锅炉自控方案

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- - 总结资料 1 绪论

1.1 锅炉控制系统发展概述和国内外研究现状

21世纪到来，人类将进入一个以知识经济为特征的信息时代，检测技术、计算机技术和通讯技术一起构成现代信息的三大基础。

有的专家认为：在计算机和自动化领域，80年代的热点是个人计算机，90年代是算机，而21世纪第一个10年的热点必将是传感、执行与检测。锅炉自动化控制系统作为传感、执行与检测技术的一个应用方面也必将跨入数字化、网络化利智能化时代。

锅炉控制系统的发展过程与其它事物一样，也经历由简单到复杂、由机械到电子的过程。在我国，锅炉的控制大致经历四个阶段，叫手工控制阶段、专用仪表控制阶段、电动单元组合控制阶段和机算机控制阶段。

纵观国内外，总的来说，60年代，锅炉的控制还只是实行人工操作，锅炉的燃烧完全是凭司炉人的经验，几乎谈不到动控制。到了70—80年代，尤其是1972年能源危机之前，对锅炉的运行控制人多是注重安全性和可靠性。在越来越重视节约能源和环境保护的今天，人们则更注重于实现最佳燃烧控制，即把燃烧过程的热损失控制在最小，使热效率最高，且对环境污染最小的所谓最佳燃烧状态，因此，国内外相继对燃煤锅炉实行自动控制。逐步出现了由常规检测仪表和调节仪表构成的模拟控制系统，它具有可靠性高，成本低，易于操作利维护等优点，在大、中、小工业企业中得到了厂泛应用，解决了不少自动化方面的问题。

