白溝新城110T熱水鍋爐控制方案

熱水鍋爐燃燒自動(dòng)控制方案

一、熱水鍋爐燃燒系統(tǒng)調(diào)節(jié)如下圖所示：

鍋爐燃燒系統(tǒng)調(diào)節(jié)的主要任務(wù)是保證水溫的穩(wěn)定，同時(shí)保證鍋爐的安全運(yùn)行。除此之外，關(guān)鍵在于如何保證經(jīng)濟(jì)燃燒，這也是熱水鍋爐節(jié)能降耗的關(guān)鍵所在，經(jīng)濟(jì)燃燒問題，實(shí)質(zhì)上就是進(jìn)煤量和進(jìn)風(fēng)量的配比問題，如果能保證適當(dāng)?shù)娘L(fēng)-煤比，就可以實(shí)現(xiàn)zui高的燃燒效率，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)燃燒。如果空氣量不足造成不*燃燒，產(chǎn)生CO，這種情況除污染環(huán)境外還造成嚴(yán)重的熱能損失；反之，當(dāng)空氣量過多時(shí)，一方面使?fàn)t膛溫度低，另一方面也是zui重要的是使煙氣換熱損失增加。由于現(xiàn)階段的檢測(cè)手段和檢測(cè)設(shè)備尚不能方便地測(cè)得精確的進(jìn)煤量和進(jìn)風(fēng)量，給整個(gè)風(fēng)-煤比的自動(dòng)控制造成一定的難度，通過進(jìn)煤量與爐排轉(zhuǎn)速、煤層厚度對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，和進(jìn)風(fēng)量與鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，使風(fēng)-煤比在整個(gè)運(yùn)行過程中始終保持在適當(dāng)?shù)摹?/span>

爐膛壓力調(diào)節(jié)如下圖所示：

爐膛負(fù)壓一般通過控制引風(fēng)量來(lái)保持在一定范圍內(nèi)，但對(duì)鍋爐負(fù)荷變化較大時(shí)，采用單回路控制系統(tǒng)就比較難于保持，因?yàn)樨?fù)荷變化后，爐排及鼓風(fēng)調(diào)節(jié)控制燃燒量和鼓風(fēng)量與負(fù)荷變化相適應(yīng)，由于鼓風(fēng)量變化時(shí)，引風(fēng)量只有在爐膛負(fù)壓產(chǎn)生偏差，才由引風(fēng)調(diào)節(jié)控制去調(diào)節(jié)，這樣引風(fēng)量的變化落后于鼓風(fēng)量，必然造成爐膛負(fù)壓的較大波動(dòng)。為此，我們?cè)O(shè)計(jì)了爐膛負(fù)壓前饋-反饋控制系統(tǒng)，用鼓風(fēng)調(diào)節(jié)輸出作為前饋信號(hào)，這樣可使引風(fēng)量隨著鼓風(fēng)量的變化提前作相應(yīng)的調(diào)整，使?fàn)t膛負(fù)壓始終保持在一定負(fù)壓上，維持整個(gè)燃燒系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

定壓調(diào)節(jié)

補(bǔ)水泵和循環(huán)水泵控制是保證正常、穩(wěn)定供熱的重要環(huán)節(jié)，補(bǔ)水泵和循環(huán)水泵控制均采用定值調(diào)節(jié)。根據(jù)定壓點(diǎn)的壓力，通過變頻器調(diào)節(jié)補(bǔ)水泵轉(zhuǎn)速，及時(shí)補(bǔ)充水量，防止系統(tǒng)缺水，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。通過循環(huán)水泵調(diào)節(jié)，保持系統(tǒng)供回水壓力穩(wěn)定，為系統(tǒng)正常供熱提供保障。

熱水鍋爐燃燒自動(dòng)控制方案--鍋爐輸煤控制系統(tǒng)

輸煤系統(tǒng)是整個(gè)鍋爐房原料供給的主要設(shè)備，他的可靠安全運(yùn)行同樣是鍋爐控制系統(tǒng)中*的，自動(dòng)控制分別可對(duì)輸煤線，包括給煤機(jī)、皮帶機(jī)、除鐵器、振動(dòng)篩、破碎機(jī)等設(shè)備，為了保證生產(chǎn)運(yùn)行的可靠性，輸煤系統(tǒng)采用自動(dòng)（聯(lián)鎖）、手動(dòng)（單機(jī)）兩種控制方式，自動(dòng)、手動(dòng)方式由開關(guān)進(jìn)行切換。由于輸煤廊環(huán)境惡劣，全部操作控制都在主控制室里進(jìn)行，

