qiáng)、實用有效的圖形顯示功能，能畫出工藝流程總圖、設(shè)置布置圖等。在確定監(jiān)控畫面后，可對監(jiān)控對象進(jìn)行形象的圖符設(shè)計、組態(tài)、連接、生成完整的實時監(jiān)控畫面，使用戶能在監(jiān)視器（顯示屏）上查詢到各種監(jiān)控對象的動態(tài)運行及超限位、故障信息，其形式可以是圖像、報表、曲線以及直方圖等。同時還具有友好的漢化人機(jī)接口界面，采用圖形、圖標(biāo)方式，使管理人員方便地使用鼠標(biāo)及鍵盤對

15、系統(tǒng)進(jìn)行管理、控制，通過監(jiān)控畫面的切換，進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢、狀態(tài)查詢、數(shù)據(jù)存貯、控制管理等各種操作?？筛鶕?jù)用戶需求選擇打印內(nèi)容，輸出至激光打印機(jī)。5.6鍋爐房監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)圖 全貌圖系統(tǒng)通過顯示屏顯示運行狀態(tài)，操作員通過顯示屏定時對鍋爐等設(shè)備運行過程監(jiān)視和操作。顯示屏每幅畫面顯示過程變量的實時數(shù)據(jù)和運行設(shè)備狀態(tài)，這些數(shù)據(jù)每秒鐘刷新一次。 控制回路：控制系統(tǒng)劃分若干子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)的設(shè)計完全遵守“獨立完整”的原則。在自動控制范圍內(nèi)，控制系統(tǒng)能處于自動方式而不需要任何性質(zhì)的人工干預(yù)?？刂葡到y(tǒng)能調(diào)節(jié)控制裝置以達(dá)到規(guī)定的性能指標(biāo)，控制設(shè)備實現(xiàn)性能要求的能力，不受到控制系統(tǒng)的限制。控制系統(tǒng)有連鎖保護(hù)功能，以防

16、止控制系統(tǒng)誤動作，保證鍋爐正常運行。 成組顯示：將相關(guān)的模擬量信號，組合成成組顯示畫面，便于運行操作人員調(diào)用查看。成組信號分：鍋爐壓力、溫度等分別成組顯示。 報警顯示：報警顯示按時間順序排列.顯示最近產(chǎn)生報警信息?？刹樵円荒陜?nèi)某天某時報警信息。工程師/操作員站能對報警信息進(jìn)行聲光報警。具有報警應(yīng)答，對重要報警事件由操作員進(jìn)行及時的應(yīng)答處理，報警應(yīng)答記錄報警產(chǎn)生時間和應(yīng)答時間，為事后進(jìn)行事故分析提供實際處理。 報表：報表包括交接班記錄、數(shù)據(jù)查詢和打印。交接班記錄和數(shù)據(jù)查詢可輸入日期查詢。 歷史數(shù)據(jù)的檢索：設(shè)置歷史數(shù)據(jù)的檢索目的是為了保存長期的運行資料，以便日后檢查。5.7 系統(tǒng)管理功能設(shè)有系統(tǒng)管

17、理功能，通過設(shè)置的“試燈”、“試功能”和“應(yīng)答消音”及“復(fù)位”功能按鍵；進(jìn)行各種故障、報警指示燈及蜂鳴器的試燈、試音檢查并實現(xiàn)在故障和限位報警狀態(tài)下人工應(yīng)答消音等功能。設(shè)有系統(tǒng)交流電源穩(wěn)壓和計算機(jī)系統(tǒng)ups不間斷電源供電功能，以提高系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性與各儀器、儀表的使用壽命；并有利于信息的保存。六、 單臺燃?xì)鉄崴仩t控制系統(tǒng)6.1 系統(tǒng)概述本初步設(shè)計針對單臺燃?xì)鉄崴仩t房控制系統(tǒng)，本項目的主要工藝設(shè)備有：l 適用對象： 燃?xì)鉄崴仩tl 燃燒器： 一體機(jī)6.2 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10彩色觸摸屏，全中文圖文操作界面，多窗口畫面系統(tǒng)工