但是，随着生产向连续化、大型化发展，对自动化技术的要求越来越高，模拟自动控制系统越来越表现出它的局限性。主要表现在：(l)难以实现复杂的、多变- -

信息技术

摘要院随着我国经济的快速发展以及人民生活水平的提高，人们逐渐意识到环境保护的重要性。燃烧清洁燃料，改变供暖的燃料品种，是减少空气污染的有效途径。文章主要论述了燃气锅炉PLC自动控制系统，该系统可以明显提高燃料利用率。关键词院PLC燃气锅炉自动控制系统0引言现阶段，一般的燃气锅炉的设计效率均可以达到90%左右，然而在实际运行中，受外界环境温度不断变化以及供热量需求的变化的影响，需要实时调整燃气量，否则会导致供热量过量或不足，浪费了大量能源。所以，我们要实时调节燃气锅炉的燃气供应，提高能源利用率。现阶段，由于能源危机的影响，世界各国都面临能源短缺的挑战，尤其我国面临严重的能源问题。所以，锅炉控制系统的重点便是使锅炉高效、安全运行。1燃气锅炉自动控制系统概述控制系统可采用西门子公司的S7-200系列中的CPU226作为单台燃气蒸汽锅炉系统和公用系统的控制核心，全面实现对蒸汽锅炉以及辅机系统的自动监控和管理功能。2系统特点2.1利用人机接口以及I/O接口，实时采集、记录、监视、操作控制过程对象的数据，可进行系统局部故障的在线维修以及组态回路的在线修改。2.2控制系统使用的人机对话系统实用而简捷，采用复合窗口技术，对工艺流程图、各控制回路、纪录数据实时显示并生成报表，时各工艺测点的历史趋势能够直观显示。2.3工程师能够方便地将不同设备的控制功能按设备分配到不同的合适控制单元上，这样操作工可以按照需要对单个控制单元进行模块化的功能修改、维护、下装和调试。2.4由PLC自动控制现场监控点，然后传递到中央监控计算机，利用系统软件还原显示数据，并对数据进行处理，这样进一步强化了系统数据通信安全性能。2.5各个控制单元分布安装在被控设备附近，既节省电缆，又可以提高该设备的控制速度。3主要回路的控制原理与方案3.1蒸汽压力-燃烧控制蒸汽压力通过调节燃气调节阀门开度、配风等参数实现控制要求，所以在构建蒸汽压力度———燃烧控制方案时，将压力检测值和设定值经过比较，其偏差作为控制器的输入信号，控制器进行P、I、D运算后，输出控制信号去调节燃气的开度和鼓风机转速(改变送风量)。为了温度的稳定，系统引入蒸汽流量作为前馈信号，更为及时操纵燃气调节阀和鼓风机。压力低了就加大调节阀门开度，高了则减少调节阀门开度。稳定运行时，总风量调节采用以主蒸汽压力PID输出值做比例控制。控制软件采用标准脉冲输出，控制燃烧器的电机正转或者反转，以达到负荷要求。控制输出的频率为秒级，可以达到1%B-MCR/sec。另外，用户可以自行设定时间，指定从点火到满负荷总共用多长时间，这是燃烧控制系统的人工指导功能。如果用户输入值比启动满负荷所用时间还要大，燃烧控制系统就会根据实际蒸汽压力自动对负荷进行控制。这时，负荷值和预期相差太大，系统会执行全开式燃烧模式，以期达到满负荷状态。当快要达到满负荷状态时，系统会自动根据动态的PID参数，调节燃烧风门，使之平稳提升到满负荷状态。这样大大减少了超调，从而实现了最佳的控制功效，虽然启动时温度的不同，但最终达到满负荷时的所用时长满足了用户要求。气压负荷控制系统将压力传感器所检测到的蒸汽压力，经A/D模块转换送到PLC中，并在显示屏上显示当前的实际蒸汽压力。希望蒸汽压力可在显示屏上直接设定，PLC将获得的希望蒸汽压力与实际蒸汽压力进行比较，获得相应的压力误差，在PLC内部进行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，以保证蒸汽压力恒定。引入蒸汽流量作前馈，是为了增加燃烧控制的反应速度，全负荷变化大时保证汽包压力的稳定。3.2锅炉汽包水位控制系统锅炉汽包水位大幅度的波动会导致汽包内满水或空水，从而对安全产生了影响。当水位过低时，会出现负荷过大，水汽化速度太快的情况，最严重的情况是导致整个汽包的水完全汽化，从而造成了锅炉烧坏甚至爆炸的后果。当水位过高时，会影响汽包里的汽水分离装置，出现了蒸汽水分大量集聚于出口处的情况，最严重的情况是过热器受热面结垢而导致过热器烧坏，对机组运行的经济型和安全性有着直接影响。汽包水位控制系统可采用单冲量、双冲量以及三冲量控制方案。我们选用三冲量水位控制系统，主要是由于单冲量、双冲量控制策略比较简单，很难满足现代各种复杂锅炉的要求。蒸汽流量和给水流量是影响汽包水位的主要因素，汽包水位受蒸汽流量的增加或减少的影响，同样也会对水流量产生影响，以保持给水量与蒸汽量之间的平衡，确保锅炉能够稳定运行。前馈信号为蒸汽流量，构成前馈调节回路，串级信号为给水流量，构成副调节回路，以锅炉汽包水位测量信号作为主，构成主调节回路，进而构成锅炉汽包水位前馈———串级三冲量控制系统。3.3锅炉顺序控制顺序控制的目的，就是控制蒸汽锅炉按照安全规范启动设备、停止设备。在遇到异常情况发生时，及时报警，当达到连锁保护值时，启动相应的连锁保护停止设备运行，未在连锁保护范围内的异常情况时，操作人员视其情节严燃气锅炉的PLC自动控制系统张春雨（秦皇岛市燃气总公司）

锅炉水位的自动控制

摘 要:本文介绍了锅炉汽包水位的动态特性,单冲量、双冲量、三冲量控制方案的特点及工程中需注意的问

题,着重介绍了汽包三冲量控制方案。

关键词:汽包水位;动态特性;控制方案;单冲量;双冲量;三冲量

引言

汽包水位是锅炉运行的主要指标,是一个非常重要的被控变量,维持水位在一定范围内是保证锅炉安全运行的首要条件,这是因为: (1) 水位过高会影响汽包内汽水分离,饱和水蒸汽带水过多,同时过热蒸汽温度急剧下降。该过热蒸汽作为汽轮机动力的话,将会

损坏汽轮机叶片,影响运行的安全性与经济性。(2) 水位过低,说明汽包内的水量较少,而当负荷很大时,水的汽化速度加快,则汽包内的水位变化速度亦随之加快,如不及时调节,就会使汽包内的水全部汽化,导致炉管烧坏,甚至引起爆炸。因此,锅炉汽包水位必须严加控制。

