南区锅炉房控制系统改造方案及配置Word格式文档下载.docx
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由于鼓风电机、引风电机、炉排电机采用变频调速技术，电机的启动电流和启动力矩都大大降低（匀速启动电流<
电机额定电流），减少了对供电电网的冲击，提高了电机的使用寿命。
从而降低了相应的维修、维护费用。
由于实现了锅炉燃烧系统的计算机自动化调节，使得锅炉的运行能够保持一个相对较长的高效率状态，降低了耗煤量，提高了单位产耗比。
控制系统中引入室外温度气候补偿功能，根据室外温度来动态调节区域供热的负荷量，从而避免了过量供热及控制滞后导致不必要的热损失。
小区抽样测量最终用户室内温度（暂定每个小区放置4个无限传感测量点），并通过GPRS系统远程传输到上位监控系统。
上位监控系统可实时了解实际室内温度情况，对实时控制系统进行微调，真正做到控制合理、供需平衡。
锅炉辅机强电操作子系统是指现场对锅炉各个辅机设备的强电手动操作系统，主要由强电操作按钮、紧急连锁设备和操作柜组成，负责锅炉辅机设备的启/停操作以及出现异常情况时的紧急操作和连锁保护功能，并具有操作上的最高优先级。
从横向角度来看，上述群控系统的设计符合国际上流行的“控制分散、监视集中”的群控系统的标准。
单台燃煤热水锅炉和用户之间，控制回路是相互独立的，彼此不会干扰；
而监视系统的信息是共享的，这有利于信息的集中管理。
从纵向角度看，整个控制系统也具有三层安全性保障。
在正常情况下，操作员在上位监控系统就可以对所有锅炉进行集中监控。
即使上位监控系统发生故障，由于主要控制功能由核心控制系统实现，因此也不会影响锅炉的正常运行；
即使发生极端情况，操作员也可以通过控制柜的强电手动操作对锅炉进行简单的操作，而不会因为控制系统影响锅炉的正常运行。
因此，这样的控制系统是强壮的、科学的、合理的。
以下是本控制系统的网络拓扑图。
四、锅炉自动控制系统
4．12.8MW燃煤热水锅炉的I/O清单
首先将2.8MW燃煤热水锅炉的I/O清单列出，并在此基础上，对锅炉的控制系统进行详细描述。
2.8MW燃煤热水锅炉及辅机I/O清单如下：
序号
监测对象
技术参数
输入
输出
传感器、阀门、执行机构等
AI
DI
AO
DO
传感器类型
信号类型
1．单台2.8MW燃煤热水锅炉
1
锅炉出水温度
0－150℃
Pt100铂热电阻
PT100
2
锅炉回水温度
3
锅炉出水压力
0—1.6MPa
压力变送器
4~20mA
4
锅炉回水压力
5
炉膛负压
-500--500Pa
差压变送器
6
排烟温度
0--350℃
Pt100铂热电阻
7
烟气含氧量
0_25%
氧化锆分析仪
8
引风机调节（变频）
0_50HZ
变频器控制/反馈
9
鼓风机调节（变频）
10
炉排调节（变频）
11
引风机运行/故障
继电器
开关
12
鼓风机运行/故障
13
炉排运行/故障
14
出渣机运行/故障
15
引风机启动/停止
16
鼓风机启动/停止
17
炉排启动/停止
18
出渣机启动/停止
2.锅炉房辅机系统
一次网供水温度
一次网回水温度
室外温度
-40－60℃
Pt1000电阻+变送
PT1000
一次网供水压力
一次网回水压力
一次供水流量
0－25T
超声波流量计
一次循环泵运行/故障
继电器（2用1备）
一次补水泵运行/故障
南区盐水泵运行/故障
继电器（1用0备）
一次循环泵启动/停止
一次补水泵启动/停止
南区盐水泵启动/停止
3.GPRS远程测量系统
一通区供回水温度
Pt100电阻+变送
GPRS
二通区供回水温度
钻前区供回水温度
综合区供回水温度
一通区室内温度
无限传感
二通区室内温度
钻前区室内温度
综合区室内温度
4.其它部分
声报警
光报警
消音
复位
小计
单台锅炉小计
6台锅炉合计
60
48
公共辅机小计
IO点位总计
66
62
共计：
208点
4．2锅炉主要控制回路
（1）供水温度控制（鼓风机、炉排变频）
燃煤热水锅炉的供水温度控制主要是根据出水温度控制送煤量和进风量的配比。
送煤量是通过炉排的转速来控制的，而送风量是通过鼓风机频率来调节的。
风量和煤量的配比设定值是由氧空燃比T、和总燃料量确定。
总风量信号经过温度校正。
调试时，应首先根据机组静态特性所提供的风煤比关系来确定T值的表达式，然后进行风煤比的自动调节。
本系统中炉排转速（代表煤量）为主动信号，鼓风机风量为辅动信号，鼓风机和炉排都采用变频控制方式，可以根据炉排转速信号随动调节鼓风风量，保证燃烧的效率。
