熱水鍋爐電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 熱水鍋爐電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄摘要1一 鍋爐系統(tǒng)11.1鍋爐系統(tǒng)概況1鍋爐的分類1鍋爐設(shè)備配置21.2鍋爐設(shè)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(jī)設(shè)備的功能41.2.3 鍋爐運(yùn)行中的有關(guān)參數(shù)5鍋爐工作的基本過程7鍋爐供暖系統(tǒng)主要包括的兩個(gè)控制任務(wù)8鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的任務(wù)主要8二 電氣控制線路設(shè)計(jì)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11點(diǎn)動(dòng)控制線路11連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制線路（自鎖）11兩地控制線路122.3 熱水采暖鍋爐輔機(jī)電氣圖設(shè)計(jì)12設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的要求122.3.2 各輔機(jī)電氣圖設(shè)計(jì)13三 執(zhí)行器部分153.1電纜的選擇153.2接觸

2、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(yīng)用 18壓阻效應(yīng)18壓阻式壓力傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)183.5溫度傳感器的選擇19熱電阻19熱電偶20參考資料及文獻(xiàn)38總結(jié)39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(shè)備二次控制回路，為了保證鍋爐系統(tǒng)一次設(shè)備運(yùn)行的可靠與安全，需要有許多輔助低壓電氣設(shè)備為之服務(wù)。這些設(shè)備要有以下功能： (1)自動(dòng)控制功能：高壓和大電流開關(guān)設(shè)備的體積很大，一般都采用操作系統(tǒng)來控制分、合

3、閘，特別是當(dāng)設(shè)備出故障時(shí)，需要開關(guān)自動(dòng)切斷電路，要有一套自動(dòng)控制的電氣操作設(shè)備，對供電設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制。 (2)保護(hù)功能：電氣設(shè)備與線路在運(yùn)行過程中會(huì)發(fā)生故障，電流(或電壓)會(huì)超過設(shè)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(shè)備和線路進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整(斷開、切換等)的保護(hù)設(shè)備。 (3)監(jiān)視功能：電是眼睛看不見的，一臺(tái)設(shè)備是否帶電或斷電，從外表看無法分辨，這就需要設(shè)置各種視聽信號，對一次設(shè)備進(jìn)行電氣監(jiān)視。 (4)測量功能：監(jiān)視信號只能定性地表明設(shè)備的工作狀態(tài)(有電或斷電)，如果想定量地知道電氣設(shè)備的工作情況，還需要有各種儀表測量設(shè)備，測量線路的各種參數(shù)，如電壓、電流、頻率和功率的

4、大小等。關(guān)鍵詞：鍋爐系統(tǒng)、低壓電氣設(shè)備、電機(jī)、變頻器 一 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(jìn)第一臺(tái)300MW機(jī)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(shè)計(jì)己基本成熟。由原來的繼電器實(shí)現(xiàn)控制功能轉(zhuǎn)化為用PLC實(shí)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(lǐng)導(dǎo)的重視，如何優(yōu)化車間的控制已成為每個(gè)工程所必須面臨的問題。 二、本次設(shè)計(jì)為熱水采暖鍋爐電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)要求為：1、設(shè)計(jì)出引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、循

5、環(huán)泵等輔機(jī)的電氣控制線路。選擇相應(yīng)的電器，對有聯(lián)鎖控制要求的設(shè)備應(yīng)既可聯(lián)鎖控制、又可單獨(dú)控制，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)切換。所有輔機(jī)電氣設(shè)備均應(yīng)有過載保護(hù)、短路保護(hù)、缺相保護(hù)。2、設(shè)計(jì)出電氣控制系統(tǒng)圖，要求有電源進(jìn)線柜、配電柜及上述輔機(jī)的電氣控制柜，選擇出柜體型號。3、鍋爐除上述輔機(jī)外還有照明用電、小型吊車用電、臨時(shí)用電，設(shè)計(jì)出配電線路圖。4、對需要顯示的量應(yīng)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。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

