热水炉控制系统设计方案及对策.docx

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热水炉控制系统设计方案及对策

热水炉控制系统

控

制

方

案

中国大强锅炉

地址：

中国市道口堤工业园

：

：

：

一、前言

1、随着科学技术的日益开展和对设备管理要求的提高，很多高尖端科学技术不断的运用于锅炉控制系统，使锅炉控制更加科学化、智能化，锅炉运行更加准确和稳定，同时对于锅炉设备运行的管理也更加的方便和科学，在锅炉燃料能源消耗方面也有很大的节约。

我公司自主开发的热水锅炉全自动控制系统，经过近十年的实际使用和不断的改良，现在的控制系统，已经到达国外先进水平。

其强大的功能，方便的操作界面，平安可靠的控制方式，节约本钱的运行方式，受到专家和用户的好评。

全自动控制系统根本实现无人值守而平安可靠运行，最大限度的降低锅炉操作人员的劳动强度和因操作不当而造成的锅炉运行故障及能耗损失。

目前，我公司常规的锅炉电气控制系统充分考虑了不同用户的特殊使用要求，本方案所介绍的就是按照“中油管道物资装备总公司为西气东输二线工程西段购置燃气热水锅炉和热水循环及补水装置工程〞招标文件提出的要求而定做22台燃气热水锅炉、19套循环泵及补水装置的控制系统方案和3台油气两用热水炉改造方案。

2、我公司锅炉控制系统的主要特点是：

●可靠性高，系统主要配置均为原装进口优质品牌器件，控制系统设计制造经过严格质量控制、监控及调试

●品种齐全，从普通经济型到大型计算机群控系统，应有尽有，能满足不同需求用户的使用要求

●自动化程度高，操作维修极为方便，最简单的PLC锅炉电控箱也具有故障自诊断及黑匣子历史数据记录功能

●节能效果显著，系统配合锅炉本体设计，充分考虑不同用户的使用情况进展针对性设计，并设计了多处最优数字PID运算，以保证锅炉燃烧效率，尽可能的降低燃料、水、电等费用

●控制系统扩展性极佳，能根据用户要求很方便地增配控制功能，扩大使用用途，能很方便的实现计算机远程监控和网络控制

●控制系统质量跟踪效劳及时，具有一支专业队伍为用户提供优质快捷的售后效劳。

二、工程方案设计概述

本方案在设计时，根据锅炉设备招标文件的要求和实际情况，结合我公司在控制系统设计方面的实际经历和设计理念，充分考虑到各方面因素，使本方案设计得更加科学、合理、先进、易操作等。

1、系统采用全中文人机界面，界面友好，运行平安稳定，系统可维护性好；锅炉的单机运行、联机运行可随意调配，操作简洁明了。

2、系统软件设置合理，可根据用户的实际要求，进展现场更改添加，完成特定报表和记录。

3、各锅炉不仅留有相互之间联网进展群控的接口，还有留有BAS控制系统接口。

4、依据锅炉房控制系统的设计要求，按照自控装置系统必须科学、合理、成熟、平安可靠、稳定、可扩展以及性价比高的原那么进展设计，并符合以下规与标准：

Ø/T7985-95?

常压热水锅炉通用技术条件?

Ø/T10094-1999?

工业锅炉通用技术条件?

ØGB10180-88?

工业锅炉热工试验规?

ØGB700?

碳素构造钢?

ØGB8163?

输送流体用无缝钢管?

ØGB/T16508?

锅壳锅炉受压元件强度计算?

ØGB1576-7996?

低压锅炉水质标准?

ØGWPB3-1999?

锅炉大气污染物排放标准?

ØDB11/109-1998?

锅炉大气污染物排放标准?

Ø/T1609-93?

锅炉锅筒技术条件?

Ø/T1613-93?

锅炉受压元件焊接技术条件?

Ø/T1619-93?

锅壳锅炉本体总装技术条件

Ø热水锅炉平安技术监察规程〔劳锅字[1997]/4号〕。

ØGB50273?

工业锅炉安装工程施工及验收规?

三、工程设计围

本方案针对本次招标文件的要求，分为22台热水锅炉控制系统和3台油气两用热水锅炉改造系统两局部。

1.带压热水锅炉：

22套；

物资名称

技术要求

数量

备注

燃气热水锅炉

额定供热量700kW

1台

燃气热水锅炉

额定供热量480kW

3台

燃气热水锅炉

额定供热量350kW

13台

燃气热水锅炉

额定供热量180kW

3台

燃气热水锅炉

额定供热量120kW

2台

热水循环及补水装置

19套

2．3台油气两用热水锅炉改造系统：

3套；

四、锅炉自动控制系统控制方案简介

1、系统配置

本方案中的2锅炉采用日本三菱FX1S系列可编程作为各台锅炉的主控局部，对锅炉进展数据采集，数据运算，锅炉控制等，以便于当任意一台锅炉检修时不影响其它锅炉正常运行。

