湖南湘雅三院锅炉方案.docx
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湖南湘雅三院锅炉方案
中南大学附属第三医院
锅炉电控系统
控
制
方
案
4T/H燃气（油气两用）蒸汽炉控制方案
本控制系统为4T/H燃气（油气两用）蒸汽炉控制方案，采用德国威索原装进口燃气和油气两用燃烧机，全比例调节，控制系统的主要控制器件采用日本三菱原装进口器件，采用一台可编程序控制器作为锅炉控制主机，一台10吋彩色触摸屏作为显示终端。
下面是本方案的详细说明。
一、原理框图
风压检测
高水位检测
燃烧器检测组件
蒸汽超压压力检测
极低水位
燃气压力检测
输入信号
PLC
各传感信号
模拟量模块
全中文触摸屏
输出信号
水泵
风机、风门、油（气）阀等燃烧器控制组件
报警器
二、系统控制功能及原理
1、全智能化电脑集中控制：
本锅炉除了保留燃气（油气）锅炉的全部特点外，还增加了一个触摸屏以实现人机对话功能，最重要的是：
它改变了国内大多数锅炉厂家仅仅采用原进口燃烧机所配程序控制器来控制整个锅炉的不完善做法，而专门选用世界著名优质名牌-----三菱（Mitsubitsi）或西门子（SIEMENS）可编程控制器PLC与原燃烧器所配带的程序控制器相结合的方式来控制锅炉。
这样既保留了原燃烧机程序控制器的点火控制，又非富和完善了整套锅炉控制程序。
包括：
●压力PID+模糊控制程序
●全自动位式给水控制
●炉膛自动吹扫程序
●安全运行联锁保护程序
●停炉保护程序
●各类报警故障程序
●远程监控联网程序
●状态记录程序
●故障诊断分析程序等
2、人机界面操作方式：
采用智能化电脑触摸屏作为人机界面，配有多级全中文菜单，并具有锅炉运行状态模拟图形显示功能及汉字数字显示功能，能实时显示锅炉的各种工作参数和运行状态：
如火焰燃烧的变化状态，前（后）吹扫过程实时模拟显示，高压点火方式状态显示，各运转设备（水泵，风机）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：
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：
锅炉累计运行时间，点火次数，风机，水泵，燃烧器运行时间等等。
4、参数达到控制目标时的待机自恢复功能和“软着陆”功能：
蒸汽锅炉在蒸汽压力高时具有自动待机功能和压力低时自启动功能；并具有蒸汽压力接近设定压力时提前自动改变燃烧负荷，达到设定停炉压力时自动待机，低于设定压力自动启炉燃烧。
设计这种功能我们称之为“软着陆”，既减小了对锅炉的热冲击，又节约了宝贵的燃料，降低了运行成本。
5、联锁保护功能全面，系统高度可靠：
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，风机过载联锁保护；火焰故障联锁保护；炉内温度超高联锁保护；点火失败联锁保护；检漏失败保护、燃气压力失常保护等。
6、多级系统设置保护口令，防止误操作：
智能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：
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：
●多台锅炉联网集中控制
●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锅炉系统（距离不超过2000米）。
●可具备远程监控功能,可实现多台锅炉远程监控，无人操作（通过线路支持）
●通过国际互联网系统，我厂可为每台锅炉运行状况进行远程监控和故障诊断
●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
锅炉控制系统为满足不同用户对锅炉的监控要求，可允许接收、检测、处理各类不同传感信号，以真正实现锅炉智能化全自动控制。
●锅炉蒸汽压力传感信号（标准0-5V、4-20mA及其它非标信号）
●排烟温度传感信号（PT100热电阻）
●蒸汽流量传感信号
●燃气流量传感信号等
9．锅炉液位控制工作原理
液位采用位式给水方式。
在锅炉的外侧安装二个锅筒，其中一个锅筒内安放了六个电极棒：