二、110T熱水鍋爐的報(bào)警及聯(lián)鎖功能

1、---鍋爐安全運(yùn)行報(bào)警參數(shù)

鍋爐出水壓力上下限報(bào)警；

鍋爐出水溫度上下限報(bào)警；

爐膛溫度上限報(bào)警；

系統(tǒng)回水壓力上下限報(bào)警；

系統(tǒng)供水壓力上下限報(bào)警；

系統(tǒng)供水溫度上下限報(bào)警；

爐膛負(fù)壓上下限報(bào)警；

補(bǔ)水水箱水位上下限報(bào)警；

鍋爐供水流量下限報(bào)警；

2、--鍋爐控制聯(lián)鎖功能

供水溫度過高報(bào)警、超高聯(lián)鎖停爐；

供水壓力過低報(bào)警、超低聯(lián)鎖停爐；

鍋爐出水流量過低報(bào)警、超低聯(lián)鎖；

回水壓力過低報(bào)警。

當(dāng)聯(lián)鎖停爐時(shí)，PLC系統(tǒng)應(yīng)按先停給料系統(tǒng)、鼓風(fēng)機(jī)、后停引風(fēng)機(jī)的順序停爐。

三、--*監(jiān)控系統(tǒng) 

1、控制中心是整個(gè)鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)的調(diào)度監(jiān)測(cè)核心，其擔(dān)任著數(shù)據(jù)采集﹑處理﹑人機(jī)命令交換等眾多任務(wù)，計(jì)算機(jī)分別為工程師工作站和操作員工作站，可組工業(yè)以太網(wǎng)，計(jì)算具有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)操作功能，組態(tài)軟件選為國(guó)內(nèi)*的組態(tài)軟件（更詳細(xì)的介紹請(qǐng)參考8）。主畫面以鍋爐動(dòng)態(tài)工藝流程圖做背景畫面，畫面和實(shí)際鍋爐情況基本相符，主控制畫面主要具有快捷操作鍵和重要運(yùn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)功能，當(dāng)鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)一般操作員只在主畫面就可以完成數(shù)據(jù)設(shè)定和簡(jiǎn)單控制，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)瀏覽畫面以四位浮點(diǎn)方式顯示所有測(cè)量數(shù)據(jù)和計(jì)算數(shù)據(jù)，畫面上設(shè)有快捷菜單和畫面切換鍵，實(shí)時(shí)曲線窗口以動(dòng)態(tài)曲線的方式描述所有被測(cè)模擬量的變化過程，以時(shí)間為X坐標(biāo)，實(shí)際值做Y坐標(biāo)，曲線刷新時(shí)間可任意設(shè)定。歷史數(shù)據(jù)瀏覽畫面對(duì)所有采集數(shù)據(jù)和重要設(shè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，存儲(chǔ)時(shí)間間隔在窗口中可以任意設(shè)定，窗口設(shè)有完整的查詢功能，可以查看自運(yùn)行之日起的所有歷史數(shù)據(jù)。歷史曲線瀏覽畫面用曲線方式根據(jù)查詢時(shí)間列出所有數(shù)據(jù)曲線。同時(shí)系統(tǒng)能自動(dòng)生成工作報(bào)表，在任何時(shí)都可以打印，系統(tǒng)還具有實(shí)時(shí)畫面捕捉打印功能。歷史報(bào)警和實(shí)時(shí)報(bào)警窗口主要用來(lái)顯示當(dāng)前系統(tǒng)存在報(bào)警和歷史報(bào)警查詢功能，通過歷史報(bào)警功能追憶到所有停機(jī)時(shí)間及故障原因。上位機(jī)組態(tài)軟件設(shè)有實(shí)時(shí)在線幫助功能，幫助功能包括所有操作和注意事項(xiàng)、合適設(shè)定參考值等幫助信息，使用方式具有和常規(guī)軟件相同操作。

