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设备自动化说明书
郑州轻工业学院
课程设计说明书
题目：
某型锅炉水系统控制方案设计
姓名：
院（系）：
建筑环境工程学院
专业班级：
建筑电气与智能化
学号：
指导教师：
成绩：
时间：
年月日至年月日
某型锅炉水系统控制方案设计
摘要
锅炉是实现将“一次能源”（即从自然界中开发出来未经动力转化的能源，如煤、石油、天然气等），经过燃烧转化成“二次能源”，并且把工质加热到一定参数的工业设备。
为了确保锅炉能够安全、经济地运行，合理调节其运行工况，节能降耗，减轻操作人员的劳动强度，提高管理水平，必须对锅炉及其辅助设备进行监控。
关键词锅炉、节能、控制
1锅炉监控内容简介
为了保证锅炉能够满足集中供热、热电联产和其他生产工艺用热的热负荷需求，产生品质合格的热媒（热水或蒸汽），需要设置锅炉及其辅机的自动化系统。
其监控内容如下：
1.1自动检测
显示、记录锅炉的水位，热媒的温度、压力、流量，给水流量，炉膛负压和排烟温度等运行参数。
1.2启动/停止和运行台数的监控
按照预先编制的程序，对锅炉进行启停控制，并且根据锅炉产生热媒的温度、压力流量。
计算出实际热负荷的大小。
相应调整锅炉的运行台数，达到即满足用户对用热量的要求，又实现经济，节能运行的目的。
1.3自动控制
当锅炉在运行过程中受到干扰的影响。
其参数偏离工艺要求的设定值时，自动化系统及时产生调节作用克服干扰的影响，使其参数重新回到工艺要求的设定值。
实现安全、经济运行的目的。
其内容主要包括给水自动控制，燃烧自动控制等。
1.4自动保护
当锅炉及其辅助设备的运行工况发生异常成关键运行参数界限时，立即发出声光报警信号；同时采用连锁保护措施进行处理，避免事故（如损坏设备和危机人生安全）的发生或扩大。
其主要内容包括高、底水位的自动保护，超温、超压的自动保护，熄火的自动保护和灭火的自动保护等。
1.4.1蒸汽压力超压自动保护
由于蒸汽压力超过规定值时，会影响锅炉和其他用热设备的安全运行。
所以，当蒸汽压力超限时，超压的自动保护系统自动停止相应的燃烧设备，减少或停止供给燃料。
同时，开启安全阀，释放压力，确保锅炉设备和操作人员的安全。
1.4.2蒸汽超温自动保护
蒸汽温度过高会损坏过热器，影响相关用热设备的安全运行。
当蒸汽温度超限时，超温自动保护系统应采取事故喷水和停止相应燃烧设备的处理措施。
1.4.3底油压自动保护
对于燃油锅炉而言，油压过低会导致雾化质量恶化而降低燃烧效率，甚至可能造成炉膛爆炸等事故。
所以，当油压超限时，系统自动切断油路，停止锅炉的运行。
1.4.4高、低油温自动保护
对于燃烧锅炉而言，油温高有利于雾化，但油温过高，超过燃油的闪点时，可引起燃油自燃，酿成事故：
油温过低将导致燃油的粘度增大，影响雾化质量和降低燃烧效率。
所以，当燃油温度超限时，应停止锅炉的运行。
1.4.5低气压自动保护
对于燃气锅炉而言，燃气压力过低会影响燃气的供应量和燃烧工况，可能造成回火。
所以，当燃气压力超限时，停止锅炉的运行。
1.4.6风压高、低自动保护
风压过高，会增大排烟损失；风压过低，空气量不足，影响正常燃烧。
所以，当风压超限时，系统应投入相应的自动保护。
1.4.7锅炉水位高、低自动保护
水位过高或过低会导致锅炉的水循环不畅，造成“干扰”等事故。
所以，当水位超限时，声光报警，及时停止锅炉的运行。
1.4.8压力上下限控制
为了保证燃油与燃气锅炉的安全运行，必须设置燃油/燃气压力上下限控制及其越限声光报警装置、熄火自动保护装置和灭火自动保护装置。
其中，燃油/燃气压力上下限控制及其越限声光报警装置用于实时检测供给锅炉燃烧所需燃料压力的大小，避免发生事故。
熄火自动保护装置用于检测燃烧火焰的状况，当火焰持续存在时，允许燃料的持续供给；当火焰熄灭时，及时声光报警且自动切断燃料的供给，防止发生炉膛爆炸事故。
1.4.9电动机过载自动保护
对于辅助设备（如循环设备、补水泵、送风机、引风机等）在运行过程中，如果电动机过载，会使电动机线圈温度过高导致损毁设备，引发火灾。
所以，当运行电动机过载时，采用电动机主电路中的热过载器进行连锁保护，及时切断电源，使辅助设备停车。
1.4.10灭火自动保护
火灾探测器平时巡检锅炉房区域的火警信息，送至火灾报警控制器与设定值进行比较、判断，当确定发生火灾时，马上发出声光报警信号。
灭火保护装置根据火灾报警控制系统的命令，自动启动喷淋/喷气消防设备进行灭火，保护设备和人员的安全。
2锅炉水系统控制方案设计
本次课程设计选用燃气锅炉
2.1锅炉水位自动控制