公共电极、高水位电极、补充水位上端电极、补充水位下端电极、低水位电极、极低水位电极。
当水位碰到高水位电极时，停止水泵工作并报警（不影响锅炉工作）；
当补充水位电极下端没有碰到水时，则开启水泵，水位碰到补充水位上端时则关闭水泵；
当低水位电极没有碰到水时，则报警；
当极低水位电极没有碰到水时，则报警并停炉。
10．燃烧控制原理
锅炉启动前的准备工作就绪后，就可启动锅炉。
如果是烧气，则需进行检漏，只有当检漏通过后，才开始对锅炉内进行预吹扫，把炉膛内的残留油吹尽，风门关小→打开点火变压器→打开点火油（气）阀→点火成功，锅炉进入燃烧状态，此过程符合国家标准的燃油燃烧器控制程序。
11．蒸汽压力控制原理
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，同时可在触摸屏上显示当前蒸汽压力。
触摸屏提供了一个蒸汽压力设定参数，用户可将蒸汽压力希望值输入进去，为保证这个值的安全性，此值有一个设定范围。
PLC将所检测到的当前蒸汽压力与设定蒸汽压力进行比较，若当前压力高于设定压力时，PLC输出一个信号控制燃烧器中的比例调节器，使火小一些；若当前压力低于设定压力时，PLC输出一个信号控制燃烧器中的比例调节器，使火大一些。
通过对比例调节器的控制以保证锅炉蒸汽压力一直在设定值附近微小变化。
12．锅炉独立/联网群控
每台锅炉都可以独立控制和联网群控。
独立控制就是由锅炉自带的控制柜根据所检测到的蒸汽压力来控制启停及负荷大小。
每台锅炉互无关系。
联网群控则还需要一个PLC作为主机，根据蒸汽压力来控制四台锅炉的启停及每台锅炉的负荷大小。
例如：
当一台锅炉投入到满负荷状态还不能满足需要时，主机会自动将另一台锅炉投入运行以保证需要。
当两台锅炉供气量超出需要时，则会自动关闭一台锅炉以减少不必要的浪费。
13．联锁控制原理
5.1高水位控制
当液位到达高水位报警线时，高水位控制器动作，锅炉报警并强制关闭水泵。
5.2极低水位控制
当液位到达极低水位报警线时，极低水位控制器动作，锅炉报警并停炉。
5.3超高烟温控制
在锅炉的尾部有一个检测尾烟温度的控制器，当尾烟温度过高时，报警并停炉。
5.4超高蒸汽压力控制
当蒸汽压力过高时，报警并停炉
5.5水泵、风机过载联锁控制
当水泵过载时，其热继电器跳脱，锅炉报警；
当风机过载时，其热继电器跳脱，锅炉报警并停炉。
14.各控制参数的设定和修改
根据各地现场情况不同，为使用户结合自身的条件，更好得使用此锅炉，触摸屏内提供了多个参数可供修改。
为防止用户不现实的设定参数，我们对这些参数都设定了范围，超出了范围的设定，PLC不予认定。
6.1后吹扫时间
锅炉停炉后，风机并不立即停止工作，而会持续一段时间对炉膛内还没有完全燃烧的燃油（气）进行吹扫，以使炉膛内保持干净，这个时间为后吹扫时间。
6.2强制小火燃烧时间
锅炉正常燃烧后，会先小火燃烧一段时间以保证锅炉燃烧状态稳定，这段时间就是强制小火燃烧时间。
这段时间过后，燃烧控制权就交由压力传感器进行控制。
6.3其它参数
其它参数包括密码修改、时钟设定、对比度调节等等。
15.实时数据显示
触摸屏可显示当前的蒸汽压力、尾烟温度、燃气流量等数据，使用户对该锅炉的情况有一个全面、清楚的了解。
在液位显示中采用色标方法显示液位的高低变化。
16.工作状态和参数记录
8.1状态记录
触摸屏能够显示锅炉在工作中的各种状态情况。
例如风机、水泵运转情况；锅炉是什么时候开的，什么时候停的；什么时候点的火，什么时候高压停炉过等等，就像一个锅炉作息表，使用户对锅炉一整天或一段时间内的工作情况有一个了解。
8.2工作参数记录
触摸屏记载了各个状态运行的时间。
例如风机、水泵总的工作时间；点火点过多少次，故障熄火熄了几回，工作了多长时间，使用户对锅炉的总体工作情况有一个了解。
17.故障显示及记录
触摸屏也记载了各个故障发生的时间及次数，以帮助用户对系统的各个部件有一个整体了解，对于经常发生的故障在设备检修过程中可以有重点的进行维护。
在锅炉运行状态中发生了故障时，故障指南菜单会直接显示在当前的工作状态栏上，以指导用户尽快排除故障。
18.提供两种操作方式
本系统提供了两套操作方式：
自动方式和手动方式。
