锅炉控制方案

单台燃 ( 油) 气蒸汽锅炉控制方案单台燃 ( 油 ) 气蒸汽炉控制方案Page 2 of 12目 录一、系统概述3二、控制器特点3三、控制对象属性3四、控制器功能描述3五、控制器技术参数8六、控制器电源条件与安装要求8七、控制器硬件组成8八、项目实施与售后服务9九、配置清单及价格10单台燃 ( 油 ) 气蒸汽炉控制方案Page 3 of 12一、 系统概述本项目初步设计针对单台燃( 油) 气蒸汽锅炉房控制系统，本项目的主要工艺设备有：适用对象：燃( 油) 气蒸汽锅炉燃烧器：威索、欧科、奥林等（比调式）二、 控制器特点采用西门子公司的S7-200 系列的 PLC模块作为核心控制器；显示采用西门子 7彩色触摸屏，全中文图文操作界面，多窗口画面系统工况显示；燃烧比例调节控制，调节更平稳，降低锅炉能耗，实现锅炉节能运行；位式给水（电极或浮球） ，动态调节锅炉水位；故障自动识别、直观指示与处理；数据分析、曲线显示和报表生成功能，数据查询方便；具有标准的 RS232/485 接口及 MODBUS协议，可以实现上位机系统的连接，实现多台锅炉的群控功能。三、 控制对象属性控制对象：控制种类：燃烧控制方式：给水控制方式：缺水检测：燃料属性：箱体形式：VAPOPREX HVP-CN1050/10bar自动和手动蒸汽压力控制（压力变送器、超压连锁）位式给水（电极或浮球）水位电极或浮球保护天然气或轻油琴台柜四、 控制器功能描述4.1控制系统监测点监测对象数单输入输出传感器、阀门、执行机构等量位AI DIAO DO传感器类型信号类型1. 燃烧器子系统燃气压力异常1套1干触点燃气泄漏1套1干触点单台燃 ( 油 ) 气蒸汽炉控制方案Page 4 of 12熄火信号1套1干触点燃烧器小火1套1干触点燃烧器大火1套1干触点油泵（仅限于燃油型）1套1干触点燃油压力1套1干触点燃气流量1套14 20mA燃油流量1套14 20mA2. 风烟子系统烟道温度1套1热电阻 / 温度变送器4-20mA烟气含氧量1套14 20mA烟气浓度1套14 20mA3. 水汽子系统锅炉汽包液位1套2水位电极或浮球干触点锅炉蒸汽压力1套1压力变送器4-20mA给水泵控制1套1干触点给水泵故障反馈1套1干触点蒸汽压力超高联锁保护1套1干触点锅炉水位极低联锁保护1套1干触点锅炉水位低1套1干触点锅炉水位极高保护1套1干触点4. 其他声报警1套1光报警1套1复位1套1小计6107合计23单台燃 ( 油 ) 气蒸汽炉控制方案Page 5 of 124.2控制系统原理图蒸汽压力压力变送器CPU 224XP汽包水位水位电极烟道温度温度传感器蒸汽压力超高压力控制器水位极高水位电极或水位极低浮 球上位机RS485燃 烧熄火故障系 统燃气泄漏燃气压力低或高反馈驱 动燃烧器驱 动油 泵驱 动给水泵报 警触摸屏4.3控制功能4.3.1燃烧器控制（比调式）控制系统进入上班时检测锅炉水位，当锅炉水位正常时，才能开启燃烧器 ; 燃烧器启停由锅炉蒸汽压力控制，蒸汽压力下限、上限值由用户设定；当锅内蒸汽压力低于设定的蒸汽压力下限值时， 控制器输出开启燃烧器电源， 燃烧器启动点火程序、同时进入燃烧负荷比例调节状态（燃烧器比例调节仪） ，此时由蒸汽压力直接调节燃烧负荷量；当锅炉蒸汽压力大于设定的蒸汽压力上限值时， 控制器输出停止燃烧信号， 燃烧器进入燃烧负荷调节关闭状态，直至停止燃烧。4.3.2锅筒蒸汽压力 - 燃烧控制控制系统进入上班时检测锅炉水位，当锅炉水位正常时，才能开启燃烧器；燃烧器启停由锅筒蒸汽压力控制，锅筒蒸汽压力上限、下限值由用户设定；锅筒蒸汽压力通过调节燃料调节阀门开度、配风等参数实现控制要求，所以在构建锅筒蒸汽压力 - 燃烧控制方案时， 将锅筒蒸汽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料的开度和鼓风机转速（改变送风量）。系统引入烟气含氧量作为前馈信号，操纵燃料调节阀和鼓风机，使系统燃烧更充分。锅筒蒸汽压力控制原理如下图：单台燃 ( 油 ) 气蒸汽炉控制方案Page 6 of 12燃烧控制算法带有人工指导功能，用户可以指设定从点火到满负荷的时间，因此，在不同的温度状态下，一旦用户输入了起动满负荷的时间要求，燃烧控制软件将根据实际的蒸汽压力进行负荷的控制，在差距较大的情况下，采用全开式燃烧，在接近满负荷状态，智能化软件根据动态的PID 参数对燃烧风门进行调节，保证满负荷状态的平稳到达，减少超调，以到达最佳的控制效果，完全满足不同温度状态下从起动到满负荷的时间要求。