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PLC：余热蒸汽锅炉智能控制方案 作者： 日期：22 个人收集整理 勿做商业用途带尘烟气余热蒸汽锅炉智能控制器 PLC+中文触摸屏技术方案第一部分 余热蒸汽锅炉智能化控制系统概述介绍余热锅炉全自动控制系统主要功能特点包括：1、 全智能化电脑控制：本项目是河南XXX有限责任公司2台QC22/115016（2.5）3.9（0。5）余热锅炉控制系统项目.根据标锅炉控制系统的要求,整套控制系统的主要控制范围包括：u 锅炉本体控制系统:锅炉水位控制、烟气系统控制、加药装置、锅炉安全保护等；u 锅炉辅机公用控制系统：除氧控制、脱盐水箱、振打装置控制箱、爆破清灰等机组控制。根据工艺流程的特点，设备控制层划分为给水泵动力供电配电柜系统、2台余热锅炉本身自控、除氧自控及其他公用PLC 2个子系统，对应设置2组PLC及相应器件，对各工艺段分别控制，预留DCS远程上位集成. 余热锅炉除具有一般烟气余热蒸汽锅炉常用的功能外,特别设计了许多智能化人机对话功能,最重要的是：它改变了国内大多数余热锅炉厂家仅仅采用所配单片机仪表控制器来控制整个余热锅炉的不完善做法,而专门选用世界著名优质名牌-西门子(SIEMENS)可编程控制器PLC与10寸彩色触摸屏的程序控制器相结合的方式来控制余热锅炉。这样既保留了原仪表控制器的点火控制，又丰富和完善了整套余热锅炉控制程序。因此本单元涉及的内容包括：PLC控制系统、一次仪表和执行机构、低压电气自动化、配套安装材料等。我公司根据多年的工程经验，结合实际情况和招标文件要求，以及与工程技术、管理人员充分的技术交流，得出本项目的总体设计思路为：1)采用全自动智能控制系统,实现2台锅炉及其附属设备的集中显示。具有远程实时过程显示与数据打印功能.2)每台锅炉都采用一套独立控制系统，采用西门子S7200PLC作为硬件控制核心，采用西门子10寸彩色触摸屏作为人机界面,预留RS232/485(modus）远程DCS上位机接口. 3）与第三方电控柜的连锁采用硬件连锁方式（无源触点）。4）锅炉本体的所有PID控制通过PLC本身完成；除氧器自动方式的所有PID控制通过PLC本身完成，手动方式采用调节仪表完成，保证PLC出现故障时正常手动操作使用。5)所有的模拟量检测点必须直接进PLC模块,该模块的测量类型可以通过量程模板改变。6） 阀门及执行机构、压力、流量、温度选用国产优质品牌产品；并远程传到DCS控制系统进行在线监控；7)电器元件选用优质品牌产品电器元件，柜体采用标准GGD柜体;8）除氧控制系统集成到其中一套余热锅炉的控制系统中；9） 2台锅炉水位和除氧器液位及脱盐水箱水位采用工业闭路电视监控.在此基础上，通过西门子PLC通讯接口，实现锅炉控制系统与人机界面-触摸屏之间的数据通讯,PLC并预留RS232/485(modus）协议实现锅炉控制系统之间以及与上位监控系统的数据交互。上位管理计算机完成对所有锅炉控制系统的数据通讯与处理，并负责完成所有锅炉系统重要运行参数的历史记录、存储、和生产报表打印以及各锅炉运行负荷的统一调配，充分体现了控制分散,信息管理集中的现代工业设备控制思想的发展理念。具有投资合理，可靠性高、便于扩展,技术先进等优点。2、人机界面操作方式： 余热锅炉采用智能化电脑显示屏作为人机界面，配有多级全中文菜单，并具有余热锅炉运行状态模拟图形显示功能及汉字数字显示功能，能实时显示余热锅炉的各种参数和电机、阀门运行状态:如锅炉液位的变化状态、各运转设备（水泵，加药泵等）的运行状态。多级弹出式全中文菜单含有以下子目录菜单：运行状态系统图,故障原因分析表，维修指南，操作说明书，历史故障及故障原因记录（黑匣子)，系统设置和电器测试等等。操作非常简单方便,无论文化水平高低,均能很快了解掌握.3、“黑匣子功能的故障自动记录与显示：智能余热锅炉（黑匣子）功能的故障自动记录具有自动记录多达1000次故障发生的时间，原因等数据。