18、況顯示；u 故障自動識別、直觀指示與處理；u 防誤操作功能；u 數(shù)據(jù)分析、歷史運行數(shù)據(jù)查詢方便；u 具有室外溫度自動補(bǔ)償功能，降低鍋爐系統(tǒng)能耗，實現(xiàn)鍋爐系統(tǒng)節(jié)能運行；6.3 控制系統(tǒng)功能描述6.3.1 開機(jī)程序控制及安全連鎖功能Ø 循環(huán)水量檢測，過少不能開機(jī)Ø 檢查燃燒器門是否關(guān)閉嚴(yán)密，不嚴(yán)密不能開機(jī)Ø 用紫外線檢查爐膛是否黑暗無光，否則不能開機(jī)Ø 檢查燃?xì)庵鏖y是否泄漏，否則不能開機(jī)Ø 檢查燃?xì)鈮毫κ欠裾?，否則不能開機(jī)Ø 檢查排煙檔板是否正常，否則不能開機(jī)Ø 檢查開機(jī)點火前，是否曾預(yù)吹掃，否則不能點火并開機(jī)Ø 檢

19、查開機(jī)點火后，如火焰未建立，開機(jī)停止Ø 檢查點火焰雖建立，但主火焰未建立，開機(jī)停止6.3.2 點火程序控制系統(tǒng)Ø 必須裝設(shè)可靠的點火程序控制。在點火程序控制中，點火前的總通風(fēng)量應(yīng)不小于三倍的從爐膛到煙囪入口煙道總?cè)莘e，且通風(fēng)時間對于鍋殼鍋爐至少應(yīng)持續(xù)35秒鐘。Ø 在燃燒器風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)階段（點火前），先利用火焰檢測器檢出爐膛是否有余火或熱源發(fā)生，若檢測有余火產(chǎn)生，則燃燒器不能點火。燃燒器管理和控制系統(tǒng)循環(huán)泵連鎖燃燒器設(shè)備。循環(huán)泵處于開啟狀態(tài)時，才能開啟燃燒器；順序控制的目的就是控制蒸汽鍋爐按照安全規(guī)范啟動設(shè)備、停止設(shè)備。在遇到異常情況發(fā)生時，及時報警，當(dāng)達(dá)到連鎖保護(hù)值時

20、，啟動相應(yīng)的連鎖保護(hù)停止設(shè)備運行，未在連鎖保護(hù)范圍內(nèi)的異常情況時，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)。燃燒器運行程序分為準(zhǔn)備程序、點火程序、運行程序、聯(lián)鎖保護(hù)程序和停爐程序五個部分。a、準(zhǔn)備程序：燃燒器運行前，首先必須進(jìn)行爐膛吹掃。爐膛吹掃時開啟鼓風(fēng)設(shè)備進(jìn)行吹掃。b、系統(tǒng)吹掃完畢后，燃燒器進(jìn)入點火程序，點火子程序為前吹掃打火點輔火點主火火焰控制。c、當(dāng)系統(tǒng)點火成功后，燃燒器進(jìn)入火焰調(diào)節(jié)。系統(tǒng)的控制目標(biāo)是保證出水溫度滿足負(fù)荷的要求；系統(tǒng)的控制對象是燃燒器的進(jìn)風(fēng)量和進(jìn)氣量。系統(tǒng)采集溫度信號作為主控信號，煙氣含氧量作為前饋信號，同時設(shè)定期望值，通過pid算法，調(diào)節(jié)燃燒風(fēng)機(jī)變頻器