所谓自动就是由PLC来控制程控器启动点火，负荷大小由PLC控制，所谓手动就是顺控器直接启动，负荷控制由负荷调节器来完成。
一般采取的方式为自动方式，手动方式只是在PLC出现故障时，为应急时采用。
19.燃烧机
采用德国威索原装进口燃气和油气两用燃烧机，全比例调节，具备燃烧头，点火装置，先进的风量调节开关、烟气调节装置、风压保护开关、燃气高低压保护开关、气阀防泄漏张制、防止爆燃装置、稳压装置、操纵阀、高低呀保护装置等安全保护装置。
20．远程计算机监控系统（此功能为可选项）
●工作原理
计算机监控系统是用PC做终端，用通讯电缆将PC机和锅炉现场的控制系统的主机可编程（PLC）相连接，进行通讯。
该系统可对锅炉现场的情况进行实时监控。
通过串口泵可将通讯距离延长至2000米，也可通过modem及公共电话网进行远程监控。
●功能
1.可在办公室或其它工作场地实时观察到锅炉现场的运行使用情况。
2.可读到锅炉现场控制系统主机PLC内的所有数据并显示。
如锅炉开启情况、蒸汽压力、蒸汽流量、水位及各种报警等。
3.可将所有数据进行存盘，并可形成数据表、曲线图，也可打印输出。
4.锅炉可以选择现场操作和远程操作，这两种操作的效果都是一样的，为防止误操作，当触摸屏或面板拨钮操作时，PC机只作显示终端；当PC机操作时，触摸屏只作显示用。
●操作
该系统全中文显示，内有操作帮助，操作方便简单，只需移动鼠标即可进行操作。
三、人机界面内容简介
1、初始界面2、主界面
3、运行操作界面3-1
4记录显示界面4-1
5系统设置界面5-1
6电器测试7维修指南
说明：
以上画面仅供参考，根据现场实际需要还可增加、变动。
四、
配置清单
4吨威索油气两用电控琴台材料清单
4吨+10寸彩色触摸屏
序号
名称
型号规格
数量
单位
备注
1
电控琴台壳体
1200*500*350
1
台
上海新奇生
2
可编程控制器
FX1S-30MR
1
台
日本三菱公司
3
人机界面
A970GOT-TBA
1
台
日本三菱公司
4
A90T-RS4
1
块
日本三菱公司
5
通讯电缆
FX-9GT-CABO
1
根
日本三菱公司
6
CF存储卡
128M
1
块
日本三菱公司
7
BA接口
FX1N-485BD
1
块
日本三菱公司
8
开关电源
S-15-24
1
台
台湾明玮
9
空气开关
EA53BM40A
1
只
日本富士公司
10
交流接触器
SC-0
1
只
日本富士公司
SC-4-1
1
只
日本富士公司
11
热继电器
TR-ON/37-11A
1
只
日本富士公司
TR-5-1N/316-22A
1
只
日本富士公司
12
水位控制器
61F-GP-N
3
套
日本OMRON公司
13
中间继电器
MY/2N
8
套
日本OMRON公司
14
电眼继电器
51K
1
套
自制
15
数模转换器
V/F-2
2
套
自制
16
保险
RT-182A，4A
2
套
上海茗东熔断器厂
17
轴流风机
8025
1
套
台湾
18
蜂鸣器
BL-3
1
只
台湾
19
端子
62，2.52
60
个
成都魏德米勒公司
20
变压器
JBK340VA220/12V
1
只
上海联华变压器厂
21
按钮
ZB2-BA3C
1
只
上海施耐德公司
22
按钮
ZB2-BA4C
1
只
上海施耐德公司
23
压力传感器
4-20mA3MPa
1
只
广州森纳士
24
温度传感器
0-400度
1
套
北京虹润
25
标牌
若干
套
自制
26
包装箱
1
个
自制
27
电线
若干
28
线鼻子
若干
29
线扎、绕线管等辅件
若干
30
卡轨、高低轨、定位片等固定件
2300KW燃气热水锅炉控制方案
本控制系统为2300KW燃气热水锅炉控制方案，采用德国威索原装进口燃气燃烧机，全比例调节，控制系统的主要控制器件采用日本三菱原装进口器件，采用一台可编程序控制器作为锅炉控制主机，一台10吋彩色触摸屏作为显示终端。
下面是本方案的详细说明。
五、原理框图
风压检测
出回水温度
燃烧器检测组件
锅炉超压欠压检测
温度超高
燃气压力检测
输入信号
PLC
各传感信号
模拟量模块
全中文触摸屏
输出信号
循环泵泵
风机、风门、油（气）阀等燃烧器控制组件
报警器
六、系统控制功能及原理