6、蒸發(fā)量為1075t/h，多用于發(fā)電廠。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(shè)計(jì)鍋爐為15t，屬于中型鍋爐。一、鍋爐設(shè)備配置六大系統(tǒng)（1）點(diǎn)火系統(tǒng)。鍋爐點(diǎn)火，保護(hù)及控制。（2）燃料配給系統(tǒng)。上煤機(jī)、碎（粉）煤機(jī)、煤倉及輸煤皮帶運(yùn)輸機(jī)，燃油（汽）輸送泵。（3）燃煤系統(tǒng)。爐排電動(dòng)機(jī)（有些類鍋爐不用），除渣機(jī)。（4）水循環(huán)系統(tǒng)。循環(huán)水泵往往是多臺(tái)，且有備用（本次設(shè)計(jì)一用一備）。（5）補(bǔ)水系統(tǒng)。補(bǔ)水泵，往往為備用設(shè)置，以防斷水（本次設(shè)計(jì)一用一備）。有時(shí)還有水處理系統(tǒng)的系列水泵，攪拌電動(dòng)機(jī)。（6）送引風(fēng)系統(tǒng)。引風(fēng)機(jī)（有時(shí)還有一次、二次

7、送風(fēng)之分）又稱送風(fēng)機(jī)、配風(fēng)機(jī)又稱抽風(fēng)機(jī)，本次設(shè)計(jì)用引風(fēng)機(jī)送風(fēng)。二、設(shè)備特點(diǎn)及注意事項(xiàng)，從控制角度有下述特點(diǎn)需引起重視（1） 設(shè)備相互之間往往有一定時(shí)間限制的控制順序。如點(diǎn)火時(shí)，循環(huán)泵先啟動(dòng)，然后除渣；引風(fēng)機(jī)起動(dòng)數(shù)秒后鼓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)；停爐時(shí)，先停鼓風(fēng)和爐排，數(shù)秒后停引風(fēng)和和除渣，最后停循環(huán)泵。（2）設(shè)備間往往有聯(lián)鎖：如循環(huán)泵、鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)，爐排和上煤機(jī)。（3）設(shè)備間往往有聯(lián)動(dòng)，如鍋爐故障時(shí)，汽泡極低水位；蒸汽壓力過高時(shí)，應(yīng)自動(dòng)停止排風(fēng)、爐排，起停循環(huán)泵等。（4）一般鍋爐屬于二級負(fù)荷，無起動(dòng)給水的蒸汽鍋爐，以補(bǔ)水定壓的高溫?zé)崴仩t的給水泵應(yīng)保證可靠供電。（5）配電宜以鍋爐機(jī)組為單元，放射式配電。蒸發(fā)

8、量為6.5t/h及以下的鍋爐宜設(shè)有低配室。鍋爐房內(nèi)就地配電，起動(dòng)設(shè)備宜用保護(hù)、防水、防塵型。（6）每臺(tái)鍋爐宜單獨(dú)設(shè)置控制屏，宜由鍋爐配套、宜設(shè)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(shè)時(shí)與高溫設(shè)備的間距。（8）鍋爐間、除氧間、水處理、風(fēng)機(jī)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(shè)局部照明。1.2鍋爐設(shè)備工藝要求熱水供暖系統(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(shè)備(熱媒利用)三個(gè)主要部分組成。按熱水溫度的不同，又可再分為低溫?zé)崴┡到y(tǒng)(水溫低于100)和高溫?zé)崴┡到y(tǒng)(水溫高于100)兩種；根據(jù)

9、循環(huán)動(dòng)力的不同，分為自然循環(huán)系統(tǒng)和機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)。機(jī)械循環(huán)熱水采暖系統(tǒng)是由鍋爐、輸熱管道、散熱設(shè)備、水泵及空壓設(shè)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(biāo)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(fù)壓等參數(shù)，使鍋爐燃燒工況良好，保證設(shè)備安全運(yùn)行，滿足用戶的供熱要求。 熱水鍋爐是把燃料中的化學(xué)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(shè)備，在我國主要用于取暖和熱水供應(yīng)。目前，國內(nèi)熱水鍋爐常用的燃燒設(shè)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(fù)推飼爐排爐。在工業(yè)機(jī)械化燃煤設(shè)備中，鏈條