21、的頻率大小，使得系統(tǒng)實時連續(xù)調(diào)節(jié)燃燒器的進(jìn)風(fēng)量和進(jìn)氣量，達(dá)到最佳風(fēng)煤比。d、停爐程序：當(dāng)系統(tǒng)停爐時，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。6.3.3 火焰檢測及保安系統(tǒng)Ø 建議采用紫外線傳感器檢測火焰，它能不受其他光線影響，還能將火焰強(qiáng)度送到火焰強(qiáng)度顯示器上顯示。Ø 一旦火焰熄滅，立即切斷燃料供給，避免爐膛積累過多燃料，引起爐膛爆炸。Ø 火焰故障，立即自動停爐，并聲光報警及人工復(fù)位功能。Ø 由于該系統(tǒng)的極端重要性，要求具有自檢功能（每隔1520秒自檢一次），一旦該系統(tǒng)發(fā)生故障，立即在故障指示器上顯示及聲光報警。6.3.3 燃?xì)庑孤z測保護(hù)系統(tǒng)

22、Ø 如燃燒器關(guān)斷，則控制系統(tǒng)所有氣閥立即自動關(guān)閉。Ø 對于使用天然氣的鍋爐，因為天然氣泄漏至爐膛會導(dǎo)致嚴(yán)重的爆炸，因而點火前須通過壓力感應(yīng)對防爆型電磁閥組閉合度進(jìn)行檢測，只要任一只閥有極少量泄漏的天然氣，則報警顯示，并使控制系統(tǒng)立即自動關(guān)閉進(jìn)氣閥，鍋爐便無法啟動。只有當(dāng)檢測合格后，才可點火。Ø 具有自檢功能。6.3.5 壓力控制保護(hù)系統(tǒng)Ø 鍋爐設(shè)有壓力極限開關(guān)，當(dāng)壓力超過設(shè)定值時，自動進(jìn)行緊急停爐，作為在安全閥前的一道壓力保護(hù)裝置。Ø 鍋爐設(shè)有兩個獨立的全啟式彈簧式安全閥。Ø 鍋爐裝有壓力表。6.3.6 溫度控制保護(hù)系統(tǒng)Ø

23、溫度傳感器將溫度信號傳送給該系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)收到的信號再配合使用者設(shè)定的負(fù)荷參數(shù)，進(jìn)而由鍋爐燃燒過程控制器對燃燒器進(jìn)行全自動比例運行，以維護(hù)燃燒速率與負(fù)荷的匹配。Ø 超高溫保護(hù)：溫度保護(hù)開關(guān)需裝于鍋爐出水口。一旦出水溫度超過預(yù)設(shè)定高溫限定值時，應(yīng)自動進(jìn)行緊急停爐，同時發(fā)出聲光報警，且須人工復(fù)位。Ø 超低溫保護(hù)：一旦在正常運行過程中，突然因故障而發(fā)生出水溫度超過預(yù)設(shè)低溫限定值時，鍋爐的煙管及爐膽壁易發(fā)生低溫冷凝腐蝕。此時應(yīng)自動實施保護(hù)措施，同時發(fā)出聲光報警。6.3.7 低水位保護(hù)系統(tǒng)在鍋爐出水管處裝有水位探測裝置，在鍋爐運行過程中，如蓋裝置一旦發(fā)現(xiàn)缺水則立即自動緊急停爐，同時發(fā)

24、出聲光發(fā)報警。在啟動自檢過程中，只有當(dāng)該水位探測裝置檢測通過時才可以開爐。6.3.8 負(fù)荷自動控制鍋爐上設(shè)有溫度高低限位開關(guān)，鍋爐在最低負(fù)荷時，壓力達(dá)到所設(shè)定的上限位，燃燒器自動關(guān)閉。負(fù)荷增加，溫度達(dá)到設(shè)定的下限位時，燃燒器自動開啟和調(diào)節(jié)。壓力達(dá)到超高溫時，自動停爐。其控制由溫度調(diào)節(jié)器和溫度信號發(fā)送器聯(lián)合工作，達(dá)到比例控制。在比例段能無級調(diào)節(jié)燃料供給量，使之與負(fù)荷相匹配，鍋爐熱沖擊少，起動停爐次數(shù)少，省能耗，供水溫度穩(wěn)定，鍋爐壽命長。溫度調(diào)節(jié)器溫度信號發(fā)送器：比例控制階段的溫度變化寬度和比例段中點溫度由該儀器來調(diào)定。要求控制儀器結(jié)構(gòu)堅固，防濺水，傳感器和介質(zhì)接觸面為不銹鋼，不會腐蝕損壞，且參數(shù)

