ELECTROtecER05锅炉燃烧器控制系统简介和常见故障处理.doc

ELECTROtec ER05锅炉燃烧器控制系统简介和常见故障处理
中海国际船舶管理有限公司广州分公司—陈建云
[内容提要]此文简要介绍船用混合锅炉燃烧器控制系统的工作原理、日常管理注意事项及常见故障处理。
关键词:船用混合锅炉燃烧器 数字式 控制系统 管理 故障
ELECTROtec ER05锅炉燃烧器控制系统是张家港GREEN SHAZHOU锅炉有限公司最新引进并安装配置在5.7万吨级灵便最大型散货船的废气燃油混合锅炉的燃烧控制系统上。燃油燃烧控制系统设计较为先进，控制比较复杂，它的控制方式与传统锅炉有很大的差别。其锅炉水、蒸汽压力、各种报警显示和燃烧器的风油比调节从机械调节控制方式、模拟量调节控制方式过渡到了完全的数字控制方式。从日常操作使用者的角度来说，操作方便简单了，一目了然，但从技术维护的角度来说，控制系统变得复杂化了，但它的控制效果显著，完全消除了老式锅炉点炉瞬间排烟出口浓浓黑烟的老问题，整个燃烧过程真正能做到无黑烟状态。
这种锅炉控制系统是PLC控制系统，厂家调试人员对它也有一定的难度，锅炉出厂前，他们调试一个多月，加上锅炉的说明书，厚厚的两大本，一仟多页，给最初的管理人员带来一定的难度。
锅炉燃烧自动控制系统包括：锅炉水位控制和监测报警、锅炉蒸汽压力控制和监测报警、锅炉燃烧控制和监测报警、锅炉水水质监测报警、锅炉蒸汽过量监测和泄放、PLC控制的报警和灯光显示。
锅炉水补充控制和水位监测报警部份主要部件由CLT液位变送器、电容探测器AB.7.01、1#&2#TRIP AMP报警器、水位351命令器、锅炉水位条型指示灯、供水泵控制箱等组成。电容探测器负责检测炉水水位，把水位信号转变成电容信号，送入CLT液位变送器，从CLT输入4~20mA电流信号，再送入1#&2#报警器和351命令器。351命令器根据输入信号数值的大小，发出各种指令（可参考下表351指令器参数设置一览表）。351命令器通过控制供水泵在锅炉低水位时起动供水，利用水位差值停泵来控制锅炉水位的正常（RELAY 1动作端口505、542输出，通过LEU 8.02与8.03项来设定）；228、229端向给集控室发光二极管水位指示器传送水位值信号；394、542端口（RELAY2动作）发出超低水位报警（通过LEU 8.05与8.06项来设定）；端口563、218接受水位值信号（4-20mA)的输入。
液位变送器（LEVEL TRANSMITTER）型号为CLT-ISOL-24。CLT 变送器是一个固态放大器，它测量电容量并给出一个直接正于电容量的连续的4~20mA的电流输出。在测量电路中，晶体振荡器随着电容量改变它的频率，增加电容量导致一个较低的振荡频率。通常这个电容输入是源自于一个合适的探头。这个探头是设计用来探测舱中的液位。CLT变送器包括水位探头和水位变送器，从变送器得到的信号送到控制器。水位探头测量的原理是基于绝缘的探头和保护套管间的电容量，水位上升或下降将使电容量改变，直接反映水位，探头装在电极筒内可以防止水花飞溅，水位波动等。变送器转换来的信号被用于控制器。此种CLT液位变送器适合测量所有导体液体以及电介常数大于2的非导电液体的液位。变送器在整固的IP65铝盒式里，是为需要密封保护场合而设计的，而这种场合可适合任何种类和大小的船舱。这个系统能精密地测量液位。如果有必要，测量的液位范围可以是从50毫米~几米。CLT 没有电位计，它是基于微处理器的并利用三个按钮，一是设置按钮，两个是在设置测量范围时的+/-键。它有一个非易挥发的E2ROM记忆芯片，这个E2ROM不必背上电池，一旦它被设定，它就不会忘记，也不会随着一年一年的到来而改变。 CLT 是一种三线24V DC 供电的并有带有4~20mA隔离的输出设备。