燃油锅炉仿真培训系统要求.docx

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燃油锅炉仿真培训系统要求

燃油锅炉仿真培训系统要求

2016年3月

1组态操作界面要求

操作界面主要包括锅炉点火前准备与检查、锅炉系统流程、点火启动、运行调节、报警参数设置、报警状态显示等界面，操作界面作为学员操作的平台。

1.1点火前准备与检查

主要用于培训学员在点火前的一些准备和检查工作，具体包括：

本体检查、锅炉安全附件检查、工艺管路及控制仪表检查、泵类设备检查、风机检查、供回水及补水系统检查、运转设备的启停操作、系统循环以及燃油系统等。

具体操作界面如下图所示：

图1启炉前检查操作界面

1.2锅炉系统流程

主要用于显示燃油热水锅炉系统的补水流程、出水流程、放空流程、水循环流程、燃油流程、烟气流程、系统中阀门开关的状态以及模型计算的重要参数等。

完成的热水流程界面如下图所示。

图2模拟燃油热水锅炉流程

1.3模拟控制柜

用于模拟实际现场的锅炉控制柜，用于进行一些开关、按钮的操作以及状态的显示工作，具体参考下图。

图2模拟燃油热水锅炉控制柜面板

1.4点火启炉

锅炉启炉前的设置，如点火联锁有效、是否需要调火，当点火或运行熄火时能显示故障的原因，便于操作者进行点火失败的分析，另外该界面可以显示循环泵、补水泵、燃油泵、鼓风机、引风机等设备的状态以及水量、火量调节程度。

图4模拟燃油热水锅炉点火启炉界面

1.5运行监控

锅炉运行中的出水温度、燃油温度、回水温度、出水压力、回水压力、燃油压力、出水流量、回水流量以及燃油流量在此界面中显示。

图5模拟燃油热水锅炉运行监控界面

1.6报警参数设置

锅炉运行过程中主要参数的上下限值是在此画面中设置，主要包括回水压力低、回水温度高、供水温度高、炉膛出口烟温高、燃油压力低等参数。

图6模拟燃油热水报警参数设置界面

2上位机软件设计要求

上位机软件主要负责实现数学模型的计算、学员训练内容的设定、学员操作过程的监测、学员信息的管理、学员操作过程的评价以及与下位机模块的通信等内容。

2.1系统设置及参数显示

主要包括系统启动、暂停、结束和退出，运行参数的设置，学员训练项目（点火前的准备与检查、点火、负荷调节及停炉）的设定，故障的设置与处理，阀门、开关状态的显示，运行参数（回水压力、回水温度、回水流量、补水压力、补水流量、循环泵出口压力、循环泵出口温度、出口热水压力、出口热水温度、出口热水流量、炉膛温度、排烟温度、烟气含氧量、燃油流量、燃油温度等参数）进行显示。

2.2模型计算模块

数学模型是仿真培训系统的基础和核心。

锅炉仿真培训系统的热力学等主要特性是否与实际锅炉的运行特性相一致，仿真系统中的各干扰和事故下的现象是否与真实锅炉相吻合等，都与锅炉的数学模型有关，取决于其动态数学模型的合理程度，反映锅炉热力学特性的本质特性。

要求能根据锅炉的实际运行状态建立一些简单的数学模型，用于模拟锅炉状态的变化情况。

3学员信息管理及测评模块

3.1模块的总体结构

学员信息管理是对学员信息进行添加、查询、修改、删除、保存、打印以及成绩评价等操作，由系统登录、学员登记、学员信息修改、学员信息查询、学员档案打印、选定操作学员等部分组成。

学员信息管理模块结构图如下所示。

图20学员信息管理及测评模块结构图

3.2数据库设计

主要数据表有学员信息表、用户登录表、操作记录表、成绩评价表、开关状态表、数据表以及报警参数表等

3.3模块功能的设计

3.3.1系统登录

系统登录的主要功能是验证用户身份，避免非法用户进入系统，用户名和密码为空或错误，显示错误提示信息，输入正确则进入主界面。

3.3.2学员基本信息登记

学员基本信息登记的主要功能是为数据库添加新的记录，并保存到数据库。

3.3.3学员基本信息修改

学员信息修改的主要功能是实现对学员信息的修改与删除，并保存到数据库。

3.3.4学员基本信息查询

学员信息查询的主要功能是根据查询条件，即学员的姓名、ID号和培训日期查询某个学员的基本信息。

3.3.5学员选定

操作学员选定的主要功能是选定本次操作的学员。

3.4学员的操作评价

系统考核评价模块能根据学员的实际操作情况及操作过程中故障的处理情况进行考核评价，评价的基本原则是：

每次培训内容满分为100分，根据某项操作在整个操作过程中的重要性分配分值，其中重大漏项、影响设备安全运行或可能造成设备损坏的操作如果操作不正确，不仅不得分，而且否决该阶段的考核分数值为零，甚至整个考核的分数值为零（即否决项），具体评价指标主要有四个：