25、范圍要廣。此外，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)實際的出水溫度進(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。6.3.9 防凍控制n 系統(tǒng)運行中，為防止溫度太低導(dǎo)致管道爆裂，系統(tǒng)在下班狀態(tài)下設(shè)有防凍保護(hù)功能。n 系統(tǒng)處于下班狀態(tài)時， 當(dāng)回水溫度低于5時，控制系統(tǒng)自動啟動燃燒器小火暖爐。當(dāng)回水溫度超過16時，

26、關(guān)閉燃燒器小火，退出防凍狀態(tài)。6.3.10 定時控制n 該系統(tǒng)設(shè)有定時自控和非定時自控功能。系統(tǒng)可在24小時內(nèi)設(shè)置六組定時工作時段（各時段上班時間、下班時間、鍋爐出水溫度上限、下限）；啟動定時功能后，電腦根據(jù)當(dāng)前時間使系統(tǒng)自動進(jìn)入上班或下班，不同時段可根據(jù)用戶設(shè)置不同的溫度范圍進(jìn)行自控。6.3.11 節(jié)能控制（可選功能）n 控制器能根據(jù)設(shè)定的室外溫度補(bǔ)償曲線對鍋爐出水溫度進(jìn)行實時補(bǔ)償，實現(xiàn)鍋爐出水溫度與氣候的動態(tài)連接，從而減低在天氣變化情況下鍋爐運行的能量損失，提高鍋爐運行效率，達(dá)到節(jié)能的目的。6.4 安全保護(hù)功能6.4.1 二級操控體系（可啟動性）n 控制器設(shè)計了電腦控制和強(qiáng)電手操兩種控制模

27、式，使鍋爐系統(tǒng)在保證安全的前提下盡可能保持運行，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。n 本系統(tǒng)能直觀顯示和報警（聲光）處理以下內(nèi)容：1) 燃燒器火焰故障自動停爐，聲光報警及人工復(fù)位功能2) 鍋爐出水溫度超高故障與保護(hù)3) 鍋爐出水超壓故障與保護(hù)（承壓鍋爐）4) 鍋爐出水壓力過低故障與保護(hù)（承壓鍋爐）5) 鍋爐水位極低故障與保護(hù)6) 燃?xì)飧呋虻蛪汗收吓c保護(hù)7) 燃?xì)獾男孤┕收吓c保護(hù)8) 熱水循環(huán)泵和鍋爐燃燒器的互鎖保護(hù)9) 鍋爐進(jìn)、出水溫度顯示與保護(hù)10) 排煙溫度顯示與保護(hù)11) 溫度變送器故障與保護(hù)12) 系統(tǒng)斷電監(jiān)測與保護(hù)13) 電機(jī)過載、過流監(jiān)測與保護(hù)14) 安全

28、閥自動開啟和復(fù)位功能15) 燃?xì)庑孤┰\斷與報警裝置（不能進(jìn)入點火程序）16) 煙氣閥門故障停爐功能6.4.2 安全保護(hù)措施n 下列情況鍋爐必須緊急停爐：出水溫度超高故障、鍋爐出水壓力低故障、鍋爐出水超壓故障；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 出水壓力超高保護(hù)（承壓鍋爐）：系統(tǒng)運行過程中，當(dāng)鍋爐出水壓力超出設(shè)定的正常工作壓力時，控制器顯示“出水壓力超高故障”并聲光報警指示，聯(lián)鎖受控設(shè)備。n 出水壓力過低保護(hù)（承壓鍋爐）：系統(tǒng)運行過程中，當(dāng)鍋爐出水壓力低于設(shè)定的極限低壓力時，控制器顯示“出水壓力過