10、爐排鍋爐是歷史悠久、結(jié)構(gòu)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(gè)系統(tǒng)組成，即煤渣系統(tǒng)、煙風(fēng)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(gè)供暖系統(tǒng)串聯(lián)在一起。熱水鍋爐在這三個(gè)系統(tǒng)中，同時(shí)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(shí)現(xiàn)熱能的轉(zhuǎn)換。1、爐排：煤由煤斗落到空的爐排上，隨著爐排的轉(zhuǎn)動(dòng)，煤被帶入爐中（燃燒層厚度保持在150180左右），經(jīng)干燥干餾著火燃燒，然

11、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(shè)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(diǎn)不低于1200，因?yàn)榛胰埸c(diǎn)低于1200 時(shí)，灰融化而粘結(jié)在燃料層表面，則使熔渣下部的煤層難以通風(fēng)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?zé)煔獾臒崃縼砑訜徨仩t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(jìn)入鍋筒時(shí)的水擊現(xiàn)象，而且可以減小進(jìn)水管與鍋爐連接處因溫差產(chǎn)生的熱應(yīng)力，并且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)

12、的腐蝕。省煤器出口水溫至少應(yīng)比相應(yīng)壓力下的飽和溫度低30；3、引風(fēng)機(jī)：將爐膛內(nèi)的火、煙氣按一定的工藝設(shè)計(jì)引出爐體；110KW，采用變頻調(diào)速。4、鼓風(fēng)機(jī)：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(dòng)力，強(qiáng)迫有機(jī)熱載體在有機(jī)熱載體爐、用熱設(shè)備及其管道系統(tǒng)中液相流動(dòng)的機(jī)械設(shè)備，是有機(jī)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(jī)：上煤機(jī)主要由機(jī)體、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置、輸送皮帶、控制箱、皮帶斷煤報(bào)警器、稱重裝置、取樣裝置、底部清掃鏈條刮板等組成。煤從進(jìn)口落到皮帶上，在進(jìn)口處皮帶上方裝有一個(gè)裙?fàn)畎?，以利于煤落到皮帶上。皮帶在電?dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)下連

13、續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，將煤輸送到出口處，再由落煤管送到磨煤機(jī)中。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)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(dòng)，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(jī)控制箱裝在給煤機(jī)外殼上，用以對給煤量的自動(dòng)控制。這種給煤機(jī)使用的皮帶均為帶裙邊的皮帶，防止運(yùn)行中的撒煤和跑偏現(xiàn)象。5.5KW，直接起動(dòng)。7、補(bǔ)水泵：鍋爐補(bǔ)水泵作用：一種是冷凝水的循環(huán)作用，另一種是補(bǔ)水增壓作用。7.5KW，采用變頻調(diào)速。8、出渣機(jī)；出渣機(jī)就是將煤炭在爐膛內(nèi)燃燒后產(chǎn)生的灰渣及時(shí)排出，同時(shí)維護(hù)爐膛內(nèi)

14、的壓力。3KW，直接起動(dòng)。9、除灰機(jī)：除灰機(jī)就是將鍋爐燃燒中產(chǎn)生的燃燒灰塵出去，以保證鍋爐正常可靠運(yùn)行。7.5KW，直接起動(dòng)。10、循環(huán)泵、引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)要有聯(lián)鎖控制，鍋爐運(yùn)行應(yīng)在起動(dòng)循環(huán)泵之后，先起引風(fēng)機(jī)，后起鼓風(fēng)機(jī)，鍋爐停止時(shí)應(yīng)先停鼓風(fēng)機(jī)，后停引風(fēng)機(jī)，然后才可停循環(huán)泵。爐排與出渣機(jī)要有聯(lián)鎖控制，起動(dòng)時(shí)應(yīng)先起動(dòng)出渣機(jī)，后起動(dòng)爐排，停止時(shí)應(yīng)先停爐排，后停出渣機(jī)。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(jié)性和灰的熔點(diǎn)而定； 易熔性灰：熔點(diǎn)低于1200 可熔性灰：熔點(diǎn)在12001425之間 難熔性灰：熔點(diǎn)高于1425之間2、排

