燃气热水锅炉群控系统技术方案

GasBoilerControlSystemTechnology燃气锅炉控系统技术用（）（新疆水利电力建设总公司陈晓燕）摘要根据燃气热水锅炉燃烧系统特点设计,具有对燃气热水锅炉进行自动控制及故障保护等功能的燃气锅炉群控系统技术应用操作安全、简单、可靠.关键词燃气锅炉自动化群系统技术应用概述本项目4台46MW、129MW燃气热水锅炉群控系统，根据我公司多年的工作经验,锅炉房辅机控制系统采用西门子公司的S7—300系列中的可编程控制器，完成锅炉控制系统的所有信号的采集、分析、判断，根据燃气热水锅炉燃烧系统特点设计的，具有对燃气热水锅炉进行自动控制及故障保护等功能。锅炉房群控系统是对新建燃气锅炉房内所有燃气锅炉及其辅机系统的集中监控控系统将实时全面了解热源热网和热用户的运行情况根据热负荷的变化及时调节热源的工况的适应热用户的需求，它是热源、热网安全可靠高效运行的保证。燃气锅炉房辅机控制系统的内容包括：热计量、多锅炉运行控制、循环水泵控制、补水泵控制等。锅炉房辅机控制系统的清单如下：锅炉房机控制系统点位表监对

数

单

输

输

传器阀、行构传器型信类公共制统燃气压力燃气流量

接入燃气公信号总出回水压总出回水温总循环水量

111

套套套

221

压力变送器热电阻温度变器电磁流量计

4-20mA4—20mA4—20mA循环泵变频

4

套

4

4

4—20mA循环泵状态

4

套

8

继电器循环泵控制

4

套

8

继电器补水泵变频

2

套

2

2

4-20mA补水泵状态

2

套

4

继电器补水泵控制

2

套

4

继电器3其声报警光报警

11

套套

11消音复位

11

套套

11小

6

一锅房机制统控功1

热计量负荷计量热计量技术是通过检测出/回水温度和循环流量，根据热量计算公式）＊F来计算供热和传热的计算技术。通过对单台锅炉、总锅炉的热量计算和二次系统的热量计算，我们可以大致得到整个供热系统的热负荷和热平衡的关系在此基础上通过对天然气流量的积算，我们可以得到锅炉的动态热效率，并指导锅炉的控制器控制锅炉的燃烧负荷，使锅炉能长期运行效率最佳点；同时，对于板换系统而言，通过得到的二次系统热量我们可以计算出锅炉的负荷是否合理,能指导气候补偿系统的工作节一次侧循环水进入板换的流量和二次侧的流量，来达到供热和取热的负荷平衡，这种量调（循环水流量调节）与质调（出水温度调节）相结合的方式是先进的供热系统控制方式。1

多锅炉行技术在五台锅炉同时运行过程中我们要保证锅炉不处于启停临界点尽量保证各台锅炉的燃烧负荷平衡,以避免锅炉频繁启停造成的热量浪费与使用寿命缩短多锅炉运行技术借鉴了德国的优化燃烧技术,据用户的总热负荷需求与循环水流量来进行锅炉负荷的最佳分配，从而达到最优化的燃烧效果。此外,锅炉运行负荷问题是多台锅炉运行时必须考虑的问题，在系统软件中统计锅炉启停次数和每台锅炉运行累积时间，通过软件排序实现锅炉负荷的平均分配。一般采用的算法是队列法，即启停按1—2-3，2—3，3-1-2，的方法循环操作,可以采用十天（天数可自定）作为循环周期。1

循环泵制系统循环泵采用系统泵的方式,采用变频控制（有变频器的前提下）方式，根据总出水和总回水压力差（也就是一次管网的扬程需)来确定循环泵的运行转速。循环泵选型考虑锅炉、阀门、管网的最不利阻力，但可以采用分级泵，减少泵的电功耗，在末端不利点增加小泵保证水流量，具体根据管网参数来确定1

补水泵制系统补水泵控制根据循环泵入口压力确定管网失水状态，采用定压补水方式，变频控制。

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1

换热站据的接入锅炉房的辅机集中控制系统，要对所有供热子站的情况进行接入，采用的方式是利用原有的换热站大屏幕集中监控宽带网络数据都集中到上位监控计算机中,计算机通过以太网络进行数据共享，在辅机集中监控系统中对供热子站的节能控制进行规划和监控。1.6.辅机控制参考画面二锅房机制统准置序号1234567891011121314151617181920

设备名称电源模块控制单元模拟量输入模块模拟量输出模块开关量输入模块安装导轨程序卡前连接器以太网络光电转换通讯电缆直流电源控制软件断路器中间继电器钥匙开关强手操作声光报警器出回水温度变送器出回水压力补水流量

型号PS3075A313CSM331SM332SM321530mmMMC256K20针40针X204P多模光钎24V/5ADL-BCV1.0NSC系MJ—40转换开关、指示灯LAD16-22SM/R0~200度，M27*2,L=200mmDL—KSG0~1。6MPaDN100