目的、步骤、对预期变化轨迹的偏离程度和时效。

评分标准可参考附件1，也可自己制定。

4操作规程设计

4.1燃油热水锅炉启动前检查准备

1、穿戴好劳动保护用品，准备好工具、用具。

2、锅炉给水指标合格，补水泵入口压力0.1-0.3MPa。

3、配电系统运行正常，动力电源电压380V±10％，控制电源电压220V±5％，各电机、电加热器绝缘良好，变频器指示正常。

4、检查自动控制系统和灭火保护装置，防爆门、人孔、手孔、观火孔等是否灵活可靠；

5、检查安全阀、压力表及其他附件是否齐全好用；安全阀及压力表必须校验，且在校验期内；

6、检查燃油系统，油罐燃料是否充足，油过滤器、油加热器、油泵（油泵试运行，检查有无机械、电气故障）、油火嘴、油枪（无堵塞）及阀门是否完好；关闭进油阀、回油阀，确保无渗漏；

7、检查补水系统、紧急补水系统（补水泵试运行，检查有无机械、电气故障），各排污系统阀门处于关闭状态；

8、检查供水系统（循环泵试运行，检查有无机械、电气故障），给水入口阀、入口放水阀、热水出口阀、热水放空阀、集气罐排气阀处于关闭状态；

9、检查控制仪表是否完好灵活；

10、检查鼓引风机系统及设备是否完好；

11、控制盘各开关在“停止”或“关”的位置（油泵、循环泵、补水泵、鼓风机、引风机、火量调节）。

4.2启炉操作

1、上水操作

（1）打开放空阀、给水入口阀，关闭其余阀门。

（2）控制柜上的“补水泵开关”旋到“手动”位置，启动补水泵上水；当放空阀见水后（锅炉压力达到0.1MPa），关放空阀。

（3）打开锅炉出水阀，继续给管网系统补水，当管网系统补水压力达到0.2-0.3MPa），循环泵（将控制柜上的循环泵操作开关旋到“自动”位置）；

（4）当回水罐压力及锅炉压力0.55MPa（0.45-0.65MPa）满足要求后，停补水泵，循环泵继续运行；检查排污。

2、吹扫供油管线

（1）打开回油阀，打开扫线阀，用蒸汽吹扫回油管线，吹扫时间≥10分钟（模拟时间≥30秒）；

（2）打开燃油阀，开度≥90%，打开扫线阀，用蒸汽吹扫炉前燃油管线，吹扫时间≥10分钟；

（3）当燃油管线温度达到150℃，压力达到0.2-0.4MPa时,关扫线阀、关回油阀,停止吹扫。

（注：

严禁向炉膛内吹扫；分段吹扫燃油管线）

3、启动供油系统

检查供油系统无问题后，将控制柜上的“油泵”开关旋转到“自动”位置，启动燃油泵，打开加热器出口阀门、入口阀门，打开加热器控制开关（触摸屏操作），打开回油阀，进行燃油循环预热，循环时间≥30分钟（模拟时间≥30秒）；使燃料油温度达到80-110℃（程序控制升温）；机械雾化火嘴前来油压达到2.0-2.5MPa（程序控制升压）。

4、炉膛通风

先（启动引风机）将控制柜上引风机开关旋到“自动”档，再（启动鼓风机）将控制柜上鼓风机开关旋到“自动”档，通风时间≥10分钟（模拟时间≥30秒）；

5、点火

（1）按控制柜上的“启炉”按钮，进入联锁状态，自动启炉；

（2）启炉成功后，打开“调火”开关，旋转“火量调节”旋钮至小火位（30s之内），确保炉膛火焰处于最佳燃烧状态,同时将“补水泵”开关旋转到“自动”位置。

（3）若出现油温、油压低等故障，自动进行30s的后吹扫，然后停炉。

（4）若再次启炉，需查明原因，排除故障。

注意：

一定要先开引风机排除残存在炉膛的油气后才能点火（此时不可用鼓风机，易将残存油气吹到死角）。

（1）将给风挡板开度关小（10%-30%），用点火棒点火；

（2）缓慢开启燃油阀（开度10%-30%），着火后取出点火棒。

若30秒点火不着，及时关闭进、回油阀，查明原因，再次点火时，一定要先开引风机排除残存在炉膛的油气后才能点火（此时不可用鼓风机，易将残存油气吹到死角）。

4.3升温操作

（1）要求在一定时间内（模拟时间为60s）旋转“火量调节”旋钮至大火位，逐渐加强燃烧，缓慢升温；

（2）当水温为60-70℃时检查定期排污装置，先开一次阀，后开二次阀；先关二次阀，后关一次阀；最后打开二次阀一次排除积水，再关闭二次阀；

（3）当锅炉回水压力低于0.45MPa，补水泵自动启动补水至0.55MPa，停补水泵。

（4）当锅炉出水温度达到85℃，升温结束，进入运行阶段。

运行时保持烟囱无黑烟，燃烧器及炉内无结焦，燃油雾化良好，火焰呈淡橙色，火焰轮廓清晰（烟气含氧量4±1%）；调节出水温度在85±5℃，回水温度在65±5℃、锅炉压力在0.55±0.1MPa。