15、煙溫度：一般在160200之間3、省煤器出口水溫：比相應(yīng)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(guān)，下列數(shù)據(jù)可作參考： 粘結(jié)性煙煤 60120 mm 不粘結(jié)性煙煤 80140 mm 低發(fā)熱值煤 100180 mm5、爐膛正負(fù)壓：負(fù)壓運(yùn)行的鍋爐，維持爐膛負(fù)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(hù)最有利；本次鍋爐爐膛為負(fù)壓運(yùn)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(yīng)在正常水位線上下不超過40mm，當(dāng)水位變化達(dá)±50mm時(shí)應(yīng)報(bào)警； 為了防止因汽化強(qiáng)度增大，汽流速度加快而引起的帶

16、水現(xiàn)象，必須保持水位比正常水位低一些，運(yùn)行中的正常水位應(yīng)在主汽包中心線之下約30mm處；7、水位的三線：水位表應(yīng)明顯標(biāo)明鍋爐最高、最低安全水位和正常水位的三條標(biāo)識(shí)紅線。散裝鍋爐各水位狀況的表示方法：用膠管水準(zhǔn)儀將鍋筒截面上3點(diǎn)鐘位置或9點(diǎn)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(shè)計(jì)的工作壓力 允許變動(dòng)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(xiǎn)范圍：指氣壓超出工作壓力±0.25MPa，

17、汽壓達(dá)到或超過這個(gè)范圍時(shí)，將引起安全閥動(dòng)作，甚至危及設(shè)備的安全；9、汽溫允許變化范圍 正常汽溫：為鍋爐設(shè)計(jì)的工作溫度，即適合于汽輪機(jī)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±15±20 事故及危險(xiǎn)范圍：為工作溫度的±20±2510、鍋爐上三大安全附件：壓力表、安全閥、水位表；11、鍋爐輔助設(shè)備：注水器、水泵、給水自動(dòng)調(diào)節(jié)器、鼓、引風(fēng)機(jī)、除塵器、水處理設(shè)備、各種閥門；12、鍋爐輔助受熱面：蒸汽過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器；13、鍋爐缺水：當(dāng)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

18、表排水旋塞，緩慢關(guān)閉排水旋塞后，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(shí)，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(shí)，叫嚴(yán)重缺水；14、鍋爐滿水：鍋爐水位超過水位計(jì)最高可見邊緣叫滿水，經(jīng)放水仍不能見到水位，叫嚴(yán)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(qiáng)度，惡化水循環(huán)，引起或促進(jìn)金屬腐蝕，清除水垢耗費(fèi)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(xué)處理法，離子交換等； 由輸煤系統(tǒng)送入煤斗的煤靠自重落在爐排面上，

19、爐排由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)由前向后移動(dòng)，將煤經(jīng)過煤閘板控制煤層厚度后進(jìn)入燃燒室。在燃燒室中燃燒的空氣由爐排下的風(fēng)室鼓風(fēng)機(jī)供給。燃料燃燒所產(chǎn)生的高溫?zé)煔庖暂椛浞艧岬姆绞较蛉紵宜闹艿乃浔趥鬟f熱，然后經(jīng)過防渣管道進(jìn)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(jìn)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(jìn)入尾部煙道。尾部煙道內(nèi)布置有省煤器和空氣預(yù)熱器等受熱面。經(jīng)過省煤器和空氣預(yù)熱器的煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)和煙囪排

20、出。排出的煙氣溫度越低，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。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(wù)既要使供熱量適應(yīng)熱負(fù)荷的變化，還要保證燃燒的經(jīng)濟(jì)性和鍋爐運(yùn)行的安全性，因而燃燒控制要通過改變給煤量來保證負(fù)荷的改變，調(diào)節(jié)送風(fēng)量使之隨時(shí)與給煤量保持適當(dāng)?shù)谋壤?，以保證完全燃燒和最小的熱損失；調(diào)節(jié)引風(fēng)使之隨時(shí)與送風(fēng)相適應(yīng)，以保持爐膛負(fù)壓在一定范圍內(nèi)。循環(huán)泵控制的任務(wù)是：控制供回水流量與壓力，從而間接地影響供回水溫度。(1)穩(wěn)定鍋爐的出水溫度，使其始終保持在設(shè)定值附近。出水溫度的設(shè)定值與室外溫度以及消耗熱量(熱負(fù)荷)的變化相關(guān)。每