1、全智能化电脑集中控制：
本锅炉除了保留燃气锅炉的全部特点外，还增加了一个触摸屏以实现人机对话功能，最重要的是：
它改变了国内大多数锅炉厂家仅仅采用原进口燃烧机所配程序控制器来控制整个锅炉的不完善做法，而专门选用世界著名优质名牌-----三菱（Mitsubitsi）或西门子（SIEMENS）可编程控制器PLC与原燃烧器所配带的程序控制器相结合的方式来控制锅炉。
这样既保留了原燃烧机程序控制器的点火控制，又非富和完善了整套锅炉控制程序。
包括：
●压力PID+模糊控制程序
●炉膛自动吹扫程序
●安全运行联锁保护程序
●停炉保护程序
●各类报警故障程序
●远程监控联网程序
●状态记录程序
●故障诊断分析程序等
2、人机界面操作方式：
采用智能化电脑触摸屏作为人机界面，配有多级全中文菜单，并具有锅炉运行状态模拟图形显示功能及汉字数字显示功能，能实时显示锅炉的各种工作参数和运行状态：
如火焰燃烧的变化状态，前（后）吹扫过程实时模拟显示，高压点火方式状态显示，各运转设备（水泵，风机）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：
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：
锅炉累计运行时间，点火次数，风机，水泵，燃烧器运行时间等等。
4、参数达到控制目标时的待机自恢复功能和“软着陆”功能：
热水锅炉在热水温度高时具有自动待机功能和压力低时自启动功能；并具有热水温度接近设定温度时提前自动改变燃烧负荷，达到预定停炉温度时自动待机，低于预定启炉温度自动燃烧。
设计这种功能我们称之为“软着陆”，既减小了对锅炉的热冲击，又节约了宝贵的燃料，降低了运行成本。
5、联锁保护功能全面，系统高度可靠：
锅炉具有多种联锁保护功能：
超温报警联锁保护；水泵，风机过载联锁保护；火焰故障联锁保护；炉内温度超高联锁保护；点火失败联锁保护；检漏失败保护、燃气压力失常保护等。
6、多级系统设置保护口令，防止误操作：
智能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：
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：
●多台锅炉联网集中控制
●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锅炉系统（距离不超过2000米）。
●可具备远程监控功能,可实现多台锅炉远程监控，无人操作（通过线路支持）
●通过国际互联网系统，我厂可为每台锅炉运行状况进行远程监控和故障诊断
●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
锅炉控制系统为满足不同用户对锅炉的监控要求，可允许接收、检测、处理各类不同传感信号，以真正实现锅炉智能化全自动控制。
●锅炉出水回水温度及媒水温度传感信号（标准0-5V、4-20mA及其它非标信号）
●排烟温度传感信号（PT100热电阻）
●燃气流量传感信号等
10．燃烧控制原理
锅炉启动前的准备工作就绪后，就可启动锅炉。
如果是烧气，则需进行检漏，只有当检漏通过后，才开始对锅炉内进行预吹扫，把炉膛内的残留油吹尽，风门关小→打开点火变压器→打开点火油（气）阀→点火成功，锅炉进入燃烧状态，此过程符合国家标准的燃油燃烧器控制程序。
11．出水温度控制原理
将出水温度传感器所检测到的出水温度，经A/D模块转换送到PLC中，同时可在触摸屏上显示当前热水温度。
触摸屏提供了一个出水温度设定参数，用户可将出水温度希望值输入进去，为保证这个值的安全性，此值有一个设定范围。
PLC将所检测到的当前出水温度与设定出水温度进行比较，若当前温度高于设定温度时，PLC输出一个信号控制燃烧器中的比例调节器，使火小一些；若当前温度低于设定温度时，PLC输出一个信号控制燃烧器中的比例调节器，使火大一些。
通过对比例调节器的控制以保证锅炉出水温度一直在设定值附近微小变化。
12．锅炉独立/联网群控
每台锅炉都可以独立控制和联网群控。
独立控制就是由锅炉自带的控制柜根据所检测到的出水温度来控制启停及负荷大小。
每台锅炉互无关系。