电流消耗量最大为100mA。CLT输出是与24V直流电源以及探头输入隔离的，总是一直产生精确的结果而没有任何由于接地问题引起的恒定的工作间断的信号变质的危险。CLT输出信号是反相输出20~4mA，输出电流随着液位升高而减小（增加电容量），CLT容许“零位设置”比“满量程设置”大，于是输出就反相了。CLT传感器电缆要求，在CLT 和电容量探头之间的电流是一种三轴电缆。它外层的屏蔽用来接地，而里层的屏蔽层屏蔽中心线。 使电缆的长度尽可能短，建议长度不要超过5米。CLT的设计可以抑制电缆电容，否则将会附加到测量电容中去。
3 设定值（论理值）
4 模拟量输出百分值
1 压力值或水位值（实际值）
设定值与实际值相差显示 2
5
7
9
11
12
8
6
10
CLT变送器的调试方法，按下列步骤进行：取下CLT盒子的盖子，接一个毫安表到电路板上的测试插孔的红（+）和黑（-）；调节水位在最大水位的5~30%以下，通过公式计算目前水位的电流应该是多少mA 数？ 公式：mA=4+X × 16; X=水位的百分数， 例如：X=30%--- 对应电流=4+0.3×16= 8.8mA；按下“SET”红色设定按钮1~2秒，然后松开，实际的电容量将被存入，板上LED将闪烁，电流将不断变化；现在按下UP（+）或DOWN（-）按钮，然后松开，LED停止闪烁，电流停在某值上，利用+-按钮调节输出电流，使电流符合实际水位。（使这个电流值等于30%水位的最后校准值，最小的单位是0.06mA）；再次按设置按钮SET，现在新的低水位校准点存贮在存储器中，并且LED现在信号成对地闪烁，电流再次不稳定，表示变送器CLT准备设置校准满量程点；将水位上升到70~95%，确定对应的电流值应该是多少mA数？X=70%---对应电流=4+0.7×16=15.2mA；按下UP（+）或DOWN（-）按钮1~2秒，然后松开，LED熄灭，利用+-按钮调节输出电流，使电流稳定在某一电流校准值上，符合实际水位。（最小单位是0.06mA）；按设置按钮SET，LED给出一长的闪烁，以指示“全部设置”结束，现在新的高水位校准点被存入存储器中；这就是整个的校准过程。CLT现在计算与测量电容成比例输出的电流。测量电容随着液位面线变化的。注意：如果在任何时间，只有一校准点需要改变时，通过按“设置”按钮跳过其他点的方法就能做到这一点。
水位和水位报警值设定为Water level control (Unit: mm) (torlance: +-5mm)；high high water level alarm---+ 135；high water level alarm---+ 110；feed pump stop ---+ 90；feed pump start---—60；low water level---—100；low low water level---—135。
351命令器的调试方法,进入命令器的程序中调整水泵起动、停止，水位高位、低位报警，蒸汽压力高、低报警，泄放，锅炉燃烧器起动、停炉等功能的参数值，分两段进入。进入第一段，按6键三秒，1显示CODE，3 显示0，再按6键，1显示AtnE, 3 显示OFF， 再按6键，1显示LEU1，按7键或8键，选择LEU1至LEU5，进入LEU后，用11键或12键选项， 用7键或8键调整参数值，调整后用7键或8键回到LEU1，按6键退出351命令器。进入第二段，同时按住6键和11键三秒，1显示LEU6，用7键或8键选择LEU6至LEUE，用11键或12键选项，用7键或8键调整参数值，调整后用7键或8键回到LEU6，按6键退出351命令器。
351命令器参数设定一览表：
参数代码
设定值
注解
实际值
LEU 1
OPEr