单位块块块块块条块套套条个套只套只套个只只只

数量11211111111111111221

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2122

室外温度人机界面

—50-50度，4-20mA10寸真彩触摸屏

只块

11三燃锅群系的统构3项目概述本项目4台46MW台燃气热水锅炉群控系统，通过上位监控管理计算机完成对所有锅炉控制系统的数据通讯与处理，并负责完成所有锅炉系统重要运行参数的历史记录、存储、和生产报表打印以及各锅炉运行负荷的统一调配，充分体现了控制分散，信息管理集中的现代工业设备控制思想的发展理念具有投资小，可靠性高、便于扩展，技术先进等优点.3.2系统架系统构架的设计是指整个锅炉控制系统的框架设计，在严格遵循控制系统设计标准和设计原则的基础上我方根据燃气热水锅炉的运行特点和中央监控系统的功能要求并考虑控制系统的科学性和先进性要求将整个群控系统按操作的等级分为上位监控子系统炉群控子系统和锅炉辅机强电操作子系统三个部分。上位监控子系统是整个锅炉群系统的指挥中心,所锅炉的信息都集中显示在中央控制计算机中，在正常运行情况下，操作员可以在指挥中心对每台锅炉进行远程操控，如控制参数的设置、修改，启动优化控制程,立锅炉节能分析报表等；同,位监控子系统起到信息和人员的管理职能，如建立重要锅炉参数的历史报表和趋势，对现场操作人员的生产监督，中央监控操作员的权限设置等。上位监控子系统一般建立在锅炉房控制室内，由监控软件、通讯电缆、监控操作平台、网络打印机、不间断电源等部分组成。锅炉群控子系统是整个锅炉群控系统的控制核心，如果说上位集中监控子系统是“大"的话，那么锅炉群控子系统就是“心脏本系统中，单台锅炉和群控系统都由S7-300PLC系统控制，采用集中管理的节能运行控制器作为优化策略的实施者。锅炉群控子系统建立在锅炉房控制室内,核心控制与上位监控子系统安装在同一平台,要由一次传感器、变送器（现场安装核心控制模块S7—300系列PLC强电手动控制、控制柜等部分组成。锅炉辅机强电操作子系是指现场对锅炉各个辅机设备的强电手动操作系统，主要由强电操作按钮紧急连锁设备和操作柜组成负责锅炉辅机设备的启/停操作以及出现异常情况时的紧急操作和连锁保护功能，并具有操作上的最高优先级。根据需求在锅炉房现场单独安装的，通过手动/自动切换开关和锅炉控制柜进行控制权限的切换。从横向角度来看，上述群控系统的设计符合国际上流行的“控制分散、监视集中”的群控系统的标准。对于单台锅炉而,制是相互独立的，彼此不会干,而监视系统又是集中的，信息是共享的，这有利于整体管理。从纵向角度看，锅炉控制系统是安全可靠的，在正

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常情况下操作员在上位监控系统就可以对所有锅炉进行远程监,旦上位系统发生故障，操作员可以通过单台锅炉控制系统进行操作即使发生极端情况作员也可以通过控制柜的强电手动操作和就地强电操作系统对锅炉进行简单的操作，而不会因为控制系统影响锅炉的正常运行。因此，这样的控制系统是强壮的、科学的、合理的以下是本群控系统的网络拓扑图。3.3上监系的件成上位监控系统的硬件主要由监控工控机、通讯板卡、不间断电源、打印机与电缆、控制操作台等组成。监控工机上位集中监控系统的核心，主要功能包括程序开发、系统诊断、控制系统组态、画面编辑和修改。设置软件保护密码，以防一般操作人员擅自改变控制策略、控制程序和系统数据库。同时，设置操作权限，防止操作人员不经意更改的参数影响系统运行对系统数据进行备份，同时实现与远程调度计算机之间的信息交互。用户管理。监视工艺子系统内的每一检测点。显示并确认报警.显示每一模拟量的实时和历史趋势走向。显示日报表数据并打印显示设备运行记录。操作方式的选择和运行参数的设置。运行工况画面的切换显示。操作帮助文件。

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3工业控制计算工程师站/操作员站由工控机组成监控计算机选用德国西门子品牌产品机箱主板版本IPC—610是19”机架安装工业电脑机箱,工控机（工程师站/操作员站）配置如下：

