热水锅炉电气控制系统设计设计说明Word

本科生毕业设计说明书（毕业论文）

题目：热水锅炉电气控制系统设计

学生姓名：

学号： 3

专业：自动化

班级：0

指导教师：师

热水采暖锅炉电气控制系统设计

摘要

锅炉是工业生产或生活采暖的供热源，按其供热的方式分为蒸汽和热水两种。前者主要用于发电、工业生产及间接供热；后者主要用于生活供暖和生活热水。

电气控制系统一般称为电气设备二次控制回路，为了保证锅炉系统一次设备运行的可靠与安全，需要有许多辅助低压电气设备为之服务。这些设备要有以下功能： (1)自动控制功能：高压和大电流开关设备的体积很大，一般都采用操作系统来控制分、合闸，特别是当设备出故障时，需要开关自动切断电路，要有一套自动控制的电气操作设备，对供电设备进行自动控制。 (2)保护功能：电气设备与线路在运行过程中会发生故障，电流(或电压)会超过设备与线路允许工作的范围与限度，这就需要一套检测这些故障信号并对设备和线路进行自动调整(断开、切换等)的保护设备。 (3)监视功能：电是眼睛看不见的，一台设备是否带电或断电，从外表看无法分辨，这就需要设置各种视听信号，对一次设备进行电气监视。 (4)测量功能：监视信号只能定性地表明设备的工作状态(有电或断电)，如果想定量地知道电气设备的工作情况，还需要有各种仪表测量设备，测量线路的各种参数，如电压、电流、频率和功率的大小等。

关键词：锅炉系统、、低压电气设备、电机、变频器

Hot water heating boiler electrical control system design

ABSTRACT

Heating of the boiler is the industrial production or the life of the heating source, according to the heating way is divided into two kinds of steam and hot water. The former is mainly used for power generation, industrial production, and indirect heating; The latter is mainly used for heating and living hot water of life.

Electrical control system is generally referred to as the secondary control circuit of the electrical equipment, in order to guarantee a boiler system equipment running reliability and safety, need many low auxiliary electrical equipment for the service. The equipment should have the following functions: (1) automatic control function: the volume of a high voltage and large current switch equipment is very big, generally USES the operating system to control points, closing, especially when the equipment is out of order, need to switch to cut off the circuit automatically, to a set of automatic control electric equipment operation, automatic control of power supply equipment. (2) protection function: electrical equipment and line that breaks down in the process of running, the current (or voltage) is beyond the scope of equipment and line allowed to work with, which requires a set of detecting the fault signal and automatically adjust for equipment and lines (disconnected, switch, etc.) the protection of the equipment. (3) the monitoring functions: electricity is invisible to the eyes, whether a device is charged or blackout, outwardly is unable to distinguish, it is need to set up all kinds of audio and video signals, electrical monitoring

on a device. (4) measurement functions: monitoring signals can only be qualitatively show that the working state of the equipment (electricity or without electricity), if you want to know quantitatively the performance of the electrical equipment, also need to have all kinds of gauge measuring equipment, measuring circuit of the various parameters, such as the size of the voltage, current, frequency and power, etc.

Key words: boiler system, low voltage electrical equipment, motor, frequency converter

目录

摘要 ..................................................................... I ABSTRACT ................................................................ II 第一章锅炉系统 (1)

1.1锅炉系统概况 (1)

1.1.1锅炉的分类 (1)

1.1.2锅炉设备配置 (2)

1.2锅炉设备工艺要求 (3)

1.2.1 热水锅炉供暖系统简介 (3)

1.2.2 锅炉及部分辅机设备的功能 (4)

1.2.3 锅炉运行中的有关参数 (5)

1.2.4锅炉工作的基本过程 (7)

1.2.5锅炉供暖系统主要包括的两个控制任务 (8)

1.2.6锅炉燃烧控制系统的任务主要 (8)

第二章电气控制线路设计 (10)

2.1常用的控制线路的基本回路的组成 (10)