此外，循环水流量作为前馈量引入主回路，对控制系统进行动态补偿。
因此，供水温度控制系统是一个带前馈校正的串级控制系统。
（2）炉膛负压控制（引风机变频）
通过调节控制现场引风机的频率来控制引风量以保持炉膛负压稳定，这是保证锅炉安全运行的必要条件。
由于炉膛负压波动较频繁，因此一般要将炉膛负压经一阶惯性环节进行平滑处理后送到PID调节器中；
同时将送风量信号作为负压调节器的前馈信号直接加到调节器输出端，以使引风系统能及时响应送风量的变化，使负压的变化趋于稳定。
本系统中引风机采用变频控制方式。
（3）定压补水控制
系统自动检测系统回水压力，自动控制补水泵，确保系统供水压力平衡。
当回水压力低于系统设定的压力低值时，自动开启补水泵，当回水压力高于系统设定的压力高值时，自动关闭补水泵，停止补水。
4．3锅炉强电手操控制系统
燃煤热水锅炉的强电手操部分主要是对一些锅炉辅机以及送煤系统的设备进行手动操作，如本项目中的每台锅炉的出渣机设备。
五、节能控制系统（气候补偿控制）
所有的供热都是为了末端用户服务，因此我们在系统设计过程中不得不考虑末端用户。
末断用户的信息是最重要的，用户的直接反馈可以使整个控制系统形成闭环，从而保证节能控制的最终效果。
考虑到建筑物的朝向（向阳和背阳）以及分布、材料等因素，我们可以在每一个片区设定多个室内温度采集点，经过加权处理后作为供水温度设定值的依据，之所以选择供水温度做为控制目标，是因为它与末断用户室内温度直接关联，控制滞后最小，反应速度快。
在本项目中，为达到节能降耗的目的，我们引入了室外温度补偿，根据室外温度的变化来决定热源部分供水温度，同时，系统通过GPRS技术采集多点未端用户的室内温度进行补偿控制，适时调节供热需求，在满足采暖要求的同时，更实时、更科学、更合理的节省能耗。
本系统设计多种节能控制模式：
智能优化控制模式、人工干预控制模式、分时分温控制模式、手动优化控制模式等
节能控制系统图如下：
1）智能优化控制模式
随着室外温度下降，建筑物的热损失增加，因而需要增加更多的热量以防止室内温度下降，由于供水温度的高低取决于室外温度，因此控制系统在室外温度和供水温度之间建立一条供暖曲线。
供暖曲线提供了室外温度与供水温度的变化值。
选择合适的供热曲线，便确定了供水温度目标值，从而调节电动二通调节阀的开度，将一部分回水参与二次循环，控制锅炉侧高温水的循环量，从而降低燃料的损耗。
如果供热曲线选的太低，则出水温度过低导致房间温度下降；
如果供暖曲线选的太高，则出水温度过高而导致房间温度过热。
供暖曲线如下图所示：
2）人工干预控制模式
在不同的室外温度情况下，系统操作员根据经验值人为设定的所需的供水目标值。
通过此参数表格控制系统自动根据环境温度的变化，换算出用户侧热量需求量，从而确定与室外温度相对应的供水温度控制目标值，由此动态调节电动二通调节阀的开度，将一部分回水参与二次循环，控制锅炉侧高温水的循环量，从而降低燃料的损耗；
同时也可避免以往天冷天热一样烧炉的情况，最终达到节能的效果。
3）分时分温控制模式
本系统可将一天分为多个时段进行选择控制，不同的时段所需的温度也略有不同。
例如，白天生活区的出水温度可以适当降低，因为大部分人都上班了，所以没有必要提供大量的热，此外，在夜间睡眠时间，供水温度也可以适当降低，因为人在睡眠状态的换热是比较少的；
而在双休日，生活区的供水温度要适当提高，因为大部分人在家中休息。
系统操作员可根据不同时段设定的不同的供水目标值。
通过此参数表格控制系统自动根据时间的变化及热量需求的高低，从而确定与其相对应的供水温度控制目标值，由此来调节电动二通阀的开度，将一部分回水参与二次循环，最终达到节能的效果。
4）手动优化控制模式
操作员可人为设定一些特殊天气时供出水温度控制补偿值，在整个供暖周期内，系统将自动根据天气的变化，对特殊天气进行供水目标值的补偿控制，从而实现既达到节能降耗的目的，也满足因特殊天气时采暖的需求，促使整个供暖期内更为和蔼、更为人性化的管理。
第二章 改造实施工作描述
针对本项目，主要改造实施工作为：
1、自动控制系统安装工作
原每台锅炉配套一只电控柜（共6只），其中4号炉、5号炉为手动变频控制，其它几台全部为纯手动操作，现更换为集中控制系统。
本控制系统机柜数量为：
上位机操作台1只、PLC控制柜3只、锅炉动力变频柜6只（每台锅炉1只）。
根据现场查看情况，原分为两个控制室，空间偏小，现需将左边的控制室扩大，才可放置该集中控制系统机柜。