29、低故障”并聲光報警指示，聯(lián)鎖受控設(shè)備。n 燃?xì)鈮毫Ξ惓１Ｗo(hù)：當(dāng)供氣壓力超出或低于燃燒器正常工作氣壓范圍時，電腦控制器“燃?xì)鈮毫收稀甭暪鈭缶甘?，?lián)鎖關(guān)閉燃燒器設(shè)備；n 鍋內(nèi)出水超溫保護(hù)：系統(tǒng)運行過程中，當(dāng)鍋爐出水溫度大于設(shè)定超溫溫度時，電腦控制器“出水超溫故障”聲光報警指示，聯(lián)鎖關(guān)閉燃燒器設(shè)備，不聯(lián)鎖循環(huán)泵；n 排煙溫度超溫保護(hù)：系統(tǒng)運行過程中，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“煙道超溫故障”聲光報警指示，聯(lián)鎖關(guān)閉燃燒器，不聯(lián)鎖循環(huán)泵；n 傳感器故障識別與保護(hù)：系統(tǒng)運行過程中，當(dāng)出水（回水）溫度傳感器發(fā)生斷路或開路故障時，電腦控制器“傳感器故障”聲光報警指示，聯(lián)鎖關(guān)閉燃燒器

30、設(shè)備；n 循環(huán)泵故障保護(hù)：系統(tǒng)運行過程中，循環(huán)泵啟動后，電腦制器檢測不到流量開關(guān)信號時，故障連鎖所有受控設(shè)備；n 斷電故障保護(hù)：系統(tǒng)運行過程中，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)備在運行過程中的過流、過熱、缺相保護(hù)。6.5 其它功能n 設(shè)置運行參數(shù)：設(shè)置鍋爐全自動運行所需溫度、時段等參數(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、控制熱系統(tǒng)設(shè)備、系統(tǒng)防凍控制、數(shù)據(jù)查詢、智能模糊控制鍋爐運行等工作。n 數(shù)據(jù)儲存功能：通過采集現(xiàn)場溫度、壓力、排煙溫度

31、等信號，進(jìn)行信號計算處理，并可自動記錄鍋爐的運行時間、點火次數(shù)、風(fēng)機(jī)、水泵、燃燒器運行時間等。并保存數(shù)據(jù)以方便用戶查閱。n 故障記錄與顯示：能對鍋爐發(fā)生的故障自動記錄數(shù)據(jù)達(dá)100多條，用戶可以通過觸摸屏查詢故障發(fā)生的位置、時間、故障原因分析，確保鍋爐的正常、安全運行。n 自動識別故障并保護(hù)：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；具有故障分析表并可查詢維修指南。n 歷史曲線：控制系統(tǒng)在正常工作時，每隔一個時間段記錄鍋爐運行工況數(shù)據(jù)，包括出水溫度、排煙溫度，并通過實時曲線的形式顯示在觸摸屏上，方便用戶查詢，也可方便用戶對運行工況的分析。n 通訊功能：通過rs-485通訊或相關(guān)開關(guān)量

32、輸出可把設(shè)備啟/停、故障類型等工況數(shù)據(jù)實時傳送至中心控制室。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)置三級密碼保護(hù)功能，有用戶操作級、管理級和工廠程序級。七、 熱水鍋爐的節(jié)能群控策略熱水鍋爐的節(jié)能群控技術(shù)除了單臺鍋爐的燃燒控制技術(shù)與多鍋爐運行優(yōu)化技術(shù)外，還包括以下節(jié)能策略： 優(yōu)化控制器通過高靈敏度的傳感器連續(xù)檢測鍋爐的輸出負(fù)荷，并將檢測信號送到控制器內(nèi)的模擬比較器算法模塊；然后，模擬比較器算法模塊將輸入信號與預(yù)設(shè)的熱量極限值相比較。當(dāng)鍋爐冷啟動時，由于系統(tǒng)熱量比