2.1.1锅炉水位控制系统分类
锅炉水位是保证锅炉安全运行和提供合格热媒的重要参数。
水位过高，影响汽水分离装置的正常工作，导致蒸汽带水，使得过热器结垢，甚至造成用热设备的水冲击；水位过低，则会破坏锅炉的水循环，造成干扰，甚至导致爆炸事故。
所以，需设置锅炉给水控制系统，使得给水流量适应汽包的蒸发量，维持锅炉中水位在正常波动范围，保证给水流量的稳定。
图2-1单参数给水控制系统的监控原理图
锅炉给水系统的监控原理图如图2-1所示。
其中，以锅炉汽包水位作为单一调节信号的系统称作单参数给水位控制系统。
以锅炉锅筒水位作为主要调节信号，又以蒸汽流量作为辅助调节信号的系统称作双参数给水控制系统。
以锅炉锅筒水位作为主要调节信号，又以蒸汽流量和给水流量作为辅助调节信号的系统称作三参数给水控制系统，分别如图2-2、图2-3所示。
图2-2单参数给水控制系统的监控原理图
图2-3单参数给水控制系统的监控原理图
2.1.2本锅炉水位控制系统设计
本燃气锅炉水位控制系统采用三参数给水控制系统。
三参数给水控制系统在双参数给水控制系统的基础上，又引入给水流量信号，及时反映给水流量的变化。
该控制系统控制给时，有较强的抗干扰能力，能够克服“虚假水位”、蒸汽压力变化及给水母管压力变化的影响，有效控制锅炉水位的变化，显著改善控制品质，尤其适用于负荷容量较大、容量滞后较大的锅炉。
此外，锅炉给水系统还要保证主循环泵的正常工作和及时对水系统进行补水，使得锅炉在运行过程中的循环水不至中断，也不会由于缺水欠压而放空。
根据锅炉的运行台数，及时调整循环水泵的相应运行台数或改变循环水泵的转速。
实现动态地调节循环流量，以适应供暖负荷的变化需求，节约电能。
2.2燃气锅炉DDC检测与控制原理图
图2-4燃气锅炉DDC监控原理图
2.2.1锅炉运行参数监控
1、锅炉出口热水温度TE1-TE3。
2、锅炉出口热水水压PT1-PT3。
3、锅炉出口热水流量FE1-FE3。
4、锅炉水位PT1-PT3。
5、锅炉回水干管压力PT4，并为补水泵提供控制信号。
6、水泵的状态显示及故障报警。
采用水流开关检测给水泵的工作状态；水泵的故障报警信号取自电路热继电器的辅助触点。
2.2.2锅炉的控制
1、锅炉补水泵的自动控制
采用PT4压力传感器测量锅炉回水压力，当回水压低于设定值，DDC自动起泵补水泵进行补水。
当回水压力上升到限定值，补水泵自动停泵。
当工作泵出现故障，备用泵自动投入。
2、锅炉供水系统的节能控制
锅炉在冬季供暖时，根据分水器，集水器的供水、回水及回水干管的流量监测值，实时计算房间所需负荷，按实际热负荷自动确定锅炉投入台数及发热量。
2.2.3锅炉的连锁控制锅炉的安全保护
1、起停顺序控制
起动顺序控制：
给水泵燃气锅炉；停止顺序控制：
燃气锅炉给水泵。
2、锅炉的安全保护
当由于某种原因造成循环水泵停止或循环水量减小，以及锅炉内水温太高，出现汽化现象时，DDC接收到水温超高的信号后，立即进入事故处理程序：
恢复水的循环，停止锅炉运行，启动排空阀，排出炉内蒸汽，降低炉内压力，防止事故发生，同时响铃报警，通知运行管理人员，必要时还可通过手动补水排除热水，进行锅炉降温。
3BAS监控表
符号
名称
数量
F
流量传感器
14
T
温度传感器
4
P
压力传感器
4
LT
液位传感器
3
FS
水流开关
3
KX
控制箱
起停
3
故障
3
变频转速控制箱
状态
1
起停
1
故障
1
电动调节阀
19
总结
通过本次设计，我掌握了建筑设备自动化系统设计的基本思路，了解了相应规范条文，懂得了如何把所学的理论知识和实际问题相互融会贯通,不但巩固了我们本学期所学的《建筑设备自动化》这一课程的理论知识，还能提高我们提出问题、思考问题、解决问题的能力，从中获得了不少的收获和心得。
也使我对课程设计有了更深的了解。
经过这次的课程设计，我发现还有很多不足，还有很多欠缺的地方，考虑的不是很周详。
不过在这次的课程设计中我懂得了知识是要进一步掌握和学习，才能融会贯通。
课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。
参考文献
[1]李玉云，建筑设备自动化，机械工业出版社，2013年6月.
[2]曲云霞，暖通空调施工图解读，中国建筑工业出版社，2009年4月
[3]智能建筑设计标准GB/T50314-2006.中国计划出版社，2006.
[4]建筑设备监控系统设计与安装，03X201-2.中国建筑标准设计研究所.
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