351调节　
351水位　
351蒸汽　
LEU 2
2.05
5．0
PID 中P
设定比例带
　5．0
100
2．0

2.09
OFF
PID 中I

200．0　

200．0　

2.13
OFF
PID 中D

30．0　

　30．0

2.17
0

4．0　
100
100
LEU 3
3.01
7．2　
设定值I

6.4 公斤根据设定值向风门机构输出模拟控制信号
　23（没有模拟信号输出）
7.07设定值，高于7蒸汽自动泄放，维持7公斤压力（输出模拟控制信号）

3.10
设10 设定值2，不用

OFF
LEU 4
4.01
01报警 1 设定
等于项目8.02
6．25
23

4.02
02 报警2设定
等于项目8.05

-23
7.2

4.03
03 报警3设定
等于项目8.08

LEU 5
回到LEU1，按6键退出

LEU 6
6.01
01.5L
单回路本地设定点控制 01.5L
02．5L　
　01.5L

6.02
AnLG
模拟量输出

6.03
dir/reu
是否反相

6.06
60
电源频率Hz
60　
60　
60　
LEU7
7.01
2
输入种类（4-20MA) 2
2　
2　

7.03
0-3
小数点

2　
1　
2　

7.04
10
满量程
视输入传感器而定
99.41
　10

7.05
0
零位
0.02
　0

7.06
nonE
传感器失效动作

输入趋向 下向dn　

7.07
0
滤波时间

　2
2
2　
LEU8
8.01
nonE
关 报警1来源，HPU高报，LPU 低报
(relay1 YP1ヒ)