33、預(yù)設(shè)的閾限值低，控制器保證最大的熱輸出，直至所有的參數(shù)均接近預(yù)設(shè)的水平，此一特性將可保證提供快速的加熱能力。當(dāng)熱量達(dá)到預(yù)設(shè)的水平之后，控制器進(jìn)入熱平衡控制程序。通過不斷檢測熱量信號，保持系統(tǒng)熱量在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)變化，從而確保鍋爐以優(yōu)化的比率產(chǎn)熱。下面我們以圖示方式，通過常規(guī)控制與優(yōu)化控制兩種不同方式的對比，來進(jìn)一步說明優(yōu)化控制的節(jié)能原理及運行方式。從下表可以看出常規(guī)控制方式下的鍋爐火頭點燃次數(shù)及時間，以及節(jié)能優(yōu)化控制方式下的鍋爐火頭點燃次數(shù)及時間，將兩種控制方式下鍋爐的有關(guān)參數(shù)整理，其對比結(jié)果則如表1。表1 常規(guī)控制與節(jié)能優(yōu)化控制的結(jié)果對比控制方式及結(jié)果對比參數(shù)常規(guī)控制節(jié)能優(yōu)化控制火頭點火周期8

34、個周期5個周期每個周期中火頭的點燃時間10分鐘12.4分鐘每個周期中火頭的點燃時間10分鐘12.4分鐘4小時內(nèi)火頭總的點燃時間80分鐘62分鐘燃燒時間所占總運行時間的比例33%26%節(jié)能率 18.5%由上述各項數(shù)據(jù)我們可知，采用節(jié)能優(yōu)化控制之后，在相同的對比運行時段內(nèi)，鍋爐火頭的點火周期次數(shù)明顯減少，而每個周期中火頭的點燃時間則相對有所延長。由于鍋內(nèi)的水溫或汽包壓力是逐步上升的，當(dāng)溫度或壓力最高時熱交換的效率最高（見圖1）。因此，延長火頭的點燃時間就相當(dāng)于延長鍋爐的高效運行時間，故可提高系統(tǒng)總的運行效率；結(jié)果是在保證總的制熱量不變的前提下，減少火頭的點燃時間，有效提高用能效率。此外，動態(tài)地修正

35、火頭控制的溫差帶或壓差帶可使鍋爐的產(chǎn)熱量與平均的供熱需求相匹配，鍋爐所需的運行時間縮短，熄火時間延長（見圖2）。其結(jié)果，在保證采暖用戶溫度不變的前提下，獲得最大化和最有效的燃料節(jié)省。圖1鍋爐升溫曲線圖2常規(guī)控制與優(yōu)化控制的熄火時間對比室外溫度補(bǔ)償：據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計，在城市供熱管網(wǎng)系統(tǒng)中，熱源部分（鍋爐房）占總能耗的70%90%，因此如何節(jié)約天然氣是鍋爐控制系統(tǒng)的關(guān)鍵。在上面我們已經(jīng)介紹了燃燒控制系統(tǒng)，這是底層控制回路，而如何確定出水溫度，實現(xiàn)按需供應(yīng)，從而降低燃?xì)庥昧?，是上層?yōu)化系統(tǒng)。a供暖曲線隨著室外溫度下降，建筑物的熱損失增加，因而需要增加更多的熱量以防止室內(nèi)溫度下降，由于供水溫度取決于室外

36、溫度，因此控制系統(tǒng)在室外溫度和供水溫度之間建立一條供暖曲線。供暖曲線提供了室外溫度每下降1度，供水溫度上升的值。選擇合適的供熱曲線，確保室內(nèi)溫度維持恒定。如果供熱曲線選的太低，則出水溫度過低會導(dǎo)致不足以供給足夠的熱量使房間溫度下降；如果供暖曲線選的太高，則出水溫度過高而導(dǎo)致房間溫度過熱。供暖曲線如下圖所示：圖中，wwsd point為溫暖天氣關(guān)閉點（warm weather shut down）。對于2.4曲線，室外溫度每降低一度，供水溫度提高2.4度，如果溫暖天氣關(guān)閉點=21，且室外溫度=-1，則供水溫度為74。對于0.6曲線，室外溫度每降低一度，供水溫度提高0.6度，如果溫暖天氣關(guān)閉點=2