高性能工业级控制器件，可适应广泛的工作环境，采用多级隔离保护，抗干扰能力强。

●

系统设计每台锅炉配置一台三菱6寸彩色人机介面〔外形黑色〕，对锅炉实现触摸屏操作及显示，可以显示整个锅炉控制系统的所有数据及系统动态工况，并且可进展参数设定。

●人机操作界面〔触摸屏〕主功能：

简易的背景光灯更换

背景光灯的寿命长达25，000务局小时，还可更换,而且还带有自动熄灯功能

优良的耐酸环境

具有相当于IP65F的防尘、防水、耐油性等环境性能

具有所有操作面板应有的功能

通过菜单设定可显示日文、英文、语及中文汉字

可以改变每1点的键尺寸大小，显示系统画面

功能，对操作人员的级别来进展画面显示

保护那些只可看，不用操作的画面。

根据普通操作人员、生产线主管、保养人员、系统设计人员等不同的使用用途，可以根据限制所显示的画面。

数据传送可以减少使用PLC的数据存放器，机械的加工数据，定位的移动距离等的初期设定。

保存PLC的运算结果。

时钟功能：

可以指定某时段中使指定的设备为ON。

1．2．1断路器/交流接触器/热继电器〔富士〕

断路器特点：

独特的双旋转分断构造能量跳闸系统，提高反响速度，超强的分断能力，最高可达150kA快速切断故障电流，最短仅为2ms模块化构造，灵活适应不同应用场合，机械与电气寿命长。

技术规格：

额定电流80-630A分断能力：

N/H/L三种型式极数：

3/4极

1．2．2交流接触器特点：

富士系列交流接触器主要用于交流50Hz或60Hz，额定工作电压至660V，在AC-3使用类别下额定工作电压为380V额定工作电流至95A的电路中，供远距离接通与分断电路之用，并可与热继电器直接插接组成电磁起动器，以保护可能发生操作过负荷的电路。

接触器还可组装积木式辅助触头组、空气延时头、机械联锁机构等附件，组成延时接触器、可逆接触器、星三角起动器。

1．2．3热继电器特点：

高标准：

符合IEC60947-4-1和GB14048.4标准。

强适应性：

“TH〞防护处理,可以在湿热的环境中使用。

功能齐全：

具有过载与缺相保护功能；

具有手动/自动复位按钮；

具有测试按钮；

具有停顿按钮；

具有脱扣状态显示功能。

1．2．4中间继电器〔欧姆龙〕

技术特点：

型式系列有动作显示灯藏型、高容量型、二级体藏型等；

额定操作电压（AC100/110，AC110/120，AC200/220，AC220/240） （DC100/110）；

取得UL、CSA认定及电气用品取缔法标准品；

3极、4极电弧标准装备；

耐电压AC2000V。

1．2．5按钮、指示灯〔施耐德〕

技术特点：

世界上唯一用一个螺丝完成机械安装的按钮指示灯产品。

人性化设计，按钮头降至更适宜位置；

触头顶端采用十字带型技术。

IP65的防护等级；

触点慢速分断，可确保分断动作的准确无误，并带有声音提示，确认触点动作；

模块化设计，可通过配套附件连接集成电路板；

自锁，防震螺钉端子；

指示灯具有10万小时的使用寿命；

符合国际标准的要求：

Nema4X,BV,RINA,LROS,DNV,GL，UL,CSA。

五、锅炉控制系统主要功能：

1、人机界面操作方式：

智能锅炉采用智能化显示屏作为人机界面，配有多级全中文菜单，并具有锅炉运行状态汉字显示功能，能实时显示锅炉的各种工作参数和运行状态。

多级弹出式全中文菜单含有以下子目录菜单：

故障原因分析表，维修指南，系统设置和电器测试等等。

操作非常简单方便，无论文化水平上下，均能很快了解掌握。

PLC部逻辑关系中，包含了控制系统所需的大量相关参数和逻辑意义，其中很多参数用户也希望能够直观地看到和方便地修改，例如：

大风预吹扫时间、后吹扫时间、点火方式等等；由此，为PLC配套使用的人机界面〔即数据存取单元，简称DU单元〕也就运用而生，成为控制系统中的一个重要模块，目前，DU单元采用触摸屏构造和键盘式构造，便于用户操作，它能够直观显示PLC锅炉的工作状态，直接在屏幕上修改锅炉的控制参数等。

2、“黑匣子〞功能的工作状态自动记录与显示：

智能锅炉中的黑匣子能自动记录工作状态：

锅炉累计运行时间，点火次数，风机，水泵，燃烧器运行时间等等。

3、参数到达控制目标时的待机自恢复功能：

锅炉在热水温度高时具有自动待机功能和温度低时自启动功能；并具有温度接近设定温度时提前自动改变燃烧负荷，既减小了对锅炉的热冲击，又节约了珍贵的燃料，降低了运行本钱。