4.4运行调节操作

1、定期排污

当水温达到工作温度85±5℃后，进行定期排污操作。

（1）开始排污：

先开一次阀，后开二次阀，然后连续开、关二次阀3次，且开关间隔大于5秒；

（2）停止排污：

先关二次阀，后关一次阀，然后开二次阀一次排除积水，再关闭二次阀。

2、燃烧调节

加强燃烧时，顺时针旋转控制柜上的“火量调节”旋钮；减弱燃烧时，逆时针旋转控制柜上的“火量调节”旋钮。

3、水温调节

当出水温高于90℃时，逆时针旋转控制柜上的“火量调节”旋钮，减弱燃烧；当出水温低于80℃时，顺时针旋转控制柜上的“火量调节”旋钮，加大燃烧。

4、负荷调节

负荷调节分主动、被动调节。

（1）被动调节

1）现象：

回水温度下降且低于60℃，回水流量下降，出水温度随之降低；

调节：

当回水温度低于60℃（负荷增大）时，顺时针旋转控制柜上的“负荷调节”旋钮，增加循环水量，同时顺时针旋转控制柜上的“火量调节”旋钮，加大燃烧。

2）现象：

回水温度上升且高于70℃，回水流量增大，出水温度随之升高；若不及时调节则可能引起出水温度过高，导致报警停炉。

调节：

当回水温度高于70℃（负荷减小）时，逆时针旋转控制柜上的“负荷调节”旋钮，减少循环水量，同时逆时针旋转控制柜上的“火量调节”旋钮，减弱燃烧。

（2）主动调节

预计外界条件的变化，及时调整负荷。

以上调节，关键是保持烟囱无黑烟，燃烧器及炉内无结焦，燃油雾化良好，火焰呈淡橙色，火焰轮廓清晰（烟气含氧量4±1%）；调节出水温度在85±5℃，回水温度在65±5℃、锅炉压力在0.55±0.1MPa。

5、循环泵运行检查工作

（1）检查出入口压力是否符合规定指标；

（2）监视轴承温度（一般不超过75℃）及润滑油液面的高低（应在视面的1/2上）

（3）随时检查轴封、盘根箱发热及漏水情况；

（4）检查轴承箱冷却水是否畅通；

（5）检查电动机、泵体及各轴承声音是否正常，振动是否符合要求（泵的径向振幅不许超过0.06-0.08mm）；

（6）检查电动机电流是否符合要求（不许超过额定电流）；

4.5停炉操作

1、正常停炉

（1）减弱燃烧

逆时针旋转控制柜上的“火量调节”旋钮至小火位（20%以下），减弱燃烧。

（2）停止燃烧

按控制柜上“停炉”按钮，系统自动停炉。

（关燃油阀，停燃油泵，停鼓风机，鼓风机停止5分钟（模拟时间30秒）后，停引风机，使炉膛温度缓慢降低）

（3）吹扫燃油管线

（1）打开回油阀，打开扫线阀，用蒸汽吹扫回油管线，吹扫时间≥10分钟（模拟时间≥30秒）；

（2）当燃油管线温度达到150℃，压力达到0.2-0.4MPa时,关扫线阀、关回油阀,停止吹扫。

（注意：

严禁向炉膛内吹扫；分段吹扫燃油管线）

（4）停水循环

当锅炉出水温度低于50℃时，将控制柜上的“循环泵”开关旋转到“停止”位置，循环泵停止运转，（停泵前应先逐渐关闭水泵出水阀门）；关闭锅炉的入口阀、出水阀,打开排污阀放水。