21、天不同時(shí)段，根據(jù)總結(jié)的控制規(guī)律設(shè)定出水溫度給定值，以出水溫度為被控量，改變?nèi)济毫?，進(jìn)而改變爐排與鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速比，進(jìn)而達(dá)到出水溫度與給定值一致。(2)保證燃燒的經(jīng)濟(jì)性。在給定出水溫度的情況下，需要調(diào)節(jié)鼓風(fēng)量與給煤量的比例，使鍋爐運(yùn)行在最佳燃燒狀態(tài)。運(yùn)行初始，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定風(fēng)煤比，使耗煤量與鼓風(fēng)量成一定比例關(guān)系，在煤質(zhì)變化時(shí)用一個(gè)電位器調(diào)節(jié)風(fēng)煤比的值，使燃煤充分燃燒。 (3)保證引風(fēng)和鼓風(fēng)的正確配比，維持爐膛負(fù)壓值。爐膛負(fù)壓的變化，反映了引風(fēng)量與鼓風(fēng)量的適應(yīng)程度。如果爐膛負(fù)壓太小，爐膛容易向外噴火，既可能危及設(shè)備與工作人員的安全又會(huì)造成環(huán)境污染及能量的浪費(fèi)。負(fù)壓過大，爐膛的進(jìn)風(fēng)量增大，增加引風(fēng)機(jī)的電

22、耗和煙氣帶走的熱量損失。 二 電氣控制線路設(shè)計(jì)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(hù)回路。保護(hù)(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(shè)備和線路進(jìn)行短路、過載和失壓等各種保護(hù)，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(hù)組件組成。 （3）、信號回路。能及時(shí)反映或顯示設(shè)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(shè)備等。（4）、自動(dòng)與手動(dòng)回路。電氣設(shè)備為了提高工作效率，一般都設(shè)有自動(dòng)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

23、要設(shè)置手動(dòng)環(huán)節(jié)，通過組合開關(guān)或轉(zhuǎn)換開關(guān)等實(shí)現(xiàn)自動(dòng)與手動(dòng)方式的轉(zhuǎn)換。 （5）、制動(dòng)停車回路。切斷電路的供電電源，并采取某些制動(dòng)措施，使電動(dòng)機(jī)迅速停車的控制環(huán)節(jié)，如能耗制動(dòng)、電源反接制動(dòng)，倒拉反接制動(dòng)和再生發(fā)電制動(dòng)等。 （6）、自鎖及閉鎖同路。啟動(dòng)按鈕松開后，線路保持通電，電氣設(shè)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(dòng)合觸點(diǎn)串聯(lián)在線圈電路中。兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的電氣裝置和組件，為了保證設(shè)備運(yùn)行的安全與可靠，只能一臺(tái)通電啟動(dòng)，另一臺(tái)不能通電啟動(dòng)的保護(hù)環(huán)節(jié)，叫閉鎖環(huán)節(jié)。如兩個(gè)接觸器的動(dòng)斷觸點(diǎn)分別串聯(lián)在對方線圈電路中。2.2 常用電氣圖舉例 2.3 熱水采暖鍋爐輔機(jī)電氣圖設(shè)計(jì)1、兩臺(tái)鍋爐為一用一備，引

