MW热水锅炉燃烧器控制系统P681操作说明.docVIP

项目名称：项目名称：70MW 热水锅炉燃烧器控制系统热水锅炉燃烧器控制系统 文件名称：使用说明书文件名称：使用说明书 版本：版本：1.0 70MW热水锅炉燃烧器控制系统热水锅炉燃烧器控制系统 使用说明书使用说明书 奥林燃烧器奥林燃烧器(无锡无锡)有限公司有限公司 09/2014 User Manual 1 CONTENTS 项目名称：项目名称：70MW 热水锅炉燃烧器控制系统热水锅炉燃烧器控制系统 .0 文件名称：使用说明书文件名称：使用说明书 0 版本：版本：1.0 0 09/2014 0 1.概述概述.1 2.安全注意事项安全注意事项 2 2.1.上电须知2 2.2.操作须知2 3.启动系统启动系统3 3.1.准备.3 3.2.上电.3 4.PLC 控制柜控制柜.4 4.1.PLC 柜元器件清单.5 4.2.PLC 柜控制功能6 5.HMI 界面界面 .7 5.1.HMI STARTUP7 5.2.DESCRIPTION HMI 功能8 5.2.1.实时数据监控 8 5.2.2.设备操作和参数设定9 5.2.3.报警功能9 5.2.4.联锁保护功能 9 5.3.WORK WITH HMI HMI 界面操作12 5.3.1.控制面板12 5.3.2.燃气流程15 5.3.3.参数表.16 5.3.4.报警列表23 User Manual 1 1. 概述概述 本燃烧器控制系统适用于 70MW 热水锅炉燃烧器控制系统，主要实现热水锅炉的自 动点火，自动负荷调节，以及对锅炉及燃烧器实现自动联锁保护。 本工程的燃烧器控制系统根据当前负荷变化，自动调节供气及供风量，满足供气要求。 PLC 控制柜内配备有一套 SIEMENS S7-300 系列的控制系统，用来采集燃烧器过程 数据，处理用户指令，控制调节设备，实现自动调节负荷和联锁保护及报警功能。 User Manual 2 2. 安全注意事项安全注意事项 为了确保人身和设备的安全，在进行系统操作之前，请仔细参阅下面的注意事项！为了确保人身和设备的安全，在进行系统操作之前，请仔细参阅下面的注意事项！ 2.1.上电须知上电须知 DANGER!如果不采取必要的预防措施，可能会对设备和人身造成极大的伤害。 PLC 柜的输入电源为 220VAC，误操作可能造成设备和人身的伤害。 DANGER! 现场操作箱和电控柜内的接线端子和设备接线端上可能带有 220V 交流 电源，只有具备资质的维护人员和授权的工程师可以进行带电维护工作。任何时刻， 不要随意触摸裸露的接线端子和铜排。. 2.2.操作须知操作须知 现场操作工和维护人员必须具备相应的工作资质。 HMI 系统里不得安装除燃烧器控制操作界面之外的其它程序。 启动系统的时候，请参照 “启动系统启动系统” 章节 操作 PLC 控制柜时，请参照 “PLC 控制柜控制柜”章节。 操作人机界面时, 请参照“HMI 界面界面”章节。 当维护系统时，务必配备必要的绝缘鞋和手套，同时警示牌和安全帽也必不可少。 User Manual 3 3. 启动系统启动系统 3.1.准备准备 操作工和维护人员必须在场，并做好相应准备工作。 所有电器、动力设备和阀门等处于正常待机状态。 供电正常。 其它一些必须的工艺和工况条件必须满足。 3.2.上电上电 合上 30QF1，PLC 柜受电，220VAC，电源指示灯亮 合上 30QF2，给 SITOP 开关电源供电，220VAC 合上 30QF3，给 SIEMENS S7-300 CPU313 供电，220VAC 合上 30QF4，燃烧器 A 阀组输出电路供电，220VAC 合上 30QF5，燃烧器 B 阀组输出电路供电，220VAC 合上 30QF6，其他设备供电，220VAC 合上 30QF7，柜内风扇滤网供电，220VAC User Manual 4 4. PLC 控制柜控制柜 在 PLC 控制柜里，有一套西门子 S7-300 控制器和一个 10 寸彩色触摸屏，CPU 选用 SIEMENS CPU315-2DP，触摸屏选用 SIEMENS MP277-10 TOUCH。 