2、FameView組態(tài)軟件介紹

FameView組態(tài)軟件系統(tǒng)是北京杰控公司集多年P(guān)LC工程應(yīng)用、開發(fā)和服務(wù)經(jīng)驗(yàn),基于Windows NT 、Windows 2000/XP操作平臺(tái),獨(dú)立研制開發(fā)的純32位、高檔次的軟件,其運(yùn)行穩(wěn)定、速度快、簡(jiǎn)單易用、功能強(qiáng)大、擴(kuò)展性好,能為用戶提供經(jīng)濟(jì)完善的工業(yè)自動(dòng)化監(jiān)控解決方案;已經(jīng)被成功應(yīng)用于冶金、機(jī)場(chǎng)、化工、電力、配電、環(huán)保、筑路、核輻照、煙草、啤酒、鐵路、煤炭、樓宇、水處理、鍋爐、碼頭輸送等各個(gè)行業(yè),經(jīng)實(shí)踐證實(shí)適合所有的大中小型自動(dòng)化項(xiàng)目應(yīng)用;

經(jīng)過許多超大規(guī)模項(xiàng)目磨練,并在多個(gè)行業(yè)中普遍應(yīng)用,已經(jīng)發(fā)展成為運(yùn)行穩(wěn)定、通訊快速、功能強(qiáng)大、使用簡(jiǎn)單的組態(tài)軟件,具有能與國(guó)外進(jìn)口軟件相媲美的性能;

自開發(fā)初期,便撇棄了當(dāng)時(shí)流行的Windows95/98操作平臺(tái),而以Windows NT作為開發(fā)平臺(tái),全部代碼采用VC++進(jìn)行編寫,并自然過度到Windows 2000/2003/XP平臺(tái),所以是純32位代碼,多任務(wù)系統(tǒng),保證了軟件系統(tǒng)內(nèi)核的*和穩(wěn)定,無(wú)內(nèi)存泄露,能*運(yùn)行,被譽(yù)為“不會(huì)死機(jī)”的組態(tài)軟件.

一直把可編程控制器(PLC)作為適用對(duì)象,定位于自動(dòng)化應(yīng)用的中,專門設(shè)計(jì)了設(shè)備數(shù)據(jù)表,能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行批量處理,多線程同時(shí)處理多個(gè)通訊設(shè)備,通訊速度和穩(wěn)定性倍受贊譽(yù);

除提供通訊、運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)、畫面、報(bào)警、歷史數(shù)據(jù)等功能外,還提供了實(shí)用的數(shù)據(jù)庫(kù)連接、數(shù)據(jù)配方、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)、各種報(bào)表、雙機(jī)冗余、變量組、全局變量等增強(qiáng)功能,會(huì)發(fā)現(xiàn)許多棘手的問題,總能迎刃而解;

FameView組態(tài)軟件不可能適用于所有行業(yè)和用戶,但對(duì)所涉及的行業(yè)卻表現(xiàn)的非常出色,如冶金、化工、電力、環(huán)保、筑路、配電、水處理、核輻照、紡織、煙草等;因?yàn)槲覀円恢敝铝τ跒橛脩籼峁I(yè)且易于使用的產(chǎn)品,把用戶行業(yè)特色作為開發(fā)目標(biāo),所以我們擁有眾多的行業(yè)用戶,能為他們提供zui適用的產(chǎn)品和方案; 

我們把提供技術(shù)服務(wù)作為軟件產(chǎn)品的重要組成部分,是因?yàn)槲覀兪煜ざ喾N硬件產(chǎn)品,如西門子、ABB、GE、施耐德、三菱、歐姆龍等,同時(shí)還掌握了多個(gè)行業(yè)的技術(shù)和實(shí)施方案,總能為用戶提供全面的支持,保證成功的完成項(xiàng)目;

3、SIMATIC S7-400H 介紹

       在許多自動(dòng)化領(lǐng)域中，要求容錯(cuò)和高可靠性的自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越多。特別是在某些領(lǐng)域，停機(jī)將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。在這種情況下，只有冗余系統(tǒng)才能滿足高可靠性的要求。高可靠性的SIMATIC S7-400H能充分滿足這些要求。它能連續(xù)運(yùn)行，即使控制器的某些部件由于一個(gè)或幾個(gè)故障而失效也不受影響。由于SIMATIC S7-400H具有很高的可用性，它特別適合于以下的應(yīng)用領(lǐng)域： 