8.02
xxxx
报警1输入值
10
　23
6.5

8.03
xxxx
报警1差动值
0
　20
1.2

8.04
HPU
　选择报警或动作种类

HPU　
LPU　
relay2 继电器P2,高量程HPU　

8.05
xxxx
报警2输入值
7.4
-135　
7．2　

8.06
xxxx
报警2差动

0.1
10　
0．1　

8.07
Lb3

8.08
-8.5

LEU9
9.01
OFF
不跟踪

9.02
XXXX
设定值上限制
+30
10

9.03
XXXX
设定值下限制
-30
0

9.08
OFF
远传设定值失效动作巧 无

LEUA
A.01
0
电源恢复后保持上次模式

A.03
nonE
过程异常动作
无

A.04
0

A.05
100
模拟量输出上限
仅自动时有用

A.06
0
模拟量输出下限

LEUb
b.01
yES
前面板手/自动切换允许

LEUb
b.01
yES
前面板手/自动切换允许

b.02
no
前面板本地/远传不用切换

b.03
yES
无报警应答

b.04
yES
允许调节设定值

b.07
0
密码

b.10
0
密码

b.11
0
密码

b.12
xxxx
时间不用调节
7
7

b.13
xxxx
时间不用调节
18
18

b.14
xxxx
时间不用调节
46
58

b.15
xx
时间不用调节
46
58

b.16
xx
时间不用调节
46
1

b.17

46

b.18

46

LEUC
C.01
AnLG
输出1 模拟量

C.02
OPI
来源

C.03
20
最大输出电流mA

C10-C14同上
4
最小输出电流mA

C.17
AL-1
继电器输出来源
报警1

C.18
POS

C.19
AL-2
继电器输出来源
报警2

C.20
POS

LEUd
通信
不用调节

LEUE
校验

直接用7键或8键调设定1，但不得超出A.05 和 A.06的范围

锅炉蒸汽压力控制和监测报警部份由蒸汽压力351命令器、351 MODULATION调节器、蒸汽压力传感器AB.6.03、信号隔离器等组成。蒸汽压力传感器AB.6.03把蒸汽压力信号转变成0~20V电压信号，电压信号送入蒸汽压力351命令器和3#信号隔离器，3#信号隔离器把电压信号通过隔离后送入351 MODULATION命令器，351 MODULATION向风油门调节器SQM50 MOTER输出4~20mA表示蒸汽压力大小的信号，来控制燃烧器风道风门开度的大小，同时向燃烧程序控制器发出燃烧器起动或停止信号、两个351命令器都有监测并显示锅炉蒸汽压力值，当蒸汽压力偏高时发出报警作用。
锅炉燃烧控制和监测报警部份由燃烧程序控制器L&LEC 1-11、风门调节器SQM50、A.B.B ACS141电压变频器、喷油泵变频马达、油泵转速传感器、EDM35油泵转速监测指示器、燃烧器转杯转速监测指示器等组成。351 MODULATION命令器监测锅炉蒸汽压力(由LEU 8.02项与8.03项设定)， 当蒸汽压力低于设定值5.5kg/cm2时，通过端口583、584向燃烧程序器端口9输入锅炉点炉信号，当压力到达6.5 kg/cm2时，发出停炉信号，完全自动控制锅炉的运行。另外351 MODULATION命令器又向SQM 50输出4~20mA的蒸汽压力信号，风门调节器SQM 50根据4~20mA的蒸汽压力信号来控制燃烧器风道风门开度的大小，实际风门开度的大小值又通过反馈电位计向喷油泵马达电压变频器A.B.B ACS141l输入0~10伏电压信号，变频器通过电压变频后向喷油泵马达输出频率不同的三相电压，从而控制喷油泵转速，喷油泵转速变化，喷油量变化，这样就能根据锅炉蒸汽压力大小来控制燃烧器火焰的大小。转杯转速、油泵转速、火焰是否正常等通过相应监测装置来发出异常报警或停炉命令。
燃烧器风油比调整，风门调节器SQM50控制风门所能处的位置，即风道风门的开度值，SQM50内部电路板上有三个微型按钮，其中MAX0~100%是用来确定风门最大能处的位置，MIN0~75%是用来确定风门最小能处的位置，通过此两按钮可以确最大风门和最小风门，风门每处一个位置固定对应喷油泵马达电压变频器相应的电压频率，即对应着各种喷油泵转速，他们的比率是相对固定，如有需要改变燃烧器的风油比，可以调整风门传动杆调整螺栓长短来改变风油比，但事先必须作好记号。
锅炉水水质监测报警部份由导电电极（CONDUCTIVITY ELECTRODE）、炉水含油量15PPM报警装置、炉水盐度监测器GESTRA LRS 1-5等组成。导电电极探测炉水的导电率，把信号送到炉水盐度监测器进行分辩处理，盐度太高即向PLC报警系统发出报警信号。
锅炉蒸汽过量监测和泄放部份由蒸汽命令器351、I/P信号转换装置、蒸汽泄放装置等组成。当蒸汽压力351命令器检测到蒸汽压力到达7.0 kg/cm2时（通过LEU3.01项设定蒸汽泄放压力值），通过230、231端口向蒸汽压力控制蒸汽泄放装置输出信号到I/P模拟量转换装置，由STEAM DUMP VALVE来泄入多余的蒸汽；当蒸汽压力太高(HIGH STEAM PRESSURE)时发出报警（通过8.04项来设定报警值）。