并具有累计记录功能:余热锅炉累计运行时间，加药泵，水泵运行时间等等。4、参数达到控制目标时的待机自恢复功能和“软着陆”功能:蒸汽余热锅炉在蒸汽压力高时具有自动开启汽包排空功能和压力低时自动关闭汽包排空功能；并具有蒸汽压力接近设定压力时提前自动开启主汽门，低于预定压力时关闭主汽门。设计这种功能我们称之为“软着陆，既减小了对余热锅炉的热冲击，又节约了宝贵的热能，降低了运行成本。5、联锁保护功能全面,系统高度可靠：智能余热锅炉具有多种联锁保护功能:极低（高）水位报警联锁保护;超压报警联锁保护；水泵，加药泵过载联锁保护等。6、多级系统设置保护口令,防止误操作:智能余热锅炉全自动控制系统具有三级系统设置保护口令：用户操作级：用户可根据运行需要直接设置，并进行相应的参数修改，部分参数修改只有停炉条件下才能有效。 系统管理级：只有掌握密码的管理人员才能有权力进行查寻和修改。工厂程序级:只有掌握密码的工厂程序设计人员才能有权力进行查寻和修改。有效防止误操作。7、具备丰富的系统升级扩展能力：智能余热锅炉全自动控制系统具有强大的系统升级扩展能力和充足的系统通讯接口，主要运用于：l 多台余热锅炉联网集中控制l 可与办公室，控制室微机PC连接,便于管理者随时观察了解和指挥管理余热锅炉系统（距离不超过2000米）.l 可具备远程监控功能,可实现多台余热锅炉远程监控，无人操作（通过线路支持）l 通过国际互联网系统，我厂可为每台余热锅炉运行状况进行远程监控和故障诊断l 运用可编程序控制器PLC，未来需要将电气原理线路图进行修改升级时,只需修改程序语言，不必对实际线路进行任何修改，增加新的控制功能和控制元件也变得非常简单,具有强大的实用功能和广泛的未来适应能力。8、具有全面完整的传感检测系统余热锅炉控制系统为满足不同用户对余热锅炉的监控要求,可允许接收、检测、处理各类不同传感信号，以真正实现余热锅炉智能化全自动控制。第二部分 下位机系统控制介绍说明 余热蒸汽锅炉的基本工作原理余热锅炉控制系统采用高智能化的可编程控制器(PLC）作为系统的主控单元，其工作原理见下述工作原理框图:振打装置状态加药泵运行状态高水位检测极低水位水泵运行状态蒸汽超压压力检测PLC 输入信号全中文显示屏 上位机监控 预留远传各传感信号各闸阀信号模拟量模块 输出信号加药、水泵振打装置汽包排空、紧急放水闸阀打报警器主汽门 该控制系统主要由七个子系统组成,它们分别是：1、故障检测系统,2、三冲量液位控制系统,3、蒸汽压力汽包排空控制系统(除氧器蒸汽控制系统），4、紧急放水控制系统，5、主汽门控制系统，6、振打装置控制系统，7、系统数据测点监控，8、汽包和除氧器水位压力现场视频监控系统,这些系统在PLC内按上述框图有机的组织在一起,实现对整个余热锅炉的安全运行控制。1、余热锅炉具体余热锅炉操作、保护报警等1。1启动前的准备工作1)对炉内炉外和烟道等处进行全面检查，确保各部分设备完好无损，烟道畅通,各处无人停留，无工具遗漏。2）要对承压部件进行仔细检查，凡属有问题必须补焊之后，都要按1.25倍的工作压力进行水压试验。3)要检查汽水管道、阀门及人孔，检查孔等处是否都处在启动前的关闭或开启位置。4）检查护板炉墙、顶部密封及人孔是否完好，其严密性是否良好。5）对锅炉上所有汽、水仪表、热工及电气仪表,都要检查并确认其精度灵敏性.6） 对主要安全附件,如安全阀、水位表等都要进行检查，凡不合要求立即修复或更新。7） 向锅炉上水，至最低水位。8) 上水结束后，注意观察锅筒水位一段时间，静止观察水位是否维持不变.若有下降应查明原因.如锅筒、集箱及各部阀门有无泄漏并予以消除。如果水位增高，表示给水阀关闭不严,漏流量太大,应予以修复或更换。9） 锅炉省煤器出口集箱起的所有疏水阀全开启，汽机处的排汽电调阀全开启，主蒸汽管上的所有放空气阀关闭.10）锅炉汽包的紧急放水手动阀全开，电动阀关闭.11）汽包水位计的汽阀、水阀全开,放水阀关闭。