24、風(fēng)機(jī)電機(jī)功率為110kw，鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)功率為55kw，循環(huán)泵電機(jī)功率為90kw，爐排電機(jī)功率為4kw。鍋爐運(yùn)行應(yīng)在起動(dòng)循環(huán)泵之后，先起引風(fēng)機(jī)，后起鼓風(fēng)機(jī)，鍋爐停止時(shí)應(yīng)先停鼓風(fēng)機(jī)，后停引風(fēng)機(jī)，然后才可停循環(huán)泵?？刂粕弦笊鲜鲈O(shè)備應(yīng)有聯(lián)鎖控制。2、引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、循環(huán)泵、爐排采用變頻調(diào)速控制。3、出渣機(jī)電機(jī)功率為3kw，除灰機(jī)電機(jī)功率為7.5kw，上煤機(jī)電機(jī)功率為5.5kw，每臺(tái)電機(jī)均為直接起動(dòng)。爐排與出渣機(jī)要求有聯(lián)鎖控制，起動(dòng)時(shí)應(yīng)先起動(dòng)出渣機(jī)，后起動(dòng)爐排，停止時(shí)應(yīng)先停爐排，后停出渣機(jī)。4、操作臺(tái)不僅能夠?qū)﹀仩t輔機(jī)進(jìn)行操作控制，還可以顯示其運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行電流，同時(shí)可顯示每天鍋爐的爐膛壓力、鍋爐爐膛溫

25、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(bào)警。5、補(bǔ)水泵要求采用變頻調(diào)速控制。 各輔機(jī)電氣圖詳見附錄圖紙，現(xiàn)將附錄圖行設(shè)計(jì)思路、電機(jī)控制、運(yùn)行過程進(jìn)行簡略說明。各變頻調(diào)速輔機(jī)都選用深川系列品牌。相應(yīng)其它器件選型詳見后文敘述。1、補(bǔ)水泵（圖紙?jiān)斠姼戒泩D紙）補(bǔ)水泵在本系統(tǒng)中為一用一備，大小為7.5KW,用一臺(tái)變頻器帶動(dòng)。補(bǔ)水泵既可以變頻運(yùn)行也可以工頻運(yùn)行，用轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1切換,變頻運(yùn)行時(shí)候工頻不運(yùn)行。變頻運(yùn)行哪個(gè)水泵用轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2切換。在圖紙中可以顯示其故障指示燈、停止指示燈和運(yùn)行指示燈,1#補(bǔ)水泵的啟動(dòng)按鈕為SB1，停止

26、按鈕為SB2,2#補(bǔ)水泵的啟動(dòng)按鈕為SB3，停止按鈕為SB4.操作人員就地可以控制，在操作臺(tái)也可以控制，兩個(gè)地方的控制都是既可以隨時(shí)停止也可以隨時(shí)啟動(dòng)，這樣就方便了操作人員控制。2、出渣機(jī)和爐排（圖紙?jiān)斠姼戒泩D紙）本設(shè)計(jì)中出渣機(jī)是5.5KW和爐排4KW,出渣機(jī)直接起動(dòng)，起動(dòng)按鈕SB5,停止按鈕SB6,爐排是用變頻器控制調(diào)速，起動(dòng)按鈕是SB7,停止按鈕是SB8,出渣機(jī)和爐排既可以聯(lián)鎖控制又可以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)控制，聯(lián)鎖控制：在啟動(dòng)時(shí)候先起出渣機(jī)，再起爐排，停止時(shí)候先停爐排再停出渣機(jī)（這個(gè)交給工作人員操作）。兩個(gè)電機(jī)在操作臺(tái)和就地都可以控制。操作臺(tái)上有其運(yùn)行、停止、故障指示燈、運(yùn)行的電流顯示和起動(dòng)停止按鈕

27、。3、上煤機(jī)和除灰機(jī)（圖紙?jiān)斠姼戒泩D紙）本設(shè)計(jì)中上煤機(jī)和除灰機(jī)都是采用直接起動(dòng)，電機(jī)功率是上煤機(jī)5.5KW,除灰機(jī)7.5KW，上煤機(jī)起動(dòng)按鈕SB9,停止按鈕SB10，除灰機(jī)起動(dòng)按鈕SB11,停止按鈕SB12，兩個(gè)電機(jī)在操作臺(tái)和就地都可以控制。操操作臺(tái)上有其運(yùn)行、停止、故障指示燈、運(yùn)行的電流顯示和起動(dòng)停止按鈕。這兩臺(tái)電機(jī)配電柜和照明用電、小型吊車用電、臨時(shí)用電都放在一個(gè)低壓配電柜里。4、循環(huán)泵、引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)（圖紙?jiān)斠姼戒泩D紙）本設(shè)計(jì)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(shí)候起用2#循環(huán)泵。1#循環(huán)泵是用變頻器控制起動(dòng)的，2#循環(huán)泵是用軟啟動(dòng)器控制起動(dòng)的，兩臺(tái)泵都是90KW。引風(fēng)