PLC控制的报警和显示部份由CPU-CQM1-CPU41-EVI CQM1-ME04-K MEMORY、电源OMRON CQM1PA203 PSU 100/240VAC、7个信号输入通道SLOT CQM1-IA221 220V、4个输出通道SLOT OUTPUT MODULE CQM1-OC222等组成。锅炉控制系统所有报警及指示信号输入SLOT CQM1-IA221，进入PLC电脑系统，经过CPU处理后把报警和灯光显示信号送到输出通道SLOT OUTPUT MODULE CQM1-OC222进行报警和灯光显示，同时送到机舱巡回检测系统进行报警。
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SEQUENCER CONTROLLER L&G LEC 1-11
燃烧程序控制器内部电路板的功能作用，说明书没有详细解释，通过实践摸索，了解了其内部部份功能，简单介绍如下：①220伏电--SW2f轻重油选择开关---高高油温R16 relay----低低油温R17 relay----R35 relay热熔丝----R11燃油低压开关---R10高高水位—R43风箱温度----R47排烟高温----R4高蒸汽压力---R2 BURNER HINGE铰链---R7低低水位----复位开关-----进入1端口给程序器供220伏电源；②-N 地线；③输出端口：给R6 HIGH FIRE CHECK RELAY供电。正常运转继电器R24、R14，R3有电进行预扫风驱动，以及转杯运转；④端的L电-----通过凸轮开关，然后从通道⑥、⑤、⑦、⑩出来,有一路从①⑤出来到达—SW8a—到两个火焰放大器342、347；⑤---空，没有接线；⑥—SW8h---TDR8a点火失败延时------点火变压器初级线圈 ----N接零线；⑦---SW8b---三个主油阀电磁阀线圈通电和R21（指示主电磁阀通电）---N，有电喷油；⑧---风机运转时，AIR PRESSURE SWITCH 动作，R19有电---R19a—R14a正常运转控制（或者喷油泵转速正常）------一次风压正常---转杯转速正常---风门处在正常工作位置（FULLY CLOSING DAMPER MICRO SWITCH 接通）---信号输入④；⑧---风机停转时，风道无空气压力，AIR PRESSURE SWITCH 不动作，R19无电---①⑨（给BR送电）--程序器能复位；⑨ 电源L从程序器⑧线端口出来进入-SW1a 燃烧控制开关----SW2a轻重油转换开关---R13低油温开关----R61燃烧器油温开关闭合---351命令器根据蒸汽压力大小给出起停信号---⑨；⑨ 有电源L时，同时向SLOT 6报告燃烧器起动的信号；⑩-- SW8d---点火电磁阀线圈及有关的点火继电器；①①----SW8g -----R6a---给正常运转控制和辅助继电器供电；①③L---R34a flame present relay 火焰出现----通过端口 ①③送电进入程序器，-----给HR2辅助继电器供电；①④ L---点火火焰放大器---主火焰放大器—火焰没有出现----通过端口①④送电进入程序器，---给HR1辅助继电器供电；①⑤ 主火焰放大器342和点火火焰放大器347—SW8a-----①⑤通道进入程序器 。
①⑦--- SW8f----R15有电,使燃烧器马达、喷油泵马达起动线圈供电和D.I. 点火柴油泵起动线圈有电，⑩失电后，柴油泵停止转；①⑧----直接供电给①⑨；①⑨----接受⑧、①⑧供来的L电；②②①L---AIR LOW FIRE PROVING 小火空气开关---(或者：②②----R6b高火检查继电器闭合-----AIR PURGE PROVING SWITCH预扫风开关闭合)----R19b 风道空气压力开关压力正常，开关闭合------②0—通过程序内部凸轮开关-----①①----SW8g -----R6a---给出正常运转控制和辅助继电器供电；②① L---AIR LOW FIRE PROVING 小火空气开关---R19b 风道空气压力开关压力正常，开关闭合-----给②0供电L；②②----- R6b高火检查继电器闭合----R3 F.D. DAMPER OPENING RELAY—PURGE DRIVE 预扫风，同时另一路②②----- R6b高火检查继电器闭合-----AIR PURGE PROVING SWITCH预扫风开关闭合)----R19b 风道空气压力开关压力正常，开关闭合------给②0供电L。
ENTER
Loc 12.3Hz
Output
or 4.1 A
Loc 12.3Hz Output or 4.1A SET
ENTER
OUTPUTPRAR SET MENU FWDREV
LOC REM
参数显示
mAVs kHz%℃rpm
FAULT
MENU
ENTER
UP/DOWN
START/STOP
REVERSE
喷油泵电压变频控制器ACS140