12)汽包加药一次阀开启、加药泵出口阀关闭.13)省煤器再循环管上水时关闭，停止上水后开启.14）所有集箱、给水管上的放、排水阀关闭.15）锅炉主蒸汽阀、联络隔离阀全开启，旁路阀关闭。1.2锅炉启动当所有的启动前准备工作结束后，就可以同水泥窑的运行人员联系送烟气,启动余热炉,具体步骤如下1)启动链式输灰机、出灰密封阀及动力机械振打除灰装置.2）与水泥窑运行人员联系,逐步打开窑头、窑尾两炉的进、出口烟道门直至全开为止，再逐步关闭窑头、窑尾两炉的烟道旁通阀，使通过锅炉烟道的烟气量及烟温逐渐增大和增高，其速度应使炉温缓慢上升按每分钟增加100,避免炉温变化过快，使锅筒及受热面、护板炉墙的受到损伤。3)启动时必须严密监视锅筒水位，正常运行水位为50mm，极限水位为100mm,当锅筒水位上升超限时，应立即打开汽包的紧急电动放水阀进行放水调节汽包水位,保证正常水位的同时，应使汽温、汽压均衡地上升，并使锅炉各部分温度均匀上升。4)检查确认汽包压力升至0。1MPa时关闭汽包排汽阀；5）在升压过程中,检查确认各承压部件的受热膨胀情况,如有异常，应立即查明情况及时处理；6)确认汽包压力升至0。3 MPa时，依次对各蒸发器放水阀放水,同时注意汽包水位变化(主要是为了消除受热面各部分受热不均匀情况)。7)当汽包压力升至0.3 MPa时，及时热紧主要管道上的阀门、法兰及阀门压盖的螺栓；8）当确认汽包压力升至0。6 MPa时，冲洗水位计并核对水位;9)当汽包压力升至1。0MPa时,全面检查锅炉系统,如发现有不正常情况,应立即停止升压，待故障消除后继续升压；10)确认汽包压力升至3。0 MPa时,通知汽机运行人员准备启动汽机系统,并对汽机系统作全面检查.11)确认蒸汽压力升至3。9MPa时, 与汽机运行人员核对锅炉主要参数.12)在启动前,必需打开汽机电动隔离门前的对空排气阀电调节阀，开度全开。注： AQC与SP炉可同时启动升温，AQC故障需要退出时，应先打开进SP炉的冷水旁路阀,而后关闭由AQC至SP炉的进水电动阀 ,关闭AQC进水电动阀，使SP的用水由高压给水泵直接提供。1。3并炉与供汽由于AQC或SP余热锅炉因特殊原因其中一台退出运行，而后需并入蒸汽母管向汽轮发电机供汽,因此必须先进行并汽，然后开始供汽。并炉时按下列顺序操作:1)开启需并汽炉的主蒸汽管上的所有疏水阀排出凝结水。2）当锅炉汽压低于运行系统的汽压0。050。1Mpa时，即可开始并汽.3）先开启并汽阀上的旁通阀待两炉蒸汽压力相等就可缓慢开启并汽阀，然后关闭旁通阀和主汽管上的疏水阀。4）并汽时应保证锅炉正常水位，保证汽压比运行系统低0.050。1Mpa，有水击现象时停止并汽并及时疏水，当无水冲击则再进行两炉并汽操作.5）并汽前先通知汽机操作人员做好调整负荷的准备工作.1.4锅炉机组的停运1）正常停运由于生产工艺线上的正常检修或其它原因，需要有计划的停炉时，按以下步骤进行：a。对锅炉机组全而检查，了解机组部件损伤情况，核定检修项目。b。根据拟定的检修项目，提出检修周期，与工艺生产部门协调，并通知用汽单位，做好相应的准备工作。c. 按上述停炉准备工作完成后，与中控窑运行人员联系，由其逐渐打开两炉的烟气旁路阀直至全开为止，随后逐关小烟气入口及出口烟气门，用23小时将烟气温度降至30以下。 在此阶段中，锅水应保持正常水位,汽压按0。03 MPa/min速度降低d.锅炉进口烟道温度降至200度以下后，就可以将水全部放出,全开所有的疏水放汽阀门，进行排放湿汽，当烟道温度降至50度以下，则关闭锅炉所有的进出口阀门，进行干法保养。2)锅炉紧急停炉： 遇有下列情况之一，应采取紧急停炉a锅炉严重缺水，虽经补水仍见不到水位。b锅炉严重满水,水位升到最高水位以上，经放水后仍见不到水位。c受热面爆管，磨损渗透，影响运行人员安全和不能保持正常水位。