28、機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)都是用變頻器控制起動(dòng)的，引風(fēng)機(jī)是110KW，鼓風(fēng)機(jī)是55KW.1#循環(huán)泵起動(dòng)按鈕SB13,停止按鈕SB14;2#循環(huán)泵起動(dòng)按鈕SB15,停止按鈕SB16;引風(fēng)機(jī)起動(dòng)按鈕SB17,停止按鈕SB18；鼓風(fēng)機(jī)起動(dòng)按鈕SB19,停止按鈕SB20。引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)和循環(huán)泵既可以進(jìn)行聯(lián)鎖控制，又可以單獨(dú)控制。聯(lián)鎖控制：用轉(zhuǎn)換開關(guān)SA4和SA5切換控制。起動(dòng)的時(shí)候先起循環(huán)泵，再起引風(fēng)機(jī)，最后起鼓風(fēng)機(jī)；停止時(shí)候先停鼓風(fēng)機(jī)，再停引風(fēng)機(jī)，最后停循環(huán)泵。（停止由操作人員控制）四臺(tái)電機(jī)在操作臺(tái)和就地都可以控制。操作臺(tái)上有其運(yùn)行、停止、故障指示燈、運(yùn)行電流顯示和起動(dòng)停止按鈕。 三 執(zhí)行器部分3.1電纜的選擇電纜

29、或?qū)Ь€的選擇要求包括兩方面：一是確定其型號、結(jié)構(gòu)、敷設(shè)方式和使用環(huán)境等，二是選擇電纜或?qū)Ь€截面。在實(shí)際中根據(jù)具體要求，選擇原則包括：（1）、發(fā)熱大??；（2）、架空線路機(jī)械強(qiáng)度；（3）、電壓損失問題；（4）、經(jīng)濟(jì)條件；選擇電纜或?qū)Ь€時(shí)，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(jī)械強(qiáng)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(jì)條件來選擇截面積的。在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，結(jié)合考慮熱水鍋爐特定應(yīng)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(dǎo)線或電纜正常運(yùn)行時(shí)，必須保證它不致因溫度過高而燒毀，因此要滿足：

30、 IY Ijs 式中 IY電纜或?qū)Ь€的長期允許電流 Ijs通過線路的計(jì)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(guān)脫扣器的動(dòng)作電流之間有一定的關(guān)系。一般來說，對于支線，為了安全，必需考慮過載保護(hù)。此時(shí)電纜或?qū)Ь€的允許持續(xù)電流應(yīng)大于熔體的額定電流，即要求 2.5IY Ier本次設(shè)計(jì)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：電機(jī)設(shè)備名稱及功率電流大約（A)控制回路(mm²)主回路(mm²)引風(fēng)機(jī) 110KW220140鼓風(fēng)機(jī) 55KW110120循環(huán)泵 90KW180130爐排 4KW811.5補(bǔ)水泵 7.5KW1512

31、.5上煤機(jī) 5.5KW1112除灰機(jī) 7.5KW1512.5出渣機(jī) 3KW611 表3.1主控制回路導(dǎo)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(shè)備所選對應(yīng)接觸器如下表：電機(jī)設(shè)備名稱及功率電流大約（A)接觸器型號引風(fēng)機(jī) 110KW220CJ20-250鼓風(fēng)機(jī) 55KW110CJ20-160循環(huán)泵 90KW180CJ20-250爐排 4KW8CJ20-10