控制器發(fā)生故障后再啟動(dòng)的費(fèi)用十分昂貴（一般在過程控制工業(yè)） 

如發(fā)生停機(jī)，將會(huì)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失 

過程控制中包含有貴重的材料（如制藥工業(yè)） 

無(wú)人管理的應(yīng)用場(chǎng)合。 

需減少維護(hù)人員的場(chǎng)合。 

四、控制器選擇

　   大容量熱水鍋爐是集中供熱的熱源，如果出現(xiàn)運(yùn)行事故而導(dǎo)致停爐，不僅會(huì)對(duì)供熱機(jī)組造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，而且有可能對(duì)整個(gè)采暖系統(tǒng)，甚至相關(guān)的單位造成不可估量的間接損失。水動(dòng)力安全性是保證熱水鍋爐安全運(yùn)行的zui主要問題，也是供熱企業(yè)zui為關(guān)心的問題。令外基于成本考慮盡可能的減少造價(jià)成本，因此除選用質(zhì)量、安全性好的鍋爐，本控制系統(tǒng)采用西門子S7－400系列中的CPU414-4H系統(tǒng)，上位機(jī)使用FameView實(shí)時(shí)操作和監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行， CPU414-4H采用H960同步子模塊構(gòu)建了硬件冗余系統(tǒng)，使用CP443-1工業(yè)以太網(wǎng)模塊通訊， FameView上位機(jī)使用CP1613通過交換機(jī)實(shí)現(xiàn)與冗余PLC的通訊?，F(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)采用冗余的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)IM153-2從站，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集和控制。實(shí)現(xiàn)鍋爐的安全*運(yùn)轉(zhuǎn)。

冗余系統(tǒng)接線實(shí)例如下：

上位機(jī)采用windows ＸＰ操作系統(tǒng)，設(shè)工程師站和操作員站，一旦操作員站有問題時(shí)可暫時(shí)由工程師站代替，直至修復(fù)完好。操作員站的主要功能是提供給鍋爐系統(tǒng)操作人員一個(gè)直觀方便的人機(jī)界面。系統(tǒng)可具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的操作員站，他們具有同樣的功能并互為備用。操作員站設(shè)置有如下顯示畫面。
　　l流程畫面：將現(xiàn)場(chǎng)控制站采集的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)及工藝參數(shù)顯示在流程圖的相應(yīng)位置上，通過動(dòng)畫直觀的顯示鍋爐運(yùn)行狀態(tài)及各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。操作人員可根據(jù)此畫面了解整個(gè)鍋爐系統(tǒng)的運(yùn)行情況
　　工藝參數(shù)畫面：以數(shù)據(jù)表格的形式實(shí)時(shí)顯示各工藝參數(shù)與對(duì)應(yīng)的名稱，單位，同時(shí)可顯示對(duì)鍋爐耗煤量，用水量等的計(jì)算和累積結(jié)果。
　　調(diào)節(jié)畫面：將系統(tǒng)各控制回路的運(yùn)行狀態(tài)和有關(guān)參數(shù)以調(diào)節(jié)棒圖的形式顯示出來(lái)?？梢燥@示回路的手自動(dòng)狀態(tài)。操作人員利用鍵盤或鼠標(biāo)方便的對(duì)各控制回路，的控制參數(shù)進(jìn)行再線修正。

　　報(bào)警畫面：用于記錄何時(shí)何地有何報(bào)警，以便有關(guān)人員查詢，同時(shí)實(shí)現(xiàn)安全連鎖控制
　　 歷史趨勢(shì)畫面：用于記錄系統(tǒng)主要工藝參數(shù)的*歷史趨勢(shì)數(shù)據(jù)，以曲線的形式顯示出來(lái)，可為分析系統(tǒng)運(yùn)行情況及效率，查找故障等提供依據(jù)。
　　工程師站除具有操作站的全部功能外，還具有參數(shù)設(shè)定與修改，系統(tǒng)維護(hù)等功能。工程師站負(fù)責(zé)系統(tǒng)的打印任務(wù)，可打印即時(shí)報(bào)警，歷史報(bào)警記錄以及鍋爐運(yùn)行日志和歷史數(shù)據(jù)表格等。

針對(duì)本工程特點(diǎn)及雙方交流結(jié)果，控制系統(tǒng)的選擇上為今后控制系統(tǒng)升級(jí)打下基礎(chǔ)。如：換熱站的無(wú)人職守，鍋爐群控及與換熱站系統(tǒng)的氣候補(bǔ)償、分時(shí)分溫控制等，避免造成設(shè)備浪費(fèi)。