PLC 控制柜是整个控制系统的核心所在，采集系统运行的各种工况数据、设备运行状态， 通过 CPU313C-2DP 上的 DP 通讯口，将数据传输给 HMI 操作系统，在画面上显示出来；另 一方面，接收操作人员从 HMI 操作面板上发送的控制命令，控制各相关设备。CP343-1 模块 用来和 DCS 进行以太网通讯。 系统采集的模拟量数据如下： 鼓风机频率 燃气温度 燃气压力 含氧量 燃气流量 A 燃烧器 气调节阀反馈位置 A 燃烧器 风门挡板反馈位置 B 燃烧器 气调节阀反馈位置 B 燃烧器 风门挡板反馈位置 燃烧器以外的各种温度、压力、流量信号 系统控制的设备包括： 风机 两套燃烧器阀组 燃气调节阀 风门调节阀 点火设备 User Manual 5 操作操作 PLC 控制柜之前，请参照前面的上电程序控制柜之前，请参照前面的上电程序 4.1.PLC 柜元器件清单柜元器件清单 PLC 柜的主要元器件清单如下表所示 序号材 料 名 称型号规格单位 数量 1CPU315-2DP 6ES7315-2AH14-0AB0块 1 2 PS307（5A） 6ES7307-1EA02-0AA0 块 1 3SM-321 32DI 6ES7 321-1BL00-0AA0 块 2 4SM-322 32DO 6ES7 322-1BL00-0AA0 块 1 5SM-331 8AI 6ES7 331-7KF02-0AB0 块 5 6SM-332 4AO 6ES7 332-5HD01-9AJ0 块 2 7 DIN 导轨 6ES7 390-1AF30-0AA0 块 2 8 SITOP6EP1333-2AA01 块 1 9MP277 6AV6 643-0CD01-1AX1 块 1 10 CP343-16GK7343-1CX10-0XE0 块 1 11 IM153-16ES7 153-1AA03-0XB0 块 1 12MPI 电缆 6ES7901-0BF00-0AA0 块 1 13 端子 UK5N 个 370 14 继电器 RU2S 24VDC 个 32 15 空开 C65N 2P D16A 个 1 16 空开 C65N 2P D10A 个 6 17 柜体 2100*800*600 个 1 User Manual 6 4.2.PLC 柜控制功能柜控制功能 系统的控制功能实现和系统运行的安全、可靠、稳定是系统控制软件设计的关键。 系统控制软件是在 SIEMENS 公司的 STEP7 编程环境下开发完成的。 PLC 控制软件实现的功能具体如下： 序号项目内容 1热水温度控制 根据用户蒸汽压力的设定值，智能调节燃气调节阀开度。并 可无扰动的切换到手动控制。 2风量控制 根据然气调节阀的开度，按比例的控制风门挡板位置。 同时根据风压差的设定值，自动调节鼓风机频率。 3联锁停炉控制当锅炉和燃烧器出现异常状况时，联锁停炉。 4报警 系统出现报警时，PLC 会自动向触摸屏和 DCS 发送报警信 息。如果是联锁报警，系统会自动停炉，等待查明原因后，才 能再次启动燃烧器；如果是提示性的报警，用户需要去现场确 认设备是否能正常工作。 User Manual 7 5. HMI 界面界面 HMI 操作界面为热媒炉控制系统和操作人员提供了一个人机交互的接口，MP277-10 操 作系统基于 Windows CE，操作界面是通过 SIEMENS 公司的 WinCC Flexible 软件开发出来 的。 通过这个人机交互界面，用户可以配置 HMI 和 PLC 之间的通讯，从 PLC 读取数据，向 PLC 发送命令，浏览报警列表，查看和设置参数等。 5.1.HMI STARTUP 合上 30QF2，给 SITOP 电源供电，由 SITOP 提供 24VDC；然后，合上熔丝端 子 XE10，XD10 端子，触摸屏得电。 然后等待系统启动完成 一般系统启动完成后，会自动进入人机交互界面，若无法进入，系统桌面会显示一 个菜单条“Transfer | Start | Control Panel | Taskbar”，选择“Start”，系统将会启动人机界 面程序。 User Manual 8 5.2.DESCRIPTION HMI 功能功能 5.2.1. 