d给水系统全部失灵，安全阀全部失效.e炉墙倒塌、开裂，严重威胁锅炉安全运行f锅炉汽水品质严重低于标准，经努力协调暂时无法恢复时g水泥窑系统严重损坏必须停炉时紧急停炉时，炉温变化较快，必须采取一定的技术措施，以防止事故的扩大，或发生新事故。紧急停炉时应与水泥窑生产系统取得联系，及时的将送入余热炉的烟气量减少，降低锅炉负荷，同时除缺水、满水事故外，注意调整锅炉给水以维持正常水位，同时应注意不要引起汽压过高，造成安全阀动作。1.5锅炉备用期间的保养1)余热炉停炉后,尤其是因为生产系统的检修时间较长,如果不注意停炉期间的保养，对锅炉腐蚀损坏时很严重的，其原因是：a.空气进入炉内造成氧腐蚀，金属表面有水膜，从大气中吸收附氧，引起电化学腐蚀.b.锅炉内表面有可能溶于水的盐垢，也会引起腐蚀。为了避免这些腐蚀的发生，停炉备用期间应采取以下方法进行保养（1)干养法：停炉后按上述方法进行将炉本体各受热面内的湿气烘干,待炉内各金属受热面温度降至50度时将无水氯化钙、生石灰、硅胶等干燥剂放于锅筒内，其用量无水氯化钙0.51Kg/m3、生石灰13Kg/m3、硅胶12Kg/m3，干燥剂盛于敞口槽内放入后立即密封锅炉的所有门孔，使之与外界隔绝，并定期检查干燥剂是否失效，失效时立即更换。（2) 充氮保养法:当锅炉需要长期停炉时，可采取充氮保养法。1.6锅炉的运行监视与调整余热锅炉运行工况的变化，同水泥窑窑外分解炉的运行工况有着直接的关系,为保证运行参数的稳定和保证运行的绝对安全，必须与水泥窑的运行人员保持密切的联系及运行协调一致的同时，对锅炉的变化,运行工况进行严密监视，并进行分析，随时调整。在运行中监视和调整的主要任务有：在水泥正常运行的条件下,注意调整使系统正常运行,维持或汽温汽压正常，均匀给水使锅炉保持正常水位，保持蒸汽品质合格，保证锅炉出口烟温在正常温度，保证吹灰器正常工作，保证吹灰系统正常工作。1。7锅炉运行中的注意事项1）锅炉运行中，应注意监视蒸汽压力、锅筒水位、给水压力、锅炉入口烟气温度及负压，各部受热面的积灰情况，尤其对流管束、省煤器等处的积灰情况,除灰器的工作情况是否正常,如遇熟料系统送入锅炉的烟气量及温度发生变化，使汽温升高，应及时联系有关部门调整其锅炉进口烟温，以保证锅炉的安全运行和锅炉参数的变化。2)巡视检查 为了保证安全运行,每班至少进行4次巡视检查，检查的项目是锅炉附属的全部设备，如护板、炉墙是否完好无损，炉墙上的人孔门是否漏凤，清灰器是否正常运行，锅炉上的各种阀门是否完好，水位计、压力表、温度计等仪表是否工作正常，检查锅炉各部受热面积灰磨损情况及锅炉排烟温度3)记录抄表日常记录工作每小时进行一次,记录的目的在于分析工况以及综合分析整个系统之负荷变化规律，合理改变操作,以分析事故的隐患并予以排除，作为制定检修计划的依据,发生事故时作为分析事故的原因参考。4）逢双日白班进行定期冲洗水位表，便于观察水位，若遇水位计水位不波动则应立即进行冲洗,冲洗水位表应按以下步骤进行:a开启水位计放水阀，使汽水管及水位计得到冲洗。b关闭水阀,冲洗汽管及水位计.c开启水阀关闭汽阀,使水管得到冲洗。d开启汽阀，关闭放水阀,恢复水位计运行。冲洗水位计应站在侧面,冲洗后应与另一台汽鼓水位计对照,如有差别应重新冲洗。5）每天白班进行一次锅炉省煤器进口集箱、蒸发器进口集箱的排污工作,若水质不合格则应随时进行排污工作，排污工作应在化水检验人员的监护下进行，排污的操作步骤为：先全开靠集箱侧的一次门,后缓开二次门，关闭时先关二次门，后关闭一次门，每次排污不超60秒.1.8锅炉正常调节余热锅炉是生产系统中的一个重要环节,它和前后工艺生产的运行工况是互有影响的，锅炉应适应生产的要求，并且要清除锅炉烟道中落下的粉尘，同时要保持一定的排烟温度，来保证除尘系统的正常运行，与此同时还要向发电系统提供参数稳定的蒸汽，保证正常供汽发电，所以对锅炉本身应进行正常的烟气调节。 