一、方案概述

作为锅炉控制装置，其主要任务是..锅炉的安全、稳定、经济运行，..操作人员的劳动强度。锅炉是大量耗煤、耗天然气、耗电的热能交换设备。由于调节手段有限，往常锅炉运行中存在出力不够，不能随用负荷的变化而及时变化，降低了锅炉的效率。所以这就迫切要求我们的锅炉控制技术得到提高。应用高新科学技术，..提升锅炉综合性能指标。西安德明电气致力于将系统优化控制技术、计算机技术和现代通讯技术结合，以自动控制产品和控制方案为手段，以提高锅炉综合运行效率为目标，降低工业系统用能（电、气）。

我公司在设计此方案时，充分考虑以下因素：

1、系统方案设计代表目前国内燃气蒸汽系统控制的..水平，并具备节能、优化运行的控制模式；

2、采用高性能的工业控制计算机和PLC的优化控制模式，以及具有....水平的工业控制软件，以..整个锅炉控制系统..安全可靠；

3、系统采用模块化层次结构，人机界面友好，运行安全稳定，系统可维护性好；

4、系统软件模块设置合理可按用户需要随意增添，完成特定报表或记录功能；

5、锅炉单机运行稳定可靠，锅炉控制人机界面友好，操作简洁，可维护性好；

6、预留通讯接口，并公开通讯协议；支持用户远程访问。

7、根据用户需要，为用户提供软件升级，提供完整的技术支持。

二、工程概况

本技术方案适用于6T/H天然气蒸汽锅炉设备采购及安装工程项目锅炉控制系统监控和自动控制。其中主要受控设备如下

1台6t/h燃气蒸汽锅炉及燃烧机

1台一体化冷凝式节能器

2台锅炉给水泵

1台软水箱、1台凝结水箱

1台冷凝循环泵

本方案设计在锅炉房控制室内放置1台锅炉触摸屏控制柜，水泵房放置一台水泵变频柜，PLC+触摸屏+视屏监控作为操作平台，用于监控整个锅炉房的运行数据。自控系统的控制核心采用SIEMENS公司Smart系列PLC，控制系统具备丰富的软件功能，运行模式有全自动运行、软手动运行、联锁模式运行、调试模式运行等功能，完成锅炉安全运行、科学管理、远程操作的目的，多运行模式的选择使用户操作更灵活。

2-1、设计标准、规范及依据

国家标准《供电系统设计规范》GB50052-95；   

国家标准《10KV及以下变电所设计规范》GB50053-94；   

国家标准《供电系统设计规范》GB50052-95；

国家标准《低压配电装置及线路设计规范》GBJ54-83；

《通用用电设备配电设计规范》 (GB50055-93)；

2-2、锅炉房自动控制原理

本锅炉房控制系统可以实现锅炉本体及辅机运行的自动化管理,对锅炉生产过程中的主要工艺参数(压力、水位、温度等)进行监视。整个系统直观、安全、可靠，可以有效的防止误操作引起的事故，..了司炉人员的劳动强度，..了工作人员及设备的安全。

控制系统的设置满足《蒸汽锅炉安全监察规程》、《锅炉房设计规范》的相关规定，同时系统不仅实现了锅炉的手/自动控制、工况监控、历史数据记录、实时趋势等一般的图文显示及监控要求，还具备了丰富的故障检测、故障报警、故障处理等功能，..限度的..了锅炉的安全、..运行。

锅炉控制系统对燃烧机负荷进行电子比例控制，以实现锅炉的高热效率运行。控制系统采用多变量系统的模糊控制算法，具有抗干扰力强、稳定、速度快等优点。系统的主要控制功能包括：蒸汽压力控制、锅筒水位控制、辅机设备的程序启停以及辅机设备的联锁保护。

1、蒸汽压力控制

锅炉维持蒸汽压力恒定是..基本的控制要求。引起蒸汽压力变化的主要原因是燃料量和用汽负荷发生变化。蒸汽压力控制实质上是能量平衡系统，用户的用汽量发生变化时，蒸汽压力就会发生波动。此时为了维持蒸汽压力恒定，必须改变进入锅炉的燃料量和助燃空气量。所以要从能量平衡的角度来构造锅炉主控系统，即由燃料加入量维持蒸汽压力恒定。为了防止蒸汽压力过高导致锅炉发生危险，蒸汽压力控制系统还具有超压声光报警功能。