实时数据监控实时数据监控 通过 HMI 人机操作界面，用户可以监控系统运行进程，通过触摸式操作，操控 系统设备。 人机界面组态有多个操作监控画面，如“控制面板”、 “控制流程”、 “参数显示”、 “报警 列表”、 “参数设置”等 所有经由 PLC 采集的数据和用户设定值均分画面显示在 HMI 界面上 HMI 操作界面上同时显示了设备的状态。例如，当泵或风机处于待机状态时，背 景显示为灰色，当设备正常运行时，背景显示为绿色。 阀门处于打开状态 阀门处于操作中状态，既没打开也没关闭 阀门处于关闭状态 阀门故障，既有开信号也有关信号 风机处于运行状态 风机处于停止状态 风机处于故障状态 User Manual 9 5.2.2. 设备操作和参数设定设备操作和参数设定 一旦用户登录进 HMI 操作系统，用户就可以进行符合其权限的操作，启停风机、 控制开关阀、设定控制参数和调节阀门等。 具备最高权限的用户，可以设置重要的参数如风门和总燃气调节阀的比例曲线等。 5.2.3. 报警功能报警功能 无论何时，当系统产生一个新的报警时，HMI 界面上的消息通知器会蓝白色闪 烁，提醒用户。 查看“报警列表”，在后面的章节中将会详细介绍。 点击“报警复位”按钮，复位报警。 为了更好的方便操作人员检查报警详情，增加了两幅报警画面，分别是“联锁报 警”和“预报警” 。每一个联锁报警都会导致相应的燃烧器联锁停炉，控制柜门上相 应的报警灯也会点亮。预报警只是提示用户相应的设备有故障。 在启炉之前，首先检查控制柜门板上的故障指示灯是否点亮，如果点亮，进入报 警列表画面，通过“报警复位”按钮来复位联锁报警，报警复位后，再查看门上的报 警指示灯，如果报警灯还是点亮的，进入“报警列表”画面中的“联锁报警”画面， 查询详细的报警。 5.2.4. 联锁保护功能联锁保护功能 系统运行时，发生下列情况之一，将会导致相应的燃烧器停止： 点火火焰报警 主火焰报警 燃烧空气压力低报警 1#主气阀泄露 User Manual 10 2#主气阀泄露 燃气压力高报警 燃气压力低报警 1#主气阀故障报警 2#主气阀故障报警 放空阀故障报警 气调节阀故障报 风门挡板故障报警 急停报警 鼓风机故障报警 鼓风机压力低报警 锅炉故障报警 热水出口温度高报警 热水出口压力高报警 含氧量低报警 循环水流量计报警 鼓风机没有启动报警 报警处理：报警处理： 1.燃烧空气压力低： 鼓风机风道阻尼过大导致。 2.燃气压力高 锅炉负荷过大导致，即从燃气管道进入锅炉内的燃气过多，超过锅炉的额定负荷，会 出现该报警。适当减小负荷，或者调节燃气压力高压力开关的设定值。然后故障复位， 可以消除该报警。 3.燃气压力低 主气阀前的燃气供气压力过低，确保供气压力在 3Kg 左右后，故障复位，可以消除 该报警。 4、1#主气阀泄露 首先确保压缩空气的压力是否在 68Kg，确保压缩空气的压力后，手动关闭放空阀， 然后打开 1#主气阀，检测检漏开关 1 是否动作，如果没有动作，证明该压力开关已 出现故障，对这个压力开关进行维修或更换。如果压力开关没有问题，检查 1#主气 阀泄露情况。 5、2#主气阀泄露 首先确保压缩空气的压力是否在 68Kg，确保压缩空气的压力后，手动关闭放空阀， 然后打开 1#主气阀，检测检漏开关 2 是否动作，如果没有动作，证明该压力开关已 出现故障，对这个压力开关进行维修或更换。如果压力开关没有问题，检查 2#主气 User Manual 11 阀和放空阀的泄露情况。 6、点火火焰报警 点火设备包括：点火燃气阀、点火空气阀、点火变压器、点火火焰检测器。对这四个 设备的开关控制进行逐一检查。如果这些设备的开关控制都没有问题，检查点火燃气 阀和点火控制阀是否有燃气和控制排出。如果有排出，调整点火燃气和点火空气的阀 后压力，调整至合适的位置，再进行点火实验，直至点火正常。 7、主火焰故障 首先检查 1#、2#、#主气阀是否可以正常控制，如果可以正常动作，则检查主气阀出 口的燃气压力表，确认有燃气喷入炉膛。若确认有燃气喷入炉膛，检查是否有主火焰 产生，如果有主火焰产生，检查主火焰检测器是否出现问题。如果没有主火焰产生， 进入触摸屏参数设置画面，修改燃气调节阀点火位和风门点火位，从而改变进入炉膛 的燃气量和风气比，然后启动燃烧器，试试是否正常。 