1）汽压调节 应保证运行的稳定,如果运行汽压过高，则会引起安全阀的频繁动作，如果汽压过低则会有可能引起蒸汽带水，而且汽压波动太大，则影响正常供汽的要求,因此随时与生产联系，进行调整烟道旁路门的开度大小进行控制烟气量从而控制负荷大小，当汽压过高时，应开大烟气旁路门,当汽压低下时则关小烟气旁路门，或者采取调节紧急排空门进行排汽。2)汽温、蒸汽品质和锅筒水位的调节蒸汽的温度对汽轮机的影响很大，除注意监视汽温变化外,并随时调节,当汽温过高时，及时通知生产略开大一些烟道旁路门的开度，若汽温低时则反之,同时还要注意受热面的积灰情况,监视除灰器等设备的运行情况是否正常。蒸汽品质和锅筒水位的调节和一般的锅炉相同。3)若两台锅炉并列运行时,应注意两台锅炉的蒸汽参数。如有不同应进行调节，调节方法与单台锅炉相同。4）锅炉运行时,应注意监视省煤器后排烟温度排烟温度过高，这说明进口烟温过高外，有可能因锅炉各受热面积灰严重，使热效率差而引起的,所以排烟温度过高时，监视锅炉进口烟温，如超过375时应与生产运行人员联系,控制进口烟温。如果锅炉进口烟温正常,那么检查锅炉各部受热面积灰情况，积灰严重应采取措施，使受热面保持清洁，以提高受热效率.如果排烟温度过低,说明锅炉的炉墙有严重的漏凤,人孔门关闭不严或锅炉进口烟温过低,这样会降低锅炉的热效率，使锅炉出力降低到影响汽机的正常运行的同时,对锅炉除尘系统的运行带来不利的影响。2事故的处理及预防2。1缺水事故a现象1)锅炉水位低于指示最高水位，或看不到水位2)水位报警器发出低水位信号3)蒸汽流量大于给水流量.b原因:1）运行人员疏忽对水位监视不严.2)设备有缺陷,如给水自动调节器失灵,水位计脏污或联接管堵塞而形成假水位、给水泵阀发生故障或给水管路故障等。3)锅炉放水阀或定期排污阀泄漏等。c处理： 缺水事故发生以后，应冲洗水位计，并将所有水位计指示情况相互对照，判断正确性及缺水程度，对于严重缺水事故一般均因设备的重大事故引起的，应与有关方面联系，为了防止缺水事故的发生，应要求运行人员严格按规程和岗位责任制加强监视水位，保证水位计指示正确，经常保持给水自动调节器处于良好的工作状态。当负荷波动还给水压力有波动时,应于其它锅炉运行人员联系及时调整，严格禁止低水位运行。2.2满水事故 a现象发生满水时，锅炉水位超规定的最高水位。b原因 发生满水事故的原因通常是运行人员对水位监视不严,未能及时发现和处理而造成的，或者是由于给水自动调节器失灵， 给水压力过高或被假水位所迷惑而导致的事故。c处理 锅炉满水时，入水位计尚能看到水位或已看不到水位而经过冲洗水位计关闭水连通管,大开放水阀以后,能看到水位下降属于不严重满水.如大开放水阀以后仍看不到水位下降就属于严重满水事故。 锅炉满水时,水位计内充满炉水，水位报警器发出高水位报警信号，饱和蒸汽中湿度盐份增加，给水流量大于蒸汽流量,严重满水时,蒸汽管道发生水冲击，同时法兰处向外冒白汽。 处理满水事故时，应首先进行各水位计的冲洗，对照以判断指示的正确性,并借以判断满水的程度，将自动调节切换成手动调节,关小或关闭给水阀门，如果不属于严重满水，应开启蒸汽管道疏水阀，并通知用汽单位加强疏水，停止余热炉给水，切断或减少窑未余热量,加强放水并密切注视工况的变化，待水位出现后恢复运行，并密切注意水位. d预防：严格按照运行规程和岗位责任制的规定进行操作维护,加强对水位的监视检查,确保水位计指示正确，经常保持锅炉给水器的正常运行。2。3锅炉水膨胀事故：a原因：锅炉含盐量大,锅水表面出现大量泡沫，蒸汽溢出时水膜破裂,溅出水滴并被蒸汽带走，就会发生锅水膨胀事故.锅水水位剧烈波动，水位看不清并冒汽泡，饱和蒸汽盐分及水分增加，严重时管道发生水冲击,法兰处冒白气。b处理方法： 开大连续排污阀进行表面放水，通知补燃炉降低负荷，加强管道疏水,停止加药,取样化验，加强换水，迅速改善锅水品质。