4.3.3给水泵控制（位式给水）给水泵不受上下班控制。当炉内水位低时开泵，到高水位关泵。当锅炉第一次进水或出现极低水位时，可通过强手操启停给水泵。4.3.4油泵控制系统油泵控制采用浮球信号输入方式；当检测油箱油位低时，自动开启油泵；当检测到油箱油位高时，关闭油泵。4.4安全保护功能4.4.1二级操控体系（可启动性）控制器设计电脑控制和强电手操两种控制模式，使锅炉在保证安全的前提下尽可能保持运行，防止了控制系统以及一次仪表的任何微小故障导致锅炉系统的停运。本系统能直观显示和报警（声光）处理以下内容：1) 燃烧器熄火故障与保护2) 燃气压力高、低声光报警与保护3) 锅炉蒸汽压力超高故障与保护4) 锅炉水位极低故障与保护5) 锅内水位超高故障与保护单台燃 ( 油 ) 气蒸汽炉控制方案Page 7 of 126)燃( 油) 气的泄露故障与保护7)排烟温度监测与保护8)蒸汽压力监测与传感器故障保护9)系统断电监测与保护10)电机过载、过流监测与保护4.4.2安全保护措施下列情况锅炉必须紧急停炉：蒸汽压力超高故障、锅炉水位极低故障、燃烧机熄火故障、燃气压力异常（高或低故障） ，系统出现这类故障，需人工复位才能再次运行；燃烧熄火故障保护： 燃烧器如果因各种原因不能正确点火或燃烧过程中出现熄火，电脑控制器“熄火故障”声光报警指示，联锁关闭燃烧器设备；锅炉水位极低保护：系统运行过程中，当锅炉水位低于设定的极限低水位时，电脑控制器“水位极低故障”声光报警指示，联锁所有受控设备；蒸汽超压保护：系统运行过程中，当锅炉蒸汽压力大于设定安全运行压力时，电脑控制器“蒸汽超压故障”声光报警指示，联锁所有受控设备；锅炉水位极高保护：系统运行过程中，当锅炉水位高于设定的极限高水位时，电脑控制器“水位超高故障”声光报警指示，联锁给水设备；燃气压力低保护：当供气压力低于燃烧器正常工作气压范围时，电脑控制器“燃气压力低故障”声光报警指示，联锁关闭燃烧器设备；燃气压力高保护：当供气压力大于燃烧器正常工作气压范围时，电脑控制器“燃气压力高故障”声光报警指示，联锁关闭燃烧器设备；燃（油）气的泄漏故障与保护：当因某种原因发生泄漏时，电脑控制器“燃（油）气的泄漏故障”声光报警指示，联锁关闭燃烧器设备；排烟温度超温保护：系统运行过程中，当实际排烟温度超过设定的烟道超温温度时，电脑控制器“排烟超温故障”声光报警指示，联锁关闭燃烧器；断电故障保护：系统运行过程中， 出现供电断电系统自动切断输出设备， 再次供电时，智能控制器自动处于下班状态，确保系统安全运行；电机负荷保护：通过断路器和热过载继电器，保护电机设备在运行过程中的过流、过热保护。4.5其它功能设置运行参数 ：设置锅炉全自动运行所需压力、温度等参数；信息处理 ：将现场采集的信号进行智能数据分析统计处理， 完成故障预测、故障处理、系统防冻控制、智能模糊控制锅炉运行等工作。自动识别故障： 发生故障时，软件自动识别故障，保护锅炉及附属设备安全；单台燃 ( 油 ) 气蒸汽炉控制方案Page 8 of 12通讯功能： 可预留标准 RS-485接口及 MODBUS协议，可实现行程监控；软手动功能： 在此状态下，可直接对燃烧器等负载进行操作。用软手动操作时，将严格遵循燃烧器负荷的工作时序及燃烧器与循环泵连锁、超温、超压连锁关系。系统密码保护设置： 系统设置二级密码保护功能，有用户操作级、管理级。五、控制器技术参数制造标准：GB/T14536.1安全性能检验符合：GB1497电控检验符合：GB3797-89防护等级：IP32环境温度：0-50 及厂标六、控制器电源条件与安装要求6.1 电源条件额定电压：380V/220V 15% 三相五线 / 单相额定频率：50Hz2%6.2 安装要求及位置控制器的安装可根据锅炉的大小、锅炉房的环境及要考虑操作维护的方便。可将控制器固定在锅炉炉体一侧或摆放在专做的控制台上，使控制器处于平稳状态，也可将控制柜固定在锅炉房控制室里。控制器最好放置在干燥通风的地方，不能覆盖或阻塞控制器两侧的通风孔。七、 控制器硬件组成7.1核心控制器作为单台燃 ( 油 ) 气蒸汽锅炉的控制平台，我们根据锅炉本体和燃烧机的数据点位，结合控制算法的复杂程度与控制模块的数据空间， 采用 S7-200 系列中的CPU-224XP作为核心 CPU。