8、锅炉故障、DCS 不允许启动燃烧器故障 这两个故障都是 DCS 给 BMS 控制系统的联锁停炉故障，出现这两个故障时，检查 DCS 报警的原因，并消除报警源，然后故障复位。 9、氧量低故障 当氧量低于 1%时，产生该报警。检查氧化锆是否出现故障。 User Manual 12 5.3.WORK WITH HMI HMI 界面操作界面操作 系统含有 4 个主界面， “控制面板”、 “控制流程”、 “参数显示”、 “报警列表”。如下图所示。 通过点击这些按钮，可以切换至相关的操作画面。 5.3.1. 控制面板控制面板 点击按钮“控制面板”，进入燃烧器控制示意图画面，如下所示。 在本画面上，显示了燃烧器控制的按钮和输入参数。 燃烧器控制，这个区域有两个燃烧器启动按钮，通过这两个按钮启停两个燃烧 User Manual 13 器。在没有联锁报警的情况下，点击启动按钮并确认，燃烧器将安装工艺要求，自动的一步一步启动 至大火焰点火成功。 点击按钮后会出现下方的对话框，如果确认操作就点击“确 认”来执行操作员想要的操作；如果点击“取消”则撤销操 作。 （下文中不再做重复说明） 负荷控制方式选择，通过该按钮切换气阀调节方式。自动只 在燃烧器启动后起作用，自动时，气阀根据热水温度设定来调节； 手动时，直接通过气阀设定来控制器调节阀。在正常燃烧的情况 下，两台燃烧器依次分别启动完成后，负荷比较小，建议通过手 动调节负荷的方式来提升锅炉的蒸汽压力，具体的操作方式是： 负荷从 25%开始，每几分钟将两个气调节阀的位置同步提升 5% 左右，一直提升到额定负荷附近（在几次燃烧后，应该能知道额 定负荷时，气调节阀的位置大概的位置，比如 55%） ，然后在额 定负荷附近的位置燃烧一段时间，使热水温度达到额定压力附近，然后将负荷控制方式选择为自动， 这样，BMS 系统就能非常平稳的调节蒸汽压力了。 正常情况下，只允许两台燃烧器同时燃烧，如果只启动一台燃烧器，是不允许烧大负荷的，只 允许开到 35%的阀位。两台燃烧器共同燃烧时，手动提负荷通过“+” “+” “-” “-”按钮来实现， 也可以直接点击设定框，通过键盘输入。 注：“+”设定值增加 1%， “+”设定值增加 0.5%， “- -”设定值减小 1%， “-”设定值减小 0.5%。 User Manual 14 风门挡板方式按钮，通过该按钮切换风门调 节方式。自动只在燃烧器启动后起作用，自动时， 气阀根据气阀位置来配比；手动时，直接由风门 设定的位置直接控制风门挡板。正常运行时，这 个按钮一直放在自动位置上。 鼓风机频率控制方式选择区域： “风机调速”按钮：自动鼓风机的频率通过风压差的设定 值自动调节；手动鼓风机的频率控制直接在“频率设定”框中 设定。正常运行时，这个按钮为自动。 “风压差氧量修正 ”按钮：失效氧量不参与风压差的修正， 有效氧量参与风压差的修正；正常运行时，这个按钮为自动。 “风压差设定”为风压差曲线计算值， “风压差设定修正值” 为氧量 PID 修正后的风压差设定值。正常运行时，这个按钮为有 效。 “氧量 PID 手自动切换”按钮：手动：直接设定 PID 的输出， 氧量的 PID 将不调节 自动：通过氧量的设定值，自动调节氧量 PID，而这个 PID 的调节直接作用于“风压差氧量修正” 按钮区的风压差的设定值，这修正后的风压差设定值显示在“风压差设定修正值”框中。氧量 PID 为 50%时，氧量对风压差零修正。 User Manual 15 5.3.2. 燃气流程燃气流程 点击按钮“燃气流程”，进入燃气流程图画面，如下所示。 控制流程上反映了燃烧器管线及配套阀门和点火设备等的状况。 在画面的最下方还显示了燃烧器当前所处的状态，如：“阶段 0：准备” ，还可以 显示每个步骤的时间，可以清楚的知道燃烧流程中，每个步骤的实际进行情况。 前面说过，所有设备状态都有不同的颜色指示，根据不同的颜色，可以知道设备 的状态。 同时，可控的设备(燃烧器在待机的状态下才可控)，点击设备图标，会弹出对话 框，提示是否进行该操作。