2、锅炉一次仪表的安装工作
原锅炉控制柜为最简单的手动操作柜，用于锅炉控制的仪表很少，只有出回水温度测量，没有其它用来控制和保护功能的一次仪表。
本控制系统实现全自动控制，因此需增加必要的控制和安全保护用的一次仪表，并需在相应管道位置进行开孔与焊接，主要工作为：
一次仪表测点
仪表名称
数量
改造说明
具体工作量
温度变送器
1只
更换安装
将原来的温度传感器更换
增加安装
在锅炉出水管上开孔安装
在锅炉回水管上开孔安装
在锅炉的炉膛侧面预留口上安装
在锅炉排烟烟道上开孔安装
氧化锆测量仪
上述工作量为单台锅炉一次仪表安装的工作量（共6台锅炉），同时需将所有仪表的信号电缆接至控制室PLC控制柜。
3、供热管网一次仪表的安装工作
一次供水温度
在总供水管道上开孔安装
一次回水温度
在总回水管道上开孔安装
在锅炉房室外固定安装
一次供水压力
一次回水压力
电动调节阀
电动二通阀
在总供水管与回水管之间安装
出水流量
超声波（插入式）
在采暖供水管道上开孔安装
上述工作量为南区锅炉房总管网一次仪表安装的工作量，同时需将所有仪表的信号电缆接至控制室PLC控制柜。
4、远程GPRS测量传输系统安装工作
一通区改造工作量
一通区供水温度
在一通小区供水管道上开孔安装
一通区回水温度
在一通小区回水管道上开孔安装
测量及GPRS控制柜
PLC测量柜
在一通小区进水管网处挂墙安装
室温及GPRS传输
GPRS控制器
2只
在一通小区抽取用户室内放置
二通区改造工作量
二通区供水温度
在二通小区供水管道上开孔安装
二通区回水温度
在二通小区回水管道上开孔安装
在二通小区进水管网处挂墙安装
在二通小区抽取用户室内放置
钻前区改造工作量
钻前区供水温度
在钻前小区供水管道上开孔安装
钻前区回水温度
在钻前小区回水管道上开孔安装
在钻前小区进水管网处挂墙安装
在钻前小区抽取用户室内放置
综合区改造工作量（油田管理中心及井下作业办公区）
综合区供水温度
在综合区供水管道上开孔安装
综合区回水温度
在综合区回水管道上开孔安装
在综合区进水管网处挂墙安装
在综合区抽取用户室内放置
说明：
PLC测量柜可根据现场距离条件安装在小区门卫室内。
5、北区小区温度测量显示柜的安装工作
三个小区供水温度
3只
三个小区回水温度
仪表显示柜
壁挂机箱
在北区锅炉房控制室内挂墙安装
上述工作量为北区三小区采暖管网上一次仪表安装的工作量，同时需将所有仪表的信号电缆接至控制室二次仪表显示柜。
6、北区锅炉房定压补水柜的安装工作
系统回水压力
电接点压力表
补水泵控制柜
上述工作量为北区锅炉房定压补水控制设备安装的工作量，同时需将所有仪表的信号电缆接至补水泵控制柜。
第三章 改造实施工期描述
1、项目确立后，控制系统的设计、采购、生产预计需要40天；
2、现场安装实工预计15天；
3、现场接线、调试预计10天；
4、本项目预计总工期为65天。
第一部分 控制系统部分
序号
功能
名称
型号
单位
品牌
备注
锅炉监控系统配置
工程师站配置
不间断电源
1KVA，15分钟
台
山 特
监控工控机
P4-2.8，2G，160G
研 华
显示器
22寸液晶
三 星
操作系统
WIN－XP
套
微 软
组态软件
UnionControlV6.2
力 控
上位监控软件
DL-IBCS-MS4
德联科技
A3打印机
HP-5200
惠 普
以太网交换机
EDG-6528I
个
MOXA
操作台（高＊宽＊深）
750*1000*950
END
PLC系统配置
PLC配置
UPS电源
3KVA，15分钟
山特
DC24V5A电源模块
PS-3075A
块
西门子
CPU控制模块
CPU-315-2DP PN/DP
IMC存储卡
MMC128K
IM153-1
ET200M套件
只
总线模板DIN导轨
DIN830mm
Profibus总线连接器
6ES7972-0BA50-0XA0
Profibus电缆
6XV1830-0EH10
米
PLC编程软件
STEP7－MicroWIN
锅炉控制软件
DL-BC V1.0
杭州德联
模块卡件
模拟量输入模块
SM-331（8AI,4-20mA）
模拟量输出模块
SM-332（8AO,4-20mA）
开关量输入模块
SM-321（32DI）
开关量输出模块
SM-322（16DO）
20/40针连接器
螺紧型前连接器
二次仪表配置
双回路数显仪表
SWP-D921
昌晖仪表
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