CPU:P4（2。6G）

内存：DDR8G

硬盘：500G

I/O口：两串一并

CDRW：DVD

键盘：工程师键盘

鼠标:机械3显示（三星面板尺寸:22寸显示色彩:16.7M接口类型：模拟、数字、多媒体接口最大分辨率:1600×12003不间断源UPS其主要特点与技术指标如下：进高频技术移植山特在线式UPS所采用的PWM高频技术工作频率高达40KHz，使体积大为缩小，使用更方便。全型充电器：充电器设计结构更紧,电电路和逆变电路交互作用，既实现了充电的快速性，又可以保护电池，延长电池的使用寿命。我监视：开机时UPS自动模拟断电状况，对逆变器、电池等元件及负载自检，便于及时发现问题。平时不会因为UPS的故障而影响计算机的操作。我诊断：UPS终监视电池电压,充电过高或放电过深时，自动停止充电,有效延长整机及电池的使用寿命。置高品质阀控式铅酸蓄电池：采用原装高品质免维护阀控式铅酸蓄电池电力持久、稳定,有效提高UPS的使用可靠性.3上监系的件能

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上位集中监控系统的软件功能主要包括以下几个部分：数据采集，通过标准工业接口RS485/MODBUS通讯协议，实现与锅炉控制系统的数据双向通信；人机操作界面,通过各种形式的数据显示方式,现对现场重要工况数据的监控;数据的记录、检索与分析，通过数据报表、历史趋势和数据打印等形式，对锅炉运行状况进行统计和记录；优化调度在对历史数据进行记录的基础上进行数据分析建立锅炉优化运行的调度指令和开环指导；操作管理对当班的司炉工进行操作登,使操作工的操作与锅炉运行状况一一对,正实现生产管理。以下我们将分别对上位监控系统的软件功能进行详细描述3.4.1人机界面机界面运用开放系统的图形窗口技术好的操作人员界面面的切换速度〈5秒序员可在线修改和编辑画面持三维图形有联机帮助功能3.4

动态图及实时数据示在上位监控管理计算机彩色显示器上动态实时显示动力站锅炉、给水系统工艺流程、各主要工艺设备的运行状态、运行趋势等数据。使生产管理人员掌握当前锅炉动力设备的生产运行情况，能从总图详图多层次监测。动态图形的总体结构形式为分层展开式，画面应包括但不限于：监控系统总图锅炉动态工艺流程图自控系统总图主要参数实时历史趋势图各主要设备的状态和回路图3.4.3

趋势图能可以用棒状图或线状图显示历史趋势或当前趋势，一幅画面上可在一个时间轴上用不同

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颜色来显示1至4条不同的实时或历史曲线模拟量的变化范围同时也显示在图形的座标上。当前趋势显示可根据实时原理不断校正。同时指示光标的当前位置。操作规程员可以很方便地调整趋势显示的时间坐标或输入范围。每个测量变量趋势图是以时间为背景的作人员能够输入开始时间和结束时间.随着时间跨度的变化采样频率也相应变化为加快数据检索时间趋势曲线所用的数据应存放在数据库中一个特定的缓冲区内，并以新弃旧。每个模拟信号均可以采用垂直的棒状图形来表达其大小,并在棒的顶部或底部用工程数字量显示其量值，该模拟量的最大和最小值分别以工程量的形式显示在该信号棒状图形的底部。数据库中有关该模拟量的报警设定值以彩色显示在棒上或其棒下的边上。3.4

报警处计算机系统内配置了故障处理专家系统软件，通过预装的专家系统得到故障原因的详细资料及排除故障的对策。在任何时间和在任何显示上工作站都能在画面顶部或底部显示出总的报警信息，操作人员点击该报警信息可以快速地调出与本报警有关的画面，该画面可以显示出故障原因的详细资料及排除故障的对策。所有的报警信号都以时间先后排队，该队可以在画面上显示并存贮在内存内。在任何时间该队列在画面上保留最新的个报警点。这个历史报警队列在画面上采用颜色的闪烁和颜色的变化来表示一个报警信号是否被确认和是否被已恢复到正常的工况。在产生任何一个报警信号时作站便产生一个报警声音以提醒操作人员,报警内容登在数据库事件登录清单内，如果需要可以按要求调用并按命令分别打印。对于长期不正常事件（由监视人员对输入信号确认后可禁止报警和登录.对于未确认的报警状态，持续发出声光报警，直至值班人员确认。对达到预设报警停炉值报警并停炉。3

历史数的存档所有收集的实时数据都按类型、名称、属性分类，按时序依次存档，可以保存一年的历史数据，历史数据的永久保存是写入光盘历史数据的采样周期在1秒钟到小时内可调。3.4.6

事件处a.事件登录“事件是指运行事件和重要的系统操作事件登录是按时间顺序排列的,站内事件顺

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记录分辨率不小于20ms以下事件都要记入不可修改的“事件登录簿全部的报警、报警的禁止或允许、写入数据、修改设定值、报警的确认和删除b.事件检索操作员可在“事件检索”的视窗中按事件类别名称、对象名称、事件超始至截止的日期和时间及对象编号展品时序进行检索.c.事件记录存档事件库中具有足够的容量存放事件登录，事件登录每天以数据文件形式入库，盘区存满后通知操作员移出另外存档。3

报表产与打印工作站接收各提供的带时标的数据，并储存于计算机硬盘作为编辑报表的基础。根据实际输入信号制作