c预防措施:应有效的控制锅水含盐量、给水质量、锅水加药量,坚持严格地锅水化验制度，加强给水处理，适当调整排污量，同时要求负荷变化不可过急，并汽时锅水汽压不可大于主汽管内压力.2.4汽压过高事故 余热炉在运行中，锅内的压力超过规定的值时,就可以定为汽压过高事故。a事故原因：1)用户负荷突然降低或完全甩去。2） 全阀失灵，压力表指示错误。3） 行人员操作不当。b处理方法：1)减少或切断水泥系统烟气2)以手动开启排汽阀，降低锅内压力。3)校对压力表，加强锅内进水，加强排污.4)必要时紧急停炉。2.5炉管爆破事故a现象： 炉管轻微爆破，如焊口泄漏等现象为破裂处有蒸汽喷出的嘶嘶声，给水流量略有增加，炉内负压有所下降，严重爆破时，有显著的爆破声和喷汽声，炉内正压并喷出烟汽和蒸汽,水位汽压均下降，给水流量显著大于蒸汽流量，排灰潮湿.b原因：1)给水质量不好，引起受热面管内结垢，致使其部分过热或腐蚀。2）水泥窑烟气中粉尘浓度较大，磨损了对流管束和省煤器管子等。3）水汽温度变化过快，以致管壁温度不均匀，而产生过大应力等。c处理： 对于严重爆管应紧急停炉，对轻微爆管若灰斗中灰尘有凝固危险,以致危及除尘系统工作时，也应紧急停炉.2。6锅内水击事故a原因:1)锅内水位降到低于给水管边缘2）给水过猛3)接到锅筒内给水槽上的给水管法兰不平.4)给水管道逆止阀不正常会引起锅内水击事故.b处理: 检查锅内水位，并调整到正常水位，并检查给水管法兰。2.7炉内积灰事故根据水泥窑工况特征，烟气中会有浓度较高的粉尘，随着温度的升高很容易引起受热面积灰，严重时会破坏锅炉正常传热，使锅炉排烟温度急剧上升，也可能引起对流管束管子的爆破，而且与爆破的水形成水泥结块,而影响正常除灰，严重时损坏除灰系统的设备.为防止积灰事故的发生，应严密监视锅炉各部的积灰情况，注意除灰器工作正常，定期通过人孔门检查炉内积灰，必要时用其它方法清除. 2、余热锅炉液位控制工作原理汽包水位控制是余热锅炉控制系统中除控制压力外最为重要的一个调节回路，给水调节系统的目的是通过控制余热锅炉的给水流量从而实现保持余热锅炉汽包内水位的稳定性,使其在某一设定值上下轻微浮动。汽包液位在余热锅炉运行中反映了余热锅炉负荷与给水的平衡关系.汽包液位过高会造成蒸汽带水影响过热器运行，影响汽水分离效果；水位过低会造成余热锅炉水循环的破坏,影响节能器运行，容易使水全部汽化而导致烧坏余热锅炉甚至爆炸。这就要求汽包液位在一定范围内,适应各种工况的运行。影响汽包液位的因素除了加热汽化这一正常因素外，还有蒸汽负荷和给水流量的波动。当负荷突然增大，汽包压力突然降低,水就会急剧汽化，出现大量气泡，形成了“虚假高液位”；当负荷突然减小，汽包压力突然升高，大量水汽混合物压缩，形成了“虚假低液位。如果使用简单的余热锅炉汽包液位的单冲量控制系统，一旦负荷急剧变化，虚假液位的出现,调节器就会误以为液位动作而调整给水阀门，影响了生产甚至造成危险。本系统的给水控制由单冲量和三冲量调节组成.单冲量调节通过汽包水位实际值PV与设定值SV之间的偏差控制给水电动阀的开度，该控制一般在余热锅炉负荷小于30的情况下投入使用；三冲量调节是通过汽包水位实际值PV、余热锅炉蒸汽流量和余热锅炉给水流量组成，形成以汽包水位为被控变量，给水流量为控制变量，蒸汽流量为前馈信号的串级加前馈控制系统。三冲量水位控制不仅能有效克服“虚假水位影响,而且能抑制给水扰动。该控制一般在余热锅炉负荷大于30%的情况下投入使用.单冲量调节和三冲量调节的控制切换通过系统对余热锅炉运行情况进行判断后通过选择能够自行实现，不需要人为干预。当主蒸汽流量及主给水流量的变送器正常工作时，主给水调节即为三冲量自动控制方式。此时单冲量调节处于跟踪状态，即跟踪三冲量调节的输出。若主蒸汽流量或主给水流量的变送器出现信号故障时给水调节自动切换至单冲量调节方式。余热锅炉汽包液位控制具有手动调节和自动调节两种模式，手动调节和自动调节间可实现无扰动切换.三冲量水位控制原理如下图：3、系统数据测点监控 系统通过模拟量模块和显示仪表采集数据,通过数据变化监控余热锅炉整体运行情况变化，保证余热锅炉安全、稳定无故障不停炉连续运行。