1 汽包水位的动态特性

锅炉汽水系统结构如图1 所示。汽包水位不仅受汽包(包括循环水管) 中储水量的影响,亦受水位下汽泡容积的影响。而水位下汽泡容积与蒸汽负荷蒸汽压力炉膛热负荷等有关。因此,影响水位变化的因素很多,其中主要的因素是锅炉蒸发量(蒸汽流量S) 和给水流量W。

1. 1 汽包水位在给水流量作用下的动态特性,见图2 :

图1 锅炉的汽水系统

图2 给水流量作用下水位阶跃响应曲线

上图所示是给水流量W 作用下,水位L 的阶跃响应曲线。如果把汽包的给水看作单容量无自衡过程,水位阶跃响应曲线如上图L1 曲线。但由于给水温度比汽包内饱和水的温度低,所以给水流量W增加后,从原有饱和水中吸收部分热量,这使得水位下汽泡容积有所减少。当水位下汽泡容积的变化过程逐渐平衡时,水位就由于汽包中储水量的增加而逐渐上升,最后当水位下汽泡容积不再变化时,水位变化就完全反映了由于储水量的增加而逐渐上升。因此,实际水位曲线如图中L 线。即当给水量作阶跃变化后,汽包水位一开始不立即增加,而要呈现出一段起始惯性段。给水温度越低,时滞τ亦越大。

锅炉房电气及自控系统设计实例

摘要:随着人民生活水平的不断提高,对生活质量的追求也越来越强烈,作为城市供暖系统重要组成部分的锅炉房近年来越发受到人们的重视,本文通过对实际工程中某锅炉房的配电设计,阐述锅炉房控制系统的设计要求及控制方式,并试探讨如何通过控制系统根据工艺参数要求实现工艺设备的正常运行,并尽可能的降低系统运行的能耗。

关键词:锅炉房 负荷 PLC

进入21世纪以来,随着经济的迅猛发展,人民群众的生活水平也在不断提高,伴随着对生活质量的不断追求,作为城市供暖系统重要组成部分的锅炉房近些年来越发受到人们的重视,特别是科技的进步带来了更多的新技术、新方法,传统的锅炉房配电及控制系统依然不能满足日益不断发展的需求,下面就以某锅炉房的电气及自控设计为例,试引入新技术,考虑设计一套合理、高效、节约的配电及自动控制系统。

1 工程概况

本工程的锅炉房设计规模为1台29MW和3台58WM的燃煤热水炉,工程设计时主要应考虑以下方面:供电电源的选取、锅炉房用电负荷的计算、供电系统的设计(直流电系统、电力线路)、综合保护、自控系统设计(DCS、PLC)等,作为设计的第一准则,应该在不违反国家相关法律法规及行业规范的前提下,尽可能的做到详实准确、高效节约。

2 供电电源

本工程的锅炉房属于重要的城市基础设施,其直接关系到所在地居民的日常生活,其负荷等级属于二级负荷,故其电源应采用双电源供电,本工程的10kV电源引自附近变电站,电源采用两回10kV引用,接入锅炉房的变电所,变电所的10kV采用单母线分段连接方式,两段母线之间设联络开关,平时两路电源同时供电,分列运行,互为备用。母联开关需与进线开关闭锁,不允许两路电源并联运行。380/220V配电则采用单母线分段系统。

3 负荷计算

配电系统设计的重中之重就是负荷的合理计算,一个优秀的设计方案起始于良好的前期计算,在设计时应尽可能的做到准确、认真、负责,本工程的锅炉房、消防泵、水泵、采暖循环泵等重要设备均采用二级负荷,其余则采用三级负荷。本工程中安装容量为1665kW,其中备用容量为193kW,高压动力设备容量为725kW,低压设备容量为747kW,按照相关参数确定其利用系数cosφ=0.95,则锅炉房低压有功计算负荷Pjs=451kW,无功计算负荷为Qjs=194kvar,视在功率Sjs=475kVA,由此可以推算出需要两台变压器容量为2×630kVA的变压器,一用一备,负荷率β=75.4%,当一台变压器出现故障时,必须能够保证另一台变压器能够负担得起整个锅炉房的全部用电负荷。