37、1，且室外溫度=-1，則供水溫度為34。b供暖曲線的選擇操作界面上手動選擇：操作人員可以根據(jù)系統(tǒng)運行情況和環(huán)境變化來選擇供暖曲線。室內(nèi)溫度反饋的自適應(yīng)選擇：控制系統(tǒng)根據(jù)室內(nèi)溫度和室外溫度來自動計算系統(tǒng)供暖曲線，供暖曲線斜率的計算公式為：供熱曲線斜率= 指定供水溫度室內(nèi)溫度 室內(nèi)溫度指定室外溫度例如：指定室外溫度=5（-15）室內(nèi)溫度=70（21）指定供水溫度=160（71）則供暖曲線斜率為=（160-70）/（70-5）=1.4 出水溫度鍋爐是整個供暖系統(tǒng)的熱源。傳統(tǒng)的鍋爐控制簡單的設(shè)定鍋爐出水溫度，往往出現(xiàn)供熱大于需求的情況，因此造成能源的大量浪費。改變現(xiàn)狀，按需供熱，是解決能源浪費的關(guān)鍵。

38、我們知道，熱能可以由兩個參數(shù)反映，一個是出水溫度，另一個是循環(huán)水流量，在鍋爐控制中，對出水溫度的調(diào)節(jié)稱之為質(zhì)調(diào)，對流量的調(diào)節(jié)稱之為量調(diào)。單純的質(zhì)調(diào)和量調(diào)都存在一定的缺陷，如單純的質(zhì)調(diào)會造成鍋爐運行在非最經(jīng)濟(jì)區(qū)域，并造成管路上的熱損失；而單純的量調(diào)則可能對鍋爐本體產(chǎn)生影響，并容易導(dǎo)致熱交換不充分。因此在本工程中，我們采用質(zhì)調(diào)和量調(diào)相結(jié)合的方法。本節(jié)我們將討論出水溫度的設(shè)置問題。出水溫度的設(shè)置應(yīng)考慮以下原則：1 鍋爐出水溫度應(yīng)使循環(huán)水流量保證在基準(zhǔn)之上（否則對鍋爐本體影響較大）；2 鍋爐出水溫度應(yīng)保證鍋爐運行在效率較高的區(qū)域內(nèi)；3 鍋爐的回水溫度應(yīng)大于604 鍋爐的供回水溫差大于20在上述原則下，

39、我們可以根據(jù)環(huán)境溫度的情況對出水溫度進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)北京地區(qū)的具體情況，供暖季節(jié)的環(huán)境溫度一般在-15-10之間，將環(huán)境溫度和出水溫度的數(shù)學(xué)模型離散化，以環(huán)境溫度的3-5作為一個區(qū)間，設(shè)置相應(yīng)于這個區(qū)間的出水溫度，可以得到以下的圖表。（以5為單位區(qū)間） 鍋爐運行負(fù)荷鍋爐運行負(fù)荷問題是多臺鍋爐運行時必須考慮的問題，在系統(tǒng)軟件中統(tǒng)計鍋爐啟停次數(shù)和每臺鍋爐運行累積時間，通過軟件排序?qū)崿F(xiàn)鍋爐負(fù)荷的平均分配。一般采用的算法是隊列法，即啟停按1-2-3-4-5，2-3-4-1-5，5-3-4-1-2，5-4-1-2-3,的方法循環(huán)操作，可以采用*天作為循環(huán)周期。八、 控制系統(tǒng)工程實施與售后服務(wù)8.1 本次工程主要的內(nèi)容Ø 上位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備及安裝，包括：n 監(jiān)控層的設(shè)計、構(gòu)建、供貨、調(diào)試及培訓(xùn)，包括：u 系統(tǒng)監(jiān)控中心；u 熱源綜合控制器；u wincc組態(tài)軟件；u 節(jié)能控制系統(tǒng)軟件；u 通訊軟件；8.2 編寫本工程文件的依據(jù)u 依據(jù)業(yè)主提供的文件而編制；u 依據(jù)提供的圖紙而編制；u 依據(jù)業(yè)主提供的要求文件而編制。8.3 供方應(yīng)盡的責(zé)任u 負(fù)責(zé)完成節(jié)能自控系統(tǒng)總體