联网群控则还需要一个PLC作为主机，根据蒸汽压力来控制四台锅炉的启停及每台锅炉的负荷大小。
例如：
当一台锅炉投入到满负荷状态还不能满足需要时，主机会自动将另一台锅炉投入运行以保证需要。
当两台锅炉供热量超出需要时，则会自动关闭一台锅炉以减少不必要的浪费。
13．联锁控制原理
5.3超高烟温控制
在锅炉的尾部有一个检测尾烟温度的控制器，当尾烟温度过高时，报警并停炉。
5.4超高温度控制
当出水温度过高时，报警并停炉
5.5水泵、风机过载联锁控制
当水泵过载时，其热继电器跳脱，锅炉报警；
当风机过载时，其热继电器跳脱，锅炉报警并停炉。
14.各控制参数的设定和修改
根据各地现场情况不同，为使用户结合自身的条件，更好得使用此锅炉，触摸屏内提供了多个参数可供修改。
为防止用户不现实的设定参数，我们对这些参数都设定了范围，超出了范围的设定，PLC不予认定。
6.1后吹扫时间
锅炉停炉后，风机并不立即停止工作，而会持续一段时间对炉膛内还没有完全燃烧的燃油（气）进行吹扫，以使炉膛内保持干净，这个时间为后吹扫时间。
6.2强制小火燃烧时间
锅炉正常燃烧后，会先小火燃烧一段时间以保证锅炉燃烧状态稳定，这段时间就是强制小火燃烧时间。
这段时间过后，燃烧控制权就交由温度传感器进行控制。
6.3其它参数
其它参数包括密码修改、时钟设定、对比度调节等等。
15.实时数据显示
触摸屏可显示当前的出水温度、尾烟温度、燃气流量等数据，使用户对该锅炉的情况有一个全面、清楚的了解。
16.工作状态和参数记录
8.1状态记录
触摸屏能够显示锅炉在工作中的各种状态情况。
例如风机、水泵运转情况；锅炉是什么时候开的，什么时候停的；什么时候点的火，什么时候高温停炉过等等，就像一个锅炉作息表，使用户对锅炉一整天或一段时间内的工作情况有一个了解。
8.2工作参数记录
触摸屏记载了各个状态运行的时间。
例如风机、水泵总的工作时间；点火点过多少次，故障熄火熄了几回，工作了多长时间，使用户对锅炉的总体工作情况有一个了解。
17.故障显示及记录
触摸屏也记载了各个故障发生的时间及次数，以帮助用户对系统的各个部件有一个整体了解，对于经常发生的故障在设备检修过程中可以有重点的进行维护。
在锅炉运行状态中发生了故障时，故障指南菜单会直接显示在当前的工作状态栏上，以指导用户尽快排除故障。
18.提供两种操作方式
本系统提供了两套操作方式：
自动方式和手动方式。
所谓自动就是由PLC来控制程控器启动点火，负荷大小由PLC控制，所谓手动就是顺控器直接启动，负荷控制由负荷调节器来完成。
一般采取的方式为自动方式，手动方式只是在PLC出现故障时，为应急时采用。
19.燃烧机
采用德国威索原装进口燃气和油气两用燃烧机，全比例调节，具备燃烧头，点火装置，先进的风量调节开关、烟气调节装置、风压保护开关、燃气高低压保护开关、气阀防泄漏张制、防止爆燃装置、稳压装置、操纵阀、高低呀保护装置等安全保护装置。
20．远程计算机监控系统（此功能为可选项）
●工作原理
计算机监控系统是用PC做终端，用通讯电缆将PC机和锅炉现场的控制系统的主机可编程（PLC）相连接，进行通讯。
该系统可对锅炉现场的情况进行实时监控。
通过串口泵可将通讯距离延长至2000米，也可通过modem及公共电话网进行远程监控。
●功能
1.可在办公室或其它工作场地实时观察到锅炉现场的运行使用情况。
2.可读到锅炉现场控制系统主机PLC内的所有数据并显示。
如锅炉开启情况、蒸汽压力、蒸汽流量、水位及各种报警等。
3.可将所有数据进行存盘，并可形成数据表、曲线图，也可打印输出。
4.锅炉可以选择现场操作和远程操作，这两种操作的效果都是一样的，为防止误操作，当触摸屏或面板拨钮操作时，PC机只作显示终端；当PC机操作时，触摸屏只作显示用。
●操作
该系统全中文显示，内有操作帮助，操作方便简单，只需移动鼠标即可进行操作。
七、
人机界面内容介绍：
1、初始界面2、用户密码界面
3、主界面4、运行操作
界面4-1界面4-2
界面4-3界面4-4
界面4-55注意事项
6帮助7记录显示
7系统设置8电器测试
电器测试8-19维修指南
说明
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