2.2 常用电气图举例 (11)

2.2.1点动控制线路 (11)

2.2.2连续运转控制线路（自锁） (11)

2.2.3两地控制线路 (12)

2.3 热水采暖锅炉辅机电气图设计 (12)

2.3.1设计控制系统的要求 (12)

2.3.2 各辅机电气图设计 (13)

第三章执行器部分 (15)

3.1电缆的选择 (15)

3.2接触器的选择 (16)

3.3电流互感器的选择 (17)

3.4压力传感器的选择 (18)

3.4.1 压阻式压力传感器原理及应用 (18)

3.4.2压阻效应 (18)

3.4.3压阻式压力传感器的优缺点 (18)

3.5温度传感器的选择 (19)

3.5.1热电阻 (19)

3.5.2热电偶 (20)

第四章相关仪表选型 (22)

4.1 交流电流表选择 (22)

4.2数显表 (23)

4.2.1数显表简介 (23)

4.2.2数显表的选用 (23)

4.3电磁阀 (25)

4.3.1电磁阀的工作原理 (25)

第五章变频柜、配电柜和软启动器介绍 (26)

5.1变频柜的功能 (26)

5.2变频柜、配电柜的选择 (27)

5.3 软启动器介绍 (27)

第六章变频器的选择与使用 (29)

6.1变频器 (29)

6.2变频器基本原理 (29)

6.2.1变频器控制原理 (29)

6.3变频器选型 (29)

6.4变频器与电机的距离确定电缆和布线方法 (31)

6.5三相变频器主回路端子说明 (33)

6.5.1注意及警告 (33)

6.5.2配线注意事项 (33)

6.6变频器操作与显示 (35)

6.6.1面板示意图 (35)

6.6.2指示灯说明 (36)

6.6.3操作面板的操作流程 (37)

6.7变频器参数设定 (39)

6.8变频器的接地 (44)

6.9变频器的防护问题 (44)

6.10常见故障分析 (45)

参考资料及文献 (46)

总结 (47)

致谢 (48)

第一章锅炉系统

1.1锅炉系统概况

一、锅炉是工业生产或生活采暖的供热源，按其供热的方式分为蒸汽和热水两种。前者主要用于发电、工业生产及间接供热；后者主要用于生活供暖和生活热水。从80年代石横工程全套引进第一台300MW机组到至今，锅炉厂房控制系统、控制思路发生了很大的变化，其设计己基本成熟。由原来的继电器实现控制功能转化为用PLC实现控制功能，随着电力系统市场的开放，减人增效越来越得到工厂包括各级领导的重视，如何优化车间的控制已成为每个工程所必须面临的问题。

二、本次设计为热水采暖锅炉电气控制系统设计。

设计要求为：1、设计出引风机、鼓风机、循环泵等辅机的电气控制线路。选择相应的电器，对有联锁控制要求的设备应既可联锁控制、又可单独控制，通过转换开关切换。所有辅机电气设备均应有过载保护、短路保护、缺相保护。2、设计出电气控制系统图，要求有电源进线柜、配电柜及上述辅机的电气控制柜，选择出柜体型号。3、锅炉除上述辅机外还有照明用电、小型吊车用电、临时用电，设计出配电线路图。4、对需要显示的量应选择出合适的传感器及仪表，各测量信号送入仪表。画出其电路图。