4、联锁保护功能全面，系统高度可靠：

智能锅炉具有多种联锁保护功能：

低水位报警联锁保护；超温报警联锁保护；给水失败联锁保护；循环泵，风机过载联锁保护；故障见火联锁保护；故障熄火联锁保护；点火失败联锁保护等。

5、多级系统设置保护口令，防止误操作：

智能锅炉全自动控制系统具有三级系统设置保护口令：

用户密码：

只有掌握密码的用户才可以操作显示屏。

系统管理级：

只有掌握密码的管理人员才能有权力进展查寻和修改。

工厂程序级：

只有掌握密码的工厂程序设计人员才能有权力进展查寻和修改。

有效防止误操作。

6、具备丰富的系统升级扩展能力：

智能锅炉全自动控制系统具有强大的系统升级扩展能力和充足的系统通讯接口，主要运用于：

●可与办公室，控制室微机PC连接，便于管理者随时观察了解和指挥管理锅炉系统〔距离不超过2000米〕。

●可具备远程监控功能,可实现多台锅炉远程监控，无人操作〔通过线路支持〕

●运用可编程控制器PLC，未来需要将电气原理线路图进展修改升级时，只需修改程序语言，不必对实际线路进展任何修改，增加新的控制功能和控制组件也变得非常简单,具有强大的实用功能和广泛的未来适应能力。

7、故障检测系统

故障检测系统对锅炉运行参数进展监测，保证锅炉平安运行，一旦发现有以下故障，将自动关闭锅炉燃烧控制系统，同时声光报警。

1〕极低水位故障

当锅炉水位极低缺水时，系统自动关闭所有设备，同时声光报警指示。

2〕熄火故障

如果因各种原因及故障，锅炉不能正常燃烧时，系统自动关闭所有受控设备，同时“熄火〞声光报警指示。

3〕燃气压力故障

管道燃气压力低于或高于设定的正常气压围值时，系统将停炉待机。

5〕炉膛超温故障。

8、出水温度控制原理

负荷控制系统将出水温度传感器所检测到的出水温度，经A/D模块转换送到PLC中，并在显示屏上显示当前的实际出水温度。

希望的出水温度可在显示屏上直接设定，PLC将获得的希望出水温度与实际出水温度进展比拟，获得相应的温度误差，在PLC部进展PID运算，获取负荷控制量，通过PLC输出控制负荷的加大或减小，以保证温度的恒定。

六、人机操作界面画面简介〔供参考〕：

初始界面

开机，系统进入初始界面，显示控制系统类别，厂标等信息。

触摸界面任意位置，进入主界面。

用户密码界面

假设选用了用户密码，那么需输入正确密码后才能进入主菜单。

按提示窗口，会弹出一个键盘，输入密码，正确进入主菜单，错误需重新再输入，假设再错那么出现非法用户界面，需关机。

主界面

主界面有八个子菜单，按所需菜单进入相应功能。

1运行操作

界面1-1

此界面显示温度设定情况，在“不分段设定〞处可设希望温度。

界面1-2

按自动、手动拨钮会指向相应位置。

注意：

锅炉在运行时，风机此项钮无效。

此界面设有报警工作状态查询、统计及清单子功能界面，显示了风机、水泵、大火、小火时间及锅炉点火次数。

选择子功能项进入相应子功能。

按返回，回到主菜单。

2记录显示

3系统设置

此界面为设定修改参数功能的子功能选择界面。

选择子功能项进入相应子功能。

按返回，回到主菜单。

界面4

此界面选择温度是分段控制还是不是分段控制，设定不分段时的希望温度、停火温度、点火温度及媒水上下限温度。

温度分段控制时的设定请见“管理级设定——温度分段设定〞。

按“运行参数〞进入其它参数设定。

界面5-1

在参数显示修改界面下，按数字，会弹出一个键盘。

强制小火时间X围：

20-600秒

后吹扫时间X围：

15-100秒

界面5-2

此界面下又设定了几个修改参数功能的子功能选择界面。

选择子功能项进入相应子功能。

工厂专业选择需有厂级密码方可进入。

出厂时已设定完毕，无需用户再行设定。

界面5-3

当锅炉上安装的温度显示仪与触摸屏内显示的温度值之间有误差时，通过修改其截距、因子1、因子2来校正。

计算公式：

温度=〔采样脉冲-截距〕×因子1/因子2

界面5-4

按否退至上一级菜单，按去除，系统会把黑匣子中的内容完全清掉，在记录显示中的全部内容会被清为O。

6维修指南

此界面中列举了几个故障，选择进入相应故障界面，根据指导排除故障。