如点击 A 燃烧器的 1#主气阀，会弹出如下对话框： User Manual 16 注：在燃烧器没有联锁报警的情况下启动燃烧器，燃烧器自动启动流程如下： 待机 阶段 1 准备检漏 阶段 2：检漏阶段，1#主气阀检漏 阶段 3：打开 1#主气 阀，向 1#和 2#主气阀中间冲天然气 阶段 4:2#主气阀检漏 （没有另外的燃烧器运行时， 需要前吹扫，如果已经有燃烧器启动，则跳至阶段 6，进行点火） 阶段 5：前吹扫，变频器 35HZ，风门挡板 80% 阶段 6：点火建立阶段，风门挡板和气调节阀放在点火位，变频器 20HZ，然后开启点火空气阀、点火气阀、 点火变压器和点火火焰检测器 阶段 7：主火焰建 立阶段，打开 1#和 2#主气阀，向炉膛喷天然气 阶段 8：主火焰稳定阶段，大火焰刚刚建立成 功，为了稳定火焰，在这个阶段不允许进行负荷调节 阶段 9：燃烧器启动成功，可以进行负 荷调节（在此之前是不能进行负荷调节的） 停炉流程： 正常运行 阶段 16：停止准备，切断 1#和 2#主气阀 （如果没有其他燃烧器运行， 进行后吹扫，如果还有其他燃烧器运行，跳至阶段 18）阶段 17：后吹扫，风门挡板开到 80%， 鼓风机变频器 35HZ，进行 1 分钟的后吹扫 阶段 18：单台燃烧器停止。 5.3.3. 参数表参数表 点击按钮“参数显示”，进入参数表画面，如下所示。 User Manual 17 在本画面上，现场来的仪表参数。 这个主画面中，我们主要介绍的是“参数设置”中的内容。 点击“参数设置”按钮，自动弹出如下对话框，输入用户名和密码，进入参数设置页面。 参数设置页面有四幅画面：氧量比例和风压差比例、风气比例、参数设置、量程设置、IO 检 查表。 风气比例画面： 这个画面中有两个曲线表：“A 燃烧器风门挡板对应于气调节阀的配比表”和“B 燃烧器风门 挡板对应于气调节阀的配比表” 。 风门对应于气调节阀位置的算法如下： User Manual 18 “燃气-风门挡板配比”曲线表：风门的位置由燃油调节阀的位置来决定，将燃油调节阀的位 置分成 20 段，每一段为 5%。 比如，燃油调节阀的位置是 35%，则根据上面的画面可以得知，风门的位置也是 35%，如果将上 面的画面中油调节阀 35%对应的风门位置由 35%修改成 40%，则当油调节阀的位置为 35%时，风 门就为 40%。 如果燃油调节阀的位置是 32%，也就是说，燃油调节阀的位置在 30%-35%之间，根据下图的 相似三角形的公式：x1/x2=y1/y2 得出 y2=x2*y1/x1 这个算出来的只是从 30%到 32%对应的增加值，而 32%对应的风门位置应该是 30%对应的风门位 置，再加上 y2,比如燃油调节阀 30%时对应的风门位置为 35%，则燃油调节阀位置 32%时对应的风 门位置为：y=35%+y2 User Manual 19 氧量比例和风压差比例画面： 这个画面中有两个曲线表：“氧量对应气调节阀的设定曲线”和“风压差对应于气调节阀的 设定曲线” 。原理同上。 另外， “氧量对应气调节阀的设定曲线”中还有一个新旧氧量选择开关，通过这个按钮来选择 使用哪一个氧化锆。 User Manual 20 参数设置画面： 在这个画面中，PID 参数设定区：这个画面中有系统中所有 PID 的参数查看、修改区。可以查看 PID 的工作情况，根据实际需要，修改 PID 参数。PID 的参数主要是比例和积分，比例为 Kc，积 分为 Ti，Kc 越大，PID 调整的速度就越快，Ti 越大，PID 的调整就越平缓，不容易超调。 量程设定区：系统所有的传感器量程可以在这里设定。如果遇到以后更换传感器，但是遇到量程 和原先的两成不一致的情况，就可以从这里修改量程。 燃烧器点火参数设定：点大火时的风门位置、气调节阀位置、点火火焰时间，大火焰时间、鼓风 机频率都可以在这里进行更改。前面提到主火焰故障，如果确认设备全部正常，但是没有产生主 火焰，就可以在这里修改点火位置，然后重新试点燃烧器。这里要说明的是，点火时间和点火火 焰故障时间、主火时间和主火焰故障时间的区别，点火时间和主火时间是程序自动走流程时的时 间间隔，而点火火焰故障时间和主火焰故障时间则是点点火火焰和主火焰时，多长时间没有产生 火焰后联锁停炉的时间，这两种