32、補(bǔ)水泵 7.5KW15CJ20-25上煤機(jī) 5.5KW11CJ20-16除灰機(jī) 7.5KW15CJ20-25出渣機(jī) 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(yīng)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(hù)回路中，電流互感器在工作時(shí)，它的2次回路始終是閉合的，因此測量儀表和保護(hù)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(jī)設(shè)備名稱及功率電流互感器型號長 mm寬 mm高 mm引風(fēng)機(jī) 11

33、0KWLQK86-0.38163105133鼓風(fēng)機(jī) 55KWLQK86-0.38163105133循環(huán)泵 90KWLQK86-0.38163105133爐排 4KWLQK6-0.38150105133補(bǔ)水泵 7.5KWLQK6-0.38150105133上煤機(jī) 5.5KWLQK6-0.38150105133除灰機(jī) 7.5KWLQK6-0.38150105133出渣機(jī) 3KWLQK6-0.38150105133 表3.3電流互感器型號3.4壓力傳感器的選擇壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐、儀器儀表控制中最為常用的一種傳感器，并廣泛應(yīng)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

34、、油井、船舶、電力、管道、機(jī)床等各類行業(yè)。 力學(xué)傳感器的種類繁多：如半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力傳感器、電阻應(yīng)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(shí)際應(yīng)用中最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器，因?yàn)樗哂泻侠淼膬r(jià)格和較高的精度，以及很好的線性特性。壓阻式壓力傳感器是應(yīng)用單晶硅材料的壓阻效應(yīng)以及集成電路技術(shù)相結(jié)合制成的傳感器。壓阻式傳感器常用于壓力、拉力、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、?yīng)變）的測量和控制。 當(dāng)力作用于硅晶體時(shí)，晶體的晶格產(chǎn)生變形，使載流子從一個(gè)能谷向另一個(gè)能谷散射，引起載流子

35、的遷移率發(fā)生變化，擾動(dòng)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(yīng)與晶體的取向有關(guān)系。硅的壓阻效應(yīng)不同于金屬應(yīng)變計(jì)，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(yīng)變），并且前者的靈敏度比后者的靈敏度大50100倍。 優(yōu)點(diǎn)：、頻率響應(yīng)高(例如有的產(chǎn)品固有頻率達(dá)1.5MHZ以上)，適于動(dòng)態(tài)測量；、體積?。ɡ缬械漠a(chǎn)品外徑可達(dá)0.25毫米），適于微型化；、精度高，可達(dá)0.010.1；、靈敏高，比金屬應(yīng)變計(jì)高出很多倍，有些應(yīng)用場合可不加放大器；、無活動(dòng)部件，可靠性高，能工作于振動(dòng)、沖擊、強(qiáng)干擾

36、、腐蝕等惡劣環(huán)境。缺點(diǎn)：、溫度特性差，由于壓阻式壓力傳感器是用半導(dǎo)體材料制成的，受溫度影響較大，因此，應(yīng)用在溫度變化大的環(huán)境中，必須進(jìn)行溫度補(bǔ)償。、工藝復(fù)雜，成本高，對研制條件的要求高而且嚴(yán)格，尤其是擴(kuò)散雜質(zhì)、燒結(jié)、封裝工藝等比其他傳感器的研制要復(fù)雜的多，因而成本也相對要高。本次設(shè)計(jì)STP壓力變送器選用美國原裝高精度 STP 壓力變送器擴(kuò)散硅不銹鋼隔離膜傳感器。3.5溫度傳感器的選擇本次設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)爐膛溫度采用鉑

37、銠熱電偶溫度傳感器測量。 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(diǎn)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(yīng)用于工業(yè)測溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)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(yīng)進(jìn)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?zé)犭娮璧淖柚底兓?，就可以測量出溫度。目前主要有金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻兩類。一、金屬熱電阻和半導(dǎo)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(guān)系式表示，即    Rt=Rt01+(t-t0)    式中，Rt為溫度t時(shí)的阻值；Rt0為溫度t0(通常t0=0)時(shí)對應(yīng)電阻值；為溫度系數(shù)。 2、半導(dǎo)體熱敏電阻的阻值和溫度關(guān)系為的近