本系统中当锅炉蒸汽压力低于起炉压力设定值时，控制系统开启燃烧器电源，燃烧器同时启动点火程序、进入燃烧负荷调节状态，此时蒸汽压力控制系统通过蒸汽压力变送器经滤波后取得信号，与设定蒸汽压力进行比较，判断出燃烧PI调节器调节的方向和大小，通过燃烧PI调节单元计算出燃烧器所需的输出大小。同时把该信号输出燃烧机控制单元。实践证明通过该方法控制下锅炉的蒸汽压力稳定性好，在蒸汽负荷变化时响应程度高。

2、锅筒水位控制

汽包水位控制系统，实质上是维持锅炉进出水量平衡的系统。它是以水位作为水量平衡与否的控制指标，通过调整进水量的多少来达到进出平衡，将汽包水位维持在汽水分离界面..的汽包中位线附近，以提高锅炉的蒸发效率，..生产安全。由于锅炉水位系统是一个设有自平衡能力的被控对象，运行中存在虚假水位现象，实际应用中可根据情况采用合理的控制系统。

本方案的锅筒水位控制系统以锅炉水位作为..终调节对象，引入双室平衡容器转换差压信号水位信号实现单冲量水位闭环控制系统，水位控制系统的输出用来控制给水泵的转速。液位控制系统还具有锅筒高低水位就地声光报警及操作台报警功能

3、给水泵控制

本系统共有2台给水泵，锅炉配置一台变频器一用一备方式控制两台水泵，采用中控系统（PLC控制器）自动调节水泵频率，达到恒定锅筒水位的目的，省去了以往采用电动调节阀的易出故障环节，提高了水位控制的可靠性和使用寿命，

另外，控制系统每台泵的电机累计运行时间可显示，..轮换一次，既..供水系统有备用泵，又..系统的泵有相同的运行时间，..了泵的可靠寿命。

4、辅机设备的程序启停和联锁保护

系统配有相应辅机设备，如燃烧机的鼓风机、给水泵等。这些设备正带运行与否直接关系到锅炉的安全、经济运行。在系统中实现辅机设备的启停顺序和联锁关系，将提高锅炉运行可靠性和降低运行人员劳动强度。

根据工艺系统运行方式，按照蒸汽锅炉安全规范的要求，考虑实现如下功能：

1、锅炉蒸汽压力低于下限值时，燃烧器自动点火。

2、锅炉蒸汽压力大于或等于设定的..上限值时自动关闭燃烧器。

3、燃烧器起动前后具有前后吹扫功能。

4、燃烧器开启时打开燃气电磁阀并且进行燃气泄漏检测，发现燃气泄漏自动关闭电磁阀，同时燃烧器自动停止运行。

5、燃烧器如果因各种故障不能正确点火或燃烧，系统关闭所有受控设备。

6、管道气压低于或大于设定的正常气压值时，燃烧器自动关闭燃烧器。

7、燃烧器故障报警：

 燃烧器如果因各种原因不能正确点火或燃烧，控制系统立即关闭燃烧设备，并声光报警,根据显示屏提示检查故障，故障消除后按复位键解除。

8、锅炉锅筒水位极低报警

 锅炉锅筒水位超出设定值下限时，控制系统立即关闭所有受控设备进入连锁，并声光报警。屏幕显示“锅筒水位极低”。故障消除后按复位键解除。

9、锅炉蒸汽压力高报警

 锅炉蒸汽压力超出设定值上限时，控制系统立即关闭所有受控设备进入连锁，并声光报警。屏幕显示“锅炉蒸汽压力高”。故障消除后按复位键解除。

9、锅炉烟道超温报警：  

锅炉排烟温度大于设定值时，声光报警，故障显示“锅炉烟道温度超限”。故障消除后按复位键解除。

10、凝结水箱水位过高过低报警：  

凝结水箱水位大于上限设定值时，声光报警，故障显示“水箱水位..”。故障消除后按复位键解除。

凝结水箱水位低于下限设定值时，声光报警，故障显示“水箱水位过低”。故障消除后按复位键解除。

11、水泵，风机过载联锁保护

当水泵，风机出现过载时系统立即显示报警，并指出具体的设备。故障消除后按复位键解除。

12、传感器故障

当传感器出现故障时系统立即显示报警，并指出具体的传感器。故障消除后按复位键解除。

13、断电保护

系统运行过程中出现断电现象，当再次来电，系统自动处于下班状态，..系统。

5、锅炉房热工检测

锅炉热工检测就是检测和测量锅炉运行过程中的各种物理量、化学量以及辅机工作状态的参数。以此为依据来监视锅炉的运行情况和发展趋势，以..锅炉的安全、经济、..的运行。

锅炉热工测点主要分为温度测点，压力测点、水位测点以及其他辅助测点（如辅机的电流、频率、运行状态等）。为了达到理想的控制效果，测点的选取必须要依据锅炉生产工艺的要求来进行设计。本设计方案的测点选取及控制要求如下：