l 给水压力l 锅筒蒸汽压力l 分气缸蒸汽压力l 分汽缸蒸汽温度l 省煤器出口温度l 排烟温度l 汽包排空开度l 汽包水位及视频摄像头l 紧急放水开度l 主汽门开度l 余热锅炉蒸汽流量l 余热锅炉给水流量l 烟化炉顶帽进口烟温l 一烟道进口烟温l 二烟道进口烟温l 三烟道进口烟温l 四烟道进口烟温l 高温省煤器出口烟温l 锅炉出口烟温第三部分 下位机锅炉房辅助控制系统控制介绍说明1、控制器特点u 采用与低压锅炉控制系统一起由西门子模块S7200作为核心控制器;u 显示采用10寸彩色触摸屏，高清分辨率，全中文图文菜单操作界面；u 多窗口画面系统工况显示,故障自动识别、直观指示与处理；u 数据分析、历史运行数据查询方便；u 历史故障记录查询与分析功能；2、控制器点位描述 余热蒸汽锅炉房辅助控制系统的内容包括：除氧器压力、温度和水位控制、除氧水泵与除氧器水位的联动控制、软水箱水位与补水电磁阀的联动控制、等。锅炉房公用控制系统的I/0清单如下：锅炉房公用控制系统I/O点位表监测对象数量单位输入输出传感器、阀门、执行机构等AIDIAODO传感器类型信号类型1.控制对象分汽缸压力1套1压力变送器420mA除氧器压力1套1压力变送器420mA除氧器温度1套1热电阻/温度变送器420mA除氧器水位1套1差压变送器4-20mA除氧器进汽调节阀1套11电动调节阀420mA除氧器给水调节阀1套11电动调节阀4-20mA软水箱水位1套1磁翻板液位计4-20mA除氧水泵状态/控制2套42干接点软水电磁阀状态/控制2套11干接点3.其他声报警1套1光报警1套1消音1套1复位1套1小计812363、锅炉房辅助控制系统的控制功能3.1、除氧器水位控制系统 除氧器水位控制是通过除氧器水位实际值与设定值之间的偏差控制给水调节阀，使除氧器水位保持在一定的范围内.控制算法采用单回路PID算法。控制原理图如下图所示。3.2、除氧器压力控制系统除氧器压力控制是通过除氧器汽空间压力实际值与设定值之间的偏差控制主进汽调节阀，使除氧器压力控制在20KPa-23KPa范围内进行除氧.控制算法采用单回路PID算法。控制原理图如下图所示。3。3、除氧器温度控制系统除氧器温度控制是通过除氧器水空间压力实际值与设定值之间的偏差控制副进汽调节阀,使除氧器水温控制在103105范围内维持最佳的脱氧温度。控制算法采用单回路PID算法。控制原理图如下图所示.3.4、软水水箱水位控制软水水位控制是根据软水水位最低保障和预留冷凝水空间的要求，采用低开高关方式进行控制给水电磁阀。水位检测采用浮球液位计，当软水水位低于下限时,给水电磁阀开启进水，当水位高于上限时，给水电磁阀关闭进水。第四部分 余热锅炉控制系统的设备元件性能介绍1、人机界面-触摸屏 是一套以嵌入式低功耗CPU为核心（主频400MHz）的高性能嵌入式一体化工控机。该产品设计采用了10。4英寸高亮度TFT液晶显示屏（分辨率640480）,四线电阻式触摸屏（分辨率10241024）.支持CPU315-2DP西门子plc监控。 n 模拟图-工艺流程模拟图分为系统总览图、燃烧系统图、汽水系统图、烟气系统图、除氧系统图等,模拟图显示余热锅炉及其辅机运行状态、各种变量数值、设备状态，处于报警的变量以变色、闪烁、自动弹出相关画面等方式显示:a) 余热锅炉及燃烧器实时监控，对系统故障能智能识别和实时处理,确保余热锅炉和燃烧器的安全可靠运行。b) 每个电机的运行、停止、故障状态。c) 电动阀状态。d) 限位开关状态.e) 接近开关状态。f) 蒸汽瞬时流量、累积流量。g) 余热锅炉给水瞬时流量、累积流量。h) 各部位温度、压力显示等。n 直方图：模拟量显示，PID 棒图，显示模拟量控制回路工作状态和棒图，每个回路可进行手动/自动切换及上、下限报警.设有温度、压力棒图，可形象观查其变化。