万一锅炉自动控制系统失灵无法点燃锅炉，无法自动控制喷油泵转速的应急情况下，可以手动设定喷油泵的转速来控制锅炉燃烧器的燃烧状态。方法如下，打开锅炉控制箱，在控制扳右下角找到电压变频器，在操作面板上，把遥控转为本地控控制，再按“ENTER”键，进入设定状态，按“UP/DOWN ”来改变电压变频器的输出频率，即设定喷油泵转速，设定后按“ENTER”键回到显示状态。如图中所示。
嘉祥山轮出厂后，锅炉控制系统出现的故障及解决方法如下。第一次故障，2005年1月6日，锅炉供水系统故障，水位显示失灵，看不到水位正常显示，超低水位、超高水位同时假报警，锅炉水泵不能自动起动补水，整个补水系统，监测系统故障，只能每隔10分钟人工补水一次。查找原因是液位变送器LEVEL TRANSMITTER 的CLT-ISOL-24 接线合内进水，造成电路板故障。CLT接线合进水是其与锅炉水腔连接处漏蒸汽，蒸汽在CLT接线合里冷凝变水，使CLT内电器原件浸水，导致水位检测故障，并且导致CLT输出范围值发生变化，使水位数字量全部发生变化，水位监测系统全部乱了（350参数设置值代表的含义发生变化），后来经2天半时间重新调试，才使锅炉自动补水系统恢复正常。第二次故障，2005年2月17日锅炉故障，（BURNER HINGE MICROSWITCH ）燃烧器道门微型开关烧坏，锅炉保护自动停炉。拆开锅炉燃烧器，但由于燃烧器道门本新安装不对称，道门有点倾斜，燃烧器与炉膛体卡住，致使燃烧器道门打不开，后再拆炉膛门盖板，才能把燃烧器道门打开。燃烧器转杯周围内积碳严重，炉膛口风道积碳和油很多，燃烧器炉膛口附近的耐火泥脱落。整个燃烧器清洁检查后，炉膛口处重新涂抹耐火泥。燃烧器道门微型开关修理后恢复使用。第三次故障，2005年2月19日，锅炉手动、自动都点不着火，查出原因是PILOT FLAME PHOTO-ELECTRIC CELL点火光敏电阻的接线柱206的固定螺丝没有上紧，接触不良。第四次故障，2005年2月23日，锅炉自动点火故障，手动、自动都点不着火，查出原因是一次风压力开关（PRIMARY AIR PRESSURE SWITCH）在点火时不动作，原因是一次风调节门传动杆固定螺母松动，风门开度不够，引起一次风压不够，一次风压开关不动作，引发点火油泵不转等等一系列功能失常，点火器不会进行点火，锅炉无法正常使用。消除故障后，锅炉恢复正常。第五次故障，2005年3月8日锅炉排烟高温报警，查出原因是炉膛燃烧不良，燃烧转杯积碳严重，清洁后锅炉恢复正常。第六次故障，2005年3月16日锅炉自动控制系统有故障，无法自动起动。查出原因是控制箱底部有一根线路接触不良所致。第七次故障，2005年3月20日，锅炉水位正常情况下，液位显示不定时出现显示值为79，突然又变成-99.9瞬间又恢复76，使锅炉供水系统不断地报警，集控室锅炉水位显示时有时无，原因是水位测量系统的命令后面有一个小电阻一端接线虚接所致。第八次故障，2005年5月22日锅炉自动点火故障，当转换手动控制时，发觉CONTROL MODE MANUAL/AUTO 自动、手动控制转换开关卡住在自动位置，当大力转到手动位置时，手动控制指示灯也不亮，手动控制各程序不起作用，无法进行手动点火。此开关，三管轮反映过几次，有接触不良现象，及转换阻力很大，现在自动、手动控制转换开关手柄也断脱了，自动点火故障虽然消除，锅炉能正常工作，但自动、手动控制转换开关手柄断脱，控制开关转动卡死，内部触点接触不良，厂家商提供新备件，换上新的转换开关后锅炉工作正常。第八次故障，2005年6月25日到7月期间，混合锅炉控制系统在自动运转状态下，时常出现没有故障原因而发生跳闸报警，造成锅炉自动熄灭停炉，但它在自动停炉时，仅仅是锅炉控制箱面板有跳闸报警，机舱报警监控系统没有监测到锅炉工作不正常，锅炉控制面板没有任何其它故障报警。在此种报警状态下，在锅炉控制面板上进行功能复位也复不了，我们马上拆出主火焰监视器的PHOTO CELL进行检查，发现主火焰监视器的PHOTO CELL灯泡内有火花，处于接通状态，主火焰监视器的指示灯也处于时亮时熄状态，锅炉分闸报警指示灯亮，这样致使锅炉不能正常使用。锅炉正常工作时的停炉状态下，主火焰监视器的指示灯应该是熄灭的，但检查PHOTO CELL抽出在黑暗中内有接通火花，说明主火焰光敏电阻PHOTO CELL工作不正常，太灵敏了。另外，重新点炉，当主火焰建立时，测量PHOTO CELL两端电压由330V逐渐降为250V左右，电压值偏小，再测量光敏电阻流过的电阴值为500umA，电流值偏大，说明光敏电阻值变小了，使光敏电阻灵敏度太大，造成锅炉故障，方法是在光敏电阻线路上串上适当的电阻，使流过光敏电阻的电流维持在350~400umA左右，或更换新的主火焰光敏电阻PHOTO CELL。2005年7月9日收到公司送来的常用电阻备件后，我们对锅炉主火焰光敏电阻控制线路进行技术改进，使得锅炉燃烧系统上述故障已消除，混合锅炉工作正常了。
以上是本人对此种新式混合锅炉的管理体会，仅供大家参考，起到共同切磋，共同提高的目的，有不当之处，敬请谅解！