CPU-224XP的主要特点如下：模块化中小型 PLC系统，能满足中等性能要求的应用；CPU带两个 RS232/485 通讯口；各种功能模块（ AI/AO/DI/DO ）可以非常好地满足和适应自动控制任务；由于简单实用的分散式结构和多界面网络能力，使得应用十分灵活；方便用户和简易的无风扇设计；单台燃 ( 油 ) 气蒸汽炉控制方案Page 9 of 12当控制任务增加时，可自由扩展；7.2单机显示界面采用西门子 7 彩色触摸屏显示， 中文操作界面，文本翻页、友好的人机对话及先进的控制方式， 内嵌迈欧公司标准的锅炉优化控制程序 , 锅炉运行状况文本实时显示，弹出式报警方式，受控设备运行状态界面实时显示， 故障自动识别、直观指示与处理，虚拟按键，软手动、全自动操作模式。7.3 一次仪表一体化度传感器选用天康仪表厂生产的铠装式热电阻， WZP系列工业用热电阻作为温度测量传感器 , 通常与温度变送器、调节器及显示仪表等配套使用 , 组成过程控制系统 , 用以直接测量或控制各种生产过程中 0-500 范围内的流体、 蒸汽和气体介质以及固体表面等温度。输出信号为电势信号。7.4主要电器元件交流接触器（施耐德）特点：LC1 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。热继电器（施耐德）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；具有停止按钮；具有脱扣状态显示功能。单台燃 ( 油 ) 气蒸汽炉控制方案Page 10 of 12中间继电器（施耐德）技术特点：型式系列有动作显示灯内藏型、 高容量型、二级体内藏型等；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。7.5控制柜和接线我方关于机柜的设计选择， 符合 EMC 所定义的电磁兼容性准则， 而且具有抵抗机械碰撞、污染和腐蚀的能力。 机柜坚固耐用，允许安放在苛刻的环境中。 机柜具有抗射频干扰 RFI能力，机柜门上安装导电门封垫条，以提高抗射频干扰能力。机柜满足底部进线要求，机柜为前面开门。机柜内的每个端子排和端子都有清晰的标志，并与图纸和接线表相符。机柜内的端子排将布置在易于安装接线的地方，即为离柜底 300mm以上和距柜顶 150mm以下。端子排、电缆夹头、电缆走线槽及接线槽均将由阻燃型材料制造。机柜内将预留充足的空间，使买方能方便地接线、汇线和布线。八、 配置清单及价格单台1.5T 燃油气蒸汽锅炉控制柜配置清单单台序号设备名称型号数量单位品牌单台燃 ( 油 ) 气蒸汽炉控制方案Page 11 of 12一、控制部分1操作界面7 寸彩色触摸屏1台西门子2控制单元CPU224XP1个西门子3模拟量输入模块EM2313个西门子4通讯电缆MO-PPI1个青岛法罗力5开关电源24V/1.5A1个施耐德6控制软件热源综合控制软件 V1.01套青岛法罗力7总断路器3P D40A1只施耐德8断路器1P C10A1只施耐德9给水泵强电2.2KW 直接启动2套施耐德10中间继电器RXM系列15套施耐德11水位控制器C61F-GP5套CKC12烟气含氧量仪表ZOA-20001只上海联广13烟气浓度仪表YN-20001只上海联广12燃烧器启 / 停/ 复位XB2-BD33C1只施耐德13燃烧器低 / 正常火位选择XB2-BD25C1只施耐德14燃烧器的手动 / 关闭 / 自动XB2-BD33C1只施耐德火位控制选择15鼓风机启 / 停XB2-BD25C1只施耐德16低水位限位开关 (白灯 )XB2-BVM1LC1只施耐德17超低水位及燃烧器连锁开XB2-BVM1LC1只施耐德关(白灯)18火焰未能确立 ( 红灯 )XB2-BVM4LC1只施耐德19燃烧器空气压力显示1只用户自配20燃气燃油1只用户自配21燃气压力显示1只用户自配1536V 照明变压器BK-1001只正泰16安装附件导线、端子等1套青岛法罗力17琴台柜1200H*1100W*800D1只青岛法罗力小计 1二、一次仪表1排烟温度WZP-231B 0350 1只天康2压力变送器1只丹佛斯3室外温度PT10001只永辉4烟气含氧量ZOA-20001只上海联广5烟气浓度YN-20001只上海联广6燃气压力1只用户自配7燃油压力1只用户自配8燃气流量1只用户自配单台燃 ( 油 ) 气蒸汽炉控制方案Page 12 of 129燃油流量1只用户自配10节能器调节阀1只用户自配11压力控制器1只丹佛斯12水位电极或浮球1套青岛法罗力附：若控制要求更改则价格相应的调整。