备注：

停炉后，在炉膛冷却之前，必须密切注意排烟温度的变化，如发现有温度突然升高的现象，应采取降温措施，防止二次燃烧。

2、紧急停炉

（1）锅炉运行中,遇下列情况之一时,应紧急停炉

1）因锅炉水循环不良造成锅水汽化或出水温度上升到与工作压力下对应的饱和温度差小于20℃时；

2）锅水温度急剧上升失去控制时；

3）循环水泵或补水泵全部失效时；

4）压力表或安全阀全部失效时；

5）锅炉受压元件损坏,危及运行人员安全时；

6）补给水泵不断向锅炉补水,而锅炉压力仍继续下降时；

7）燃烧设备损坏,通风设备损坏、炉墙倒塌或锅炉构架被烧红等,严重威胁锅炉安全运行时；

8）其他异常运行情况,且超过安全运行允许范围。

（2）紧急停炉操作

紧急停炉分为系统自动停炉和人工强制停炉。

系统自动停炉操作是由控制系统完成，人工强制停炉需手动操作控制柜上的“停炉”按钮。

（系统自动完成关燃油阀，停燃油泵，停鼓风机；鼓风机停止5分钟后，停引风机，使炉膛温度缓慢降低；当水温低于50℃时，停循环泵）

4.6故障处理

1、锅炉出口水温过高

现象：

出口水温超过90℃时。

调节：

逆时针旋转控制柜上的“火量调节”旋钮，减弱燃烧，打开排污阀排污，维持锅炉压力在0.45-0.65MPa范围内（补水泵补水），当温度正常后停止排污。

2、炉水汽化

现象：

锅炉压力大于0.71（设定为0.72）MPa，出口水温大于90℃时。

调节：

逆时针旋转控制柜上的“火量调节”旋钮，减弱燃烧，打开集汽罐排汽阀，打开排污阀排污，维持锅炉压力在0.45-0.65MPa范围内（补水泵补水），当温度正常后停止排污。

3、循环水中断

现象：

循环水泵突然停止运转，出水量变为0。

处理：

紧急停炉。

（1）关燃油阀，停燃油泵；

（2）停鼓风机，吹扫燃油管线（若短时间内处理好可不吹扫）；

（3）适当补水，炉温正常后停引风机。

4、炉膛熄火

（1）停燃油阀开回油阀进行油循环，停鼓风机；

（2）重新通风后，点火。

5、大量失水，补水跟不上；安全阀失灵或压力表失灵；水温失控。

处理：

立即关燃油阀，停燃油泵，停止鼓风后，减弱引风量，开回油阀及扫线阀扫线10分钟（模拟时间30秒）后，当水温低于50℃时，停循环泵，查明原因，处理后再重新点火。

备注：

1、大小火位的界定

小火位：

火量调节处于0-20%；

大火位：

火量调节处于70-100%；

2、负荷的调节

指热能的调节（额定输出温度下的出水流量的变化）

备注：

操作规程中的斜体部分在程序实现时，不用考虑。

附件1考核评价表

1、启炉前检查准备考核评价标准（100分）

编号

操作内容

分值

合计

1

是否穿戴好劳保用品，准备好工具和用具

5

5

2

锅炉给水指标检查，给水压力设定（0.1Mpa~0.3Mpa）

5

5

3

配电

系统

检查

动力电源电压380V

5

15

现场控制电源电压110V

5

电机、电加热器绝缘、接地是否良好、

变频器指示是否正常

5

4

控制盘开关在“停止”位置

循环泵——停止

2

12

补水泵——停止

2

燃油泵——停止

2

鼓风机——停止

2

引风机——停止

2

调火开关——关

2

5

自控系统检查

5

5

6

灭火装置、防爆门以及人孔、观火孔等

5

5

7

安全阀、压力表及其附件检查

5

5

8

燃油系统检查

5

5

9

补水系统检查

5

5

10

供水系统检查

5

5

11

控制仪表检查

5

5

12

鼓引风系统检查

5

5

13

阀门

状态

检查

回油阀——关闭

2

23

蒸汽扫线阀——关闭

2

锅筒排污阀——关闭

2

左集箱排污阀——关闭

2

右集箱排污阀——关闭

2

给水入口阀——关闭

3

入口调压阀——关闭

2

热水出口阀——关闭

3

热水放空阀——关闭

3

集气罐排气阀——关闭

2

2、点火启炉评价标准（100分）

编号

操作内容

分值

合计

1

上水

20

20

2

吹扫燃油管线

20

20

3

燃油系统启动、预热

20

20

4

炉膛通风

20

20

5

点火

20

20

3、升温操作评价标准（100分）

编号

操作内容

分值

合计

1

火量调节到大火位

25

25

2

水温60-70°时，检查排污装置

25

25

3

锅炉回水压力低于0.45，启动补水泵补水

25

25

4

锅炉在升温过程中，要求各项指标满足要求

25

25

4、运行调节操作价标准（100分）

编号

操作内容

分值

合计

1

定期排污操作

50

50

2

负荷增大调节

25

25

3

负荷减小调节

25

25

5、停炉操作价标准（100分）

编号

操作内容

分值

合计

1

减弱燃烧

25

25

2

停止燃烧

25

25

3

吹扫燃油管线

25

25

4

停水循环

25

25

6、故障处理操作价标准（100分，2选1）

编号

操作内容

分值

合计

1

出水温度高

100

100

2

炉水气化

100

100