1.1.1锅炉的分类

锅炉的燃料多分为煤和燃油，还有天然气等。按其蒸发能力大小可分为三类：

（1）小型锅炉蒸发量在10t/h及以下，多用于工业生产及采暖。主要是火箭或火箭管组合及小型水管式。

（2）中型锅炉蒸发量为10~75t/h，多用于发电厂。国内生产多为“II”型。

（3）大型锅炉蒸发量大于75t/h，多用于发电厂。国内生产多为“II”型。

本次设计锅炉为15t，属于中型锅炉。

1.1.2锅炉设备配置

一、锅炉设备配置六大系统

（1）点火系统。锅炉点火，保护及控制。

（2）燃料配给系统。上煤机、碎（粉）煤机、煤仓及输煤皮带运输机，燃油（汽）输送泵。

（3）燃煤系统。炉排电动机（有些类锅炉不用），除渣机。

（4）水循环系统。循环水泵往往是多台，且有备用（本次设计一用一备）。

（5）补水系统。补水泵，往往为备用设置，以防断水（本次设计一用一备）。有时还有水处理系统的系列水泵，搅拌电动机。

（6）送引风系统。引风机（有时还有一次、二次送风之分）又称送风机、配风机又称抽风机，本次设计用引风机送风。

二、设备特点及注意事项，从控制角度有下述特点需引起重视

（1）设备相互之间往往有一定时间限制的控制顺序。如点火时，循环泵先启动，然后除渣；引风机起动数秒后鼓风机启动；停炉时，先停鼓风和炉排，数秒后停引风和和除渣，最后停循环泵。

（2）设备间往往有联锁：如循环泵、鼓风机和引风机，炉排和上煤机。

（3）设备间往往有联动，如锅炉故障时，汽泡极低水位；蒸汽压力过高时，应自动停止排风、炉排，起停循环泵等。

（4）一般锅炉属于二级负荷，无起动给水的蒸汽锅炉，以补水定压的高温热水锅炉的给水泵应保证可靠供电。

（5）配电宜以锅炉机组为单元，放射式配电。蒸发量为6.5t/h及以下的锅炉宜设有低配室。锅炉房内就地配电，起动设备宜用保护、防水、防尘型。

（6）每台锅炉宜单独设置控制屏，宜由锅炉配套、宜设集控室、并将其置于室内。

（7）线缆宜穿金属管及金属桥架，必须注意敷设时与高温设备的间距。

（8）锅炉间、除氧间、水处理、风机间、顶层料仓等的检修照明，宜采用12V安全电压。对就地指示仪表，宜设局部照明。

1.2锅炉设备工艺要求

1.2.1 热水锅炉供暖系统简介

热水供暖系统就是以热水为热媒的供暖系统，由热源(热媒制备)、热循环系统(管网或热媒输送)及散热设备(热媒利用)三个主要部分组成。按热水温度的不同，又可再分为低温热水供暖系统(水温低于100℃)和高温热水供暖系统(水温高于100℃)两种；根据循环动力的不同，分为自然循环系统和机械循环系统。机械循环热水采暖系统是由锅炉、输热管道、散热设备、水泵及空压设备等组成。系统的作用压力主要是由水泵提供的。

热水供暖锅炉控制系统属于过程控制系统，其控制的目标是控制锅炉燃烧过程中的出水温度、回水温度、出水压力、回水压力、炉膛负压等参数，使锅炉燃烧工况良好，保证设备安全运行，满足用户的供热要求。

热水锅炉是把燃料中的化学能经过燃烧放出热量，并传递给水，从而使低温水变成高温水的设备，在我国主要用于取暖和热水供应。目前，国内热水锅炉常用的燃烧设备主要是固定炉排手烧炉、双层炉排反烧炉、抽板顶升反烧炉、链条炉排炉和往复推饲炉排炉。在工业机械化燃煤设备中，链条炉排锅炉是历史悠久、结构完善、性能稳定的一种，从1．4 MW到30 MW的热水锅炉都有采用链条炉排的产品，国内生产的大容量热水锅炉几乎都是链条炉排炉。本文研究的热水锅炉为链条炉排炉。

热水锅炉与蒸汽锅炉相同，由三个系统组成，即煤渣系统、烟风系统和水系统。与蒸汽锅炉不同的是，热水锅炉的水系统(除汽水两用炉外)，只产生温度较高的水，而不产生蒸汽，而且常常与整个供暖系统串联在一起。热水锅炉在这三个系统中，同时完成燃料的燃烧放热过程，热量传递过程和水的吸热升温过程，从而实现热能的转换。