n 电控柜内主要器件、系统网络及总线状态监视。n 工艺参数：通过参数表，控制器显示及设定主要工艺参数和控制参数。n PID 回路参数设定，授权人员可以在线修改回路控制的PID 参数或手/自动状态等。n 成组显示-成组显示系统中的主参数 、副参数，为操作人员提供相关部分更加详细的信息。n 趋势分析-趋势图:显示主要工艺参数的实时趋势图，如流量、压力等；n 事件报警和系统响应显示故障信息、报警分级，有助于车间检修人员及时掌握设备运行情况，及时地找出设备故障点，提高设备利用率。n 故障帮助：当出现各种故障时，触摸屏出现红色故障小画面 ，画面上显示有故障来源及故障处理方法。n 密码认证:系统参数、运行参数及运行时间查询需输入密码,只有密码正确后，才能进入相应的功能模块。2、控制核心PLC SIMATIC S7-200系列PLC适用于各行各业,各种场合中的检测、监测及控制的自动化.S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7200系列具有极高的性能/价格比。S7-200系列出色表现在以下几个方面： 极高的可靠性极丰富的指令集易于掌握便捷的操作丰富的内置集成功能实时特性强劲的通讯能力丰富的扩展模块200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制.应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床,印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。CPU单元设计集成的24V负载电源:可直接连接到传感器和变送器（执行器），输出280，400mA。可用作负载电源.本机数字量输入/输出点具有24个输入点和16个输出点。中断输入允许以极快的速度对过程信号的上升沿作出响应。高速计数器 6个高速计数器（30KHz）,具有CPU221/222相同的功能。可方便地用数字量和模拟量扩展模块进行扩展。可使用仿真器（选件）对本机输入信号进行仿真，用于调试用户程序。模拟电位器 2个脉冲输出2路高频率脉冲输出（最大20KHz），用于控制步进电机或伺服电机实现定位任务。实时时钟例如为信息加注时间标记，记录机器运行时间或对过程进行时间控制。EEPROM存储器模块（选件)可作为修改与拷贝程序的快速工具（无需编程器），并可进行辅助软件归档工作。电池模块用于长时间数据后备。用户数据（如标志位状态,数据块，定时器，计数器）可通过内部的超级电容存贮大约5天。选用电池模块能延长存贮时间到200天（10年寿命）。电池模块插在存储器模块的卡槽中。3、断路器/交流接触器/热继电器（施奈德）断路器特点： 独特的双旋转分断结构 能量跳闸系统，提高反应速度，超强的分断能力,最高可达150kA 快速切断故障电流,最短仅为2ms 模块化结构，灵活适应不同应用场合,机械与电气寿命长。技术规格: 额定电流 80630A 分断能力：N/H/L三种型式 极数：3/4极4、交流接触器特点：3TB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.5、热继电器特点：高标准：符合IEC6094741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: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。6、按钮、指示灯（施耐德）技术特点：世界上唯一用一个螺丝完成机械安装的按钮指示灯产品.人性化设计，按钮头降至更合适位置；触头顶端采用十字带型技术。IP65 的防护等级；触点慢速分断，可确保分断动作的准确无误，并带有声音提示，确认触点动作；模块化设计，可通过配套附件连接集成电路板；自锁